10米波段通訊天線的制作和架設(shè)

..10米頻段是HF頻段中頻率最高的頻段,這個(gè)頻段有著許多神奇的特性,在傳播開(kāi)放時(shí)由于電離層的衰減很小,即使只用很小的發(fā)射功率就能進(jìn)行出人意料的遠(yuǎn)距離的通訊。10米頻段因頻率較高,天線的尺寸較小,容易自制和架設(shè),而且制作所用的材料成本低廉,只要按照一定的要求進(jìn)行制作、架設(shè)和調(diào)整,即可自制出與產(chǎn)品天線相媲美的天線。擁有一條性能良好的天線比選擇一部性能優(yōu)越的收發(fā)信機(jī)重要。在此筆者介紹四種容易制作,成本低廉,效果不錯(cuò)的天線。㈠1/2波長(zhǎng)垂直天線這種天線的基本結(jié)構(gòu)是把兩條1/4波長(zhǎng)振子上下垂直架設(shè)〔如圖一。天線在水平面上是無(wú)方向性的,可以隨時(shí)和360度各方向的電臺(tái)通聯(lián)。在垂直方向是約3～5度的低輻射角,天線收發(fā)的是垂直極化波,是一種適合作遠(yuǎn)距離DX通訊的天線。名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量鋁管直徑15mm長(zhǎng)2.5m2塑料管電工用PVC內(nèi)徑16mm長(zhǎng)35cm1毛竹或木桿直徑40mm長(zhǎng)5m1銅螺絲4mmx25mm2線耳4mm用2U型夾與主桿直徑對(duì)應(yīng)6絕緣膠布饋線防水用若干扎帶固定電纜用若干●制作天線所用的材料如表一所示,都是采用容易買(mǎi)到的廉價(jià)的東西,一般只要花上一個(gè)上午就可買(mǎi)齊。天線的支撐主桿采用約5米長(zhǎng)的毛竹或木桿〔主桿長(zhǎng)一點(diǎn)對(duì)電波的輻射有利,但天線的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)降低,要加拉線補(bǔ)強(qiáng),毛竹要挑結(jié)實(shí)筆直的,若采用木桿最好要預(yù)先涂上幾層油漆,以提高耐侯性。把鋁管的一頭按照?qǐng)D三中所示的部位和尺寸套著電工用PVC管鉆洞。用銅螺絲把塑料管和兩條鋁管振子連接固定起來(lái)。注意PVC管的一邊的孔是大一點(diǎn)的,以使螺絲頭能與鋁管接觸。把同軸電纜分別抽出約20mm芯線和屏蔽線,分別焊上線耳。把同軸電纜的芯線接到準(zhǔn)備架設(shè)在上面的鋁管的銅螺絲上,把屏蔽線接到下面的鋁管的銅螺絲上。用絕緣膠布纏繞在接頭和同軸電纜上,使天線和電纜防水。用U型夾把鋁管振子固定在主桿上,U型夾可以利用舊的電視天線上的。同時(shí)用扎帶把電纜固定好。在鋁管振子頂上安上一個(gè)瓶蓋之類(lèi)的蓋子,防止雨水進(jìn)入鋁管振子里面。天線的材料也可以利用你手頭上容易找到的東西代替。并且在架設(shè)時(shí)也可以依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行變化。例如,若PVC塑料管不好找時(shí),可以不用,只要使上下兩根鋁管振子相隔約5mm固定在主桿上,同軸電纜直接用銅螺絲和兩振子端連接就行了〔如圖一中的示意圖,只不過(guò)這樣一來(lái),天線的防水性能就會(huì)差一些,在下雨較小的地方估計(jì)影響不會(huì)很大。天線振子也可以用多種金屬材料來(lái)替代,如鋁型材、電工用鐵穿線管、細(xì)鐵水管和空調(diào)機(jī)銅管等等。U型夾可以用鐵絲或尼龍繩等代替,只要能把振子結(jié)實(shí)地固定在主桿上就行。