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編者按:隨著業(yè)余無線電活動的普及,從U/V段聊天的“車腿”,再到參加每年各種國際比賽、追逐DX的業(yè)余無線電愛好者,越來越多的人加入到了HAM的行列。很多HAM也都在家中設(shè)置了固定電臺,但這其中一大部分人還都游離在短波通聯(lián)的門外,不是別的原因,正是因為居住在市區(qū)無法在居民樓架設(shè)短波天線。 現(xiàn)如今,小區(qū)的公共設(shè)施都由物業(yè)公司管理服務(wù),又有代表廣大業(yè)主權(quán)益的業(yè)主委員會監(jiān)督。您要是住在樓頂還好說,在自家房頂架個正V天線,一點不起眼兒,又不影響別人,物業(yè)一般也都會開綠燈。更有甚者,起個5m~7m的塔,弄個八木天線也不是不可能。可您要是住在下面幾層,想要繞開周圍的鄰居,上樓頂架設(shè)一副稱心如意的天線,的確是個難事。往往是物業(yè)那疏通開了,架了沒幾天,被樓頂業(yè)主發(fā)現(xiàn)后一投訴,又得拆。但是您別慌,大有大玩,小有小玩,不是說上不了樓咱就不能“DXCC 400”了。本文就是介紹如何在樓房環(huán)境架設(shè)“魚竿”天線,圓您一個短波收發(fā)夢。 介紹“魚竿”天線之前,我們先說說常用的三類短波天線。 第一類——垂直地網(wǎng)天線,也就是我們常說的GP天線,這種天線架設(shè)形式簡單,最易于安裝,如果有足夠數(shù)量的地網(wǎng)增加輻射,效率堪比偶極天線。由于GP天線的發(fā)射仰角較低,所以其作為簡單有效的DX利器不可或缺。缺點就是噪音大。 第二類——偶極天線,也就是我們常說的DP天線,常見的架設(shè)形式有倒V、正V、水平等形式,DP天線的效率相對要比GP天線高很多,且噪音要比GP天線低很多,但是占地面積大,單人架設(shè)安裝不是很方便。 第三類——指向性天線“八木”,也就是YAGI。這種天線通常是由一個主振子、一個反射器和多個引向器單元組成。八木天線的效率高、方向性強,依照天線的尺寸,在所指方向擁有較高增益。 其實,所謂的“魚竿”天線就是GP天線,只是廣大的HAM按照其水平架設(shè)方式和DIY的材質(zhì)取了個“魚竿”天線的名字,這名字在《天線手冊》上肯定是查不到的。我們安裝的U/V段GP天線都是垂直架設(shè)(如裝在車上的“鉆石770H”車載天線,固定臺架設(shè)的“鉆石X510”天線等),短波GP天線通常也是垂直架設(shè)的,但是對于我們居住在樓房中間層,且無法上樓頂架天線的HAM來說,水平架設(shè)GP天線也許成了無奈的最佳選擇。 第一次接觸“魚竿”天線是在2008年奧運會特設(shè)臺期間,那時候我住在北京的天通苑,當?shù)赜袀€知名火腿——BD1TCC楊老師(現(xiàn)呼號BA1AI),他在家中19層水平架設(shè)了其自制GP天線,通聯(lián)了幾大洲,也成為了通聯(lián)QSO最多的BT1OB的值機員。后來我搬到了望京,也是19層,幾次和物業(yè)接觸無果后,我選擇了“魚竿”天線。 從天線的結(jié)構(gòu)上來說,咱們水平架設(shè)的GP天線可以有三種方式。 一種是單波段全尺寸天線,一種是單波段加感天線,它可以是1/8、1/4、1/2波長。再有一種就是天調(diào)與一定長度的全尺寸天線直接工作,這種方式相對省事,一根天線全搞定。 全尺寸天線的效率自然要比加感天線高很多,20m、15m、10m等高波段,我們都可以制作1/4波長全尺寸天線,長度分別是5m、3.5m、2.5m。但是考慮到我們常用的40m、80m、160m等低波段天線的尺寸較大,在窗戶外面水平架設(shè)全尺寸天線很不實際,所以這就需要選擇加感天線,加感天線可以是底部加感、中部加感、頂部加感。就目前試驗效果來看,中部加感天線的效率是相對最高的(其實想想日本鉆石品牌的車載天線不都是中部加感嗎?)。天線的長度分為物理長度和諧振長度,它取決于咱們工作波段的波長,如40m、80m、160m波段,按照粗略計算1/4波長的天線長度應(yīng)該是10m、20m、40m。如果計劃天線總長度在5m左右,那40m波段天線就是5m振子與5m的加感線圈;同理,80m波段天線就是5m振子與15m加感線圈,160m波段天線就是5m振子與35m加感線圈。當然,這種80m、160m波段的加感天線效率已經(jīng)太低了(以上數(shù)值只是為了大伙看著直觀而取的整數(shù),實際制作天線還要考慮縮短系數(shù)等)。 從天線的材質(zhì)上說,最佳選擇當然還是鋁管。因為作為長期固定架設(shè)的天線,鋁管有一定的韌性,完全不用擔心刮大風的問題,是一勞永逸的選擇,而且電氣性能肯定要優(yōu)于細銅絲,這也是我對GP天線幾經(jīng)升級改造后的粗知拙見。我最早制作的GP天線是用PVC管、漆包線纏繞加感線圈、一節(jié)304不銹鋼棍作為振子組成,底部加感GP天線,算是試驗品,當時的總長度只有1.5m,經(jīng)過地網(wǎng)的匹配和振子的修剪之后,可以自然諧振在7.050MHz上,試驗期間通了不少國內(nèi)臺。此方法等同于買一根成品魚竿然后纏繞線圈作為加感天線,國內(nèi)大部分HAM所作的GP天線也多為這種方式。
這種方式制作的天線有優(yōu)點也有缺點. 優(yōu)點——底部加感方便安裝調(diào)試選擇自然諧振點,而且可以做成類似PAC-12的抽頭天線,一根天線通過調(diào)整線圈數(shù)量達到工作在多波段的目的。 缺點——底部加感天線的效率始終不如中部加感。 經(jīng)過多次的通聯(lián)、改造、試驗后, 我通過縮短加感線圈的長度,增加振子長度,由底部加感改為中部加感,成為了最終版本的天線——物理長度5.5m,1/4波長、諧振長度10.25m。其中,振子長度5.3m左右,纏繞4.95m左右漆包線作為加感線圈。天線的計算公式如下:天線諧振長度=300/工作頻率/4×0.96(0.96是縮短系數(shù)),即300/7.023/4×0.9610.25m。
中部加感的GP天線制作圖紙 魚竿天線制作方法 1、準備4節(jié)鋁管,底部采用35mm左右的鋁管套30mm左右的鋁管,頂部采用15mm左右的鋁管套10mm左右的鋁管,采用大套小的連接方法,目的是減少風阻系數(shù)。鋁管交接處開縫,用不銹鋼抱箍抱死,如果您擔心時間長了不銹鋼抱箍會脫落,也可以在交界處打眼用螺絲將兩根鋁管穿透鎖死,更加穩(wěn)妥。 2、準備直徑50mm的橡膠棒(也可以用其它絕緣材料如PPR管),在其上纏繞總長度為4.95m左右的漆包線作為加感線圈。
3、天線底部用橡膠絕緣棒套在振子上,用以跟室外支架固定使用,起到振子與接地絕緣的目的。為了防止在室外長時間使用,橡膠棒變形,我在橡膠棒外又加固了一個不銹鋼管,增加了室外固定的堅固程度。如果沒有橡膠棒,也可以用PPR管代替,選擇內(nèi)徑和鋁管外徑差不多的PPR管500mm,套在天線底部,用熱縮管熱縮上幾層,也可以打孔用螺絲或者膨脹螺栓固定。
4、天線根部直接用螺絲打穿鋁管,作為根部饋電,用以和饋線相連。也可以用個SL16的M座作為根部饋電方式,更加美觀。
如上所述,一副40m單波段中部加感的GP天線就做好了。 套用上面的制作方法,1/4波長20m單波段GP天線的尺寸是300/14.26/4×0.965.05m;1/4波長15m單波段GP天線的尺寸是300/21.200/4×0.963.4m。其尺寸相對較小,我們不需要加感線圈,完全可以按照全尺寸來制作。當然,如果您手 頭上有類似ICOM AH-4這種室外天調(diào),完全可以做一根5m~10m長的全尺寸天線,采用根部饋電方式接天調(diào),10m的長度,從80m~10m各波段都可以相對高效的工作了。我后來置辦了LDG AT-200Pro2室內(nèi)型天調(diào),接在了20m波段天線上,這是一個很高效的天調(diào),我現(xiàn)在可以工作在任一波段了。
5、介紹完了天線的制作,我們再說說天線的安裝方式。如果您沒有室外天調(diào),又想像我一樣準備在窗戶外面大干特干,安裝三根單波段天線,那就需要一個堅固的室外架子作為天線的固定架。我的室外天線固定架是一個“框型”的, 長1600mm、寬300mm、深600mm,底部為實底兒,框內(nèi)可以放一些雜物,框的上面可以同時固定4根天線。自己畫個大概的圖,到建材城找做鐵藝的師傅加工的,成本大概在200元左右。
6、如果是使用室外天調(diào)配合5m~10m全尺寸天線的方式架設(shè),可以做個相對小一點的架子。
7、安裝很簡單,在樓外墻上打4~8個孔,裝上漲栓把架子往上一固定即可。我當時花50元找了個做空調(diào)安裝的師傅給裝上的,畢竟19層太高了,沒必要冒這個風險,還是找專業(yè)的人員來安裝比較好。安裝好固定支架,將天線架在固定支架上,用U型卡抱箍抱死即完成了天線的固定。
下面該介紹天線的調(diào)試了,因為天線根據(jù)架設(shè)環(huán)境的不同,按照理論數(shù)據(jù)制作的天線也不一定就諧振在我們設(shè)計的工作頻率,這就需要通過增加和縮短振子的長度,讓其工作在我們需要的業(yè)余頻率。 天線固定好后,接好饋電線纜,另一端先接在天線分析儀上。查看天線阻抗在50Ω時,天線駐波最小值時,天線的自然諧振頻率。也就是SWR<1.5(SWR值能達到1.1是最好的)時的工作頻率。 天線自然諧振頻率如果低于我們需要的工作頻率時,那么就縮短振子的長度;天線自然諧振頻率高于我們需要的工作頻率時,就增加振子的長度。直到其可以自然諧振到我們需要的工作頻率為止。
也有的環(huán)境通過增加、縮短陣子長度雖然可以讓天線在50Ω阻抗的時候工作在我們需要的頻率,但是駐波卻比較高,通常是SWR大于1.5小于3,這時候就需要增加地網(wǎng)來調(diào)整天線的駐波比。我們的天線支架通過漲栓已經(jīng)固定到了樓體內(nèi)了,它本身就是個很好的接地點。饋線的金屬屏蔽層與其固定好后,天線的阻抗、駐波都會有變化。如果駐波還是下不來,那就還需要增加一根自由垂落的地網(wǎng),長度等于或者不超過1/4波長即可,需要根據(jù)現(xiàn)場試驗稍作修剪。地網(wǎng)的材質(zhì)最好選擇多股的并行線,如電話線、8芯扁平線,如果能在電子市場買到ATA100的IDE硬盤數(shù)據(jù)線那效果最好不過了,它本身就是80芯的排線,寬度僅50mm左右。地網(wǎng)可以很好地增加GP天線的輻射效果。
水平架設(shè)的GP天線 這副天線我使用了將近1年的時間,基本上我能夠聽到的電臺,都可以叫通,整體效果還是不錯的。我使用的電臺是ICOM IC-756ProIII,這一年內(nèi)完成了2000多個QSO,通聯(lián)到的DXCC實體已經(jīng)有77個。SSB模式通聯(lián)到的最遠的電臺是位于20000km以外的南美洲阿根廷、巴西。
上面說的比較多了,大伙看著可能有點疲勞,最后總結(jié)一下我對“魚竿”天線一些粗知拙見的心得,和大伙分享。 天線選材:第一選擇當然是7075-T6材質(zhì)的鋁管(大概30元/m), 6063-T6材質(zhì)的亦可(大概15元/m),只不過后者要比前者垂度大點。如果您不是作為固定天線使用,大可買PVC管(20~40元/根,4m/根)或者玻璃鋼魚竿按照前文介紹的纏繞線圈制作天線。天線的帶寬和振子的粗細是成正比的,所以鋁管作為振子與漆包線或者電源線纏繞的天線相比,帶寬要更加寬。 加感線圈:1.0mm的漆包線最好,沒有漆包線用單股電源線也可以,只不過單股電源線比較粗,纏繞同尺寸長度的線圈要比繞漆包線的大很多。 接地:電臺、天調(diào)、天線都一樣要接地,這對天線的自然諧振頻率、阻抗、駐波都有很大的影響。 饋電方式:如果為了擰標準M頭的饋線方便,可以給天線接一個SL-16的M座,固定在一個防水盒上。如果天線的材質(zhì)是鋁管,那直接打一個過孔,擰個螺絲打上玻璃膠,同軸饋線做個接線端子,往饋電點上一擰螺母直接饋電,衰減肯定比通過M座的要小。如果使用室外天調(diào)連接天線,也一定要安裝在天線根部饋電,減少損耗。
地網(wǎng)選材:無論是水平架設(shè),還是垂直架設(shè)的GP天線,地網(wǎng)都是提高輻射效果必不可少的。最早我使用8芯扁平線覺得挺好,后來發(fā)現(xiàn)整捆80芯IDE硬盤數(shù)據(jù)線是目前為止我認為最好的地網(wǎng)材料了。 天線的高度與效率:這個要因地而異了,按照理論上說,大于天線工作波段1/4波長即可,如您工作在40m波段,架設(shè)高度應(yīng)高于10m,也就是4層樓以上即可。通常來講,住的越高,這種水平架設(shè)GP天線的效果越好。 ![]() |
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