主桿也可以采用1寸鐵水管,這時(shí)天線也可以如圖二那樣架設(shè),天線振子和拉線構(gòu)成上下1/4波長(zhǎng)振子。拉線既有固定天線主桿的作用,又有作為天線地網(wǎng)的作用,拉線的絕緣子既可以用厚的環(huán)氧樹(shù)脂板加工,也可以用后面介紹的方法用塑料管等絕緣材料制作,這樣制作出來(lái)的天線同樣工作得很好。而且,天線樹(shù)立起來(lái)看起來(lái)就是十足專(zhuān)業(yè)天線的樣子。●架設(shè)把各部分組裝好以后,檢查固定連接是否結(jié)實(shí),之后找?guī)讉€(gè)人幫忙,一起把主桿豎立起來(lái)。天線的架設(shè)地點(diǎn)對(duì)天線的性能很重要,應(yīng)選擇開(kāi)闊無(wú)阻擋的地方〔如樓頂、屋頂?shù)?盡量避開(kāi)高壓線、線、電視天線、鐵架或其他金屬物體,以免互相干擾和影響。天線要盡可能地架高,以提高其效能。在天線未調(diào)整好之前,先虛固定或用人在下面撐著,等天線完全調(diào)整好以后,再對(duì)天線進(jìn)行緊固定。一般若主桿靠墻固定,用兩三個(gè)Ω型的鐵卡分上中下三個(gè)地方固定,就能十分穩(wěn)固了。若主桿沒(méi)有穩(wěn)固的依靠,就要先想辦法固定主桿的底部使其不能移動(dòng),然后在用三到四條絕緣拉繩分別從三到四個(gè)方向把主桿拉穩(wěn)。在放拉繩時(shí)要幾個(gè)方向同時(shí)平均用力,否則主桿會(huì)因受力不均勻而折斷,留一個(gè)人在主桿底監(jiān)測(cè)主桿是否垂直兼作指揮,當(dāng)同時(shí)把拉繩拉緊而且主桿垂直時(shí),這時(shí)即使搖動(dòng)主桿不會(huì)晃動(dòng),就可把拉繩固定?！裾{(diào)試這種天線的調(diào)整很簡(jiǎn)單,天線架設(shè)完成后,在機(jī)器輸出端接上SWR表,通過(guò)調(diào)整上下振子的長(zhǎng)度或者拉線振子的角度,對(duì)天線的駐波比〔SWR特性進(jìn)行調(diào)整,使天線與饋線電纜獲得良好的匹配,以提高天饋線系統(tǒng)的效率。㈡1/4波長(zhǎng)縮短型天線在移動(dòng)運(yùn)用或架設(shè)地方狹窄,使用上面介紹的全尺寸天線就顯得龐大；一些住在樓房的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者,由于種種原因不能在樓頂上架設(shè)天線,這樣架設(shè)天線就成為一件非常令人傷腦筋的事情。因?yàn)樵阡摻钏鄻欠康氖覂?nèi)是無(wú)法收發(fā)信號(hào)的。所以,可能的辦法是從陽(yáng)臺(tái)或窗口伸出小型的天線進(jìn)行QSO。1/4波長(zhǎng)縮短型天線就是讓這些HAM也能實(shí)現(xiàn)DXQSO的夢(mèng)想而設(shè)計(jì)的天線。這種天線的結(jié)構(gòu)和原理如圖四,是把原來(lái)1/4波長(zhǎng)的振子縮短,并在振子的端部加入一個(gè)加感線圈,使得縮短后的天線的電氣長(zhǎng)度與原來(lái)相等,而另一半振子通過(guò)接地實(shí)現(xiàn)。加感線圈上設(shè)置了若干的抽頭,用于對(duì)天線進(jìn)行調(diào)整。若是打算把天線設(shè)置在固定的地方運(yùn)用的話,也可以通過(guò)先試驗(yàn)確定加感線圈的圈數(shù),就不用抽頭,這樣天線就更美觀,耐候性也更好?！裰谱魈炀€所用的材料如表二所示,理論上天線的振子越接近1/4波長(zhǎng),天線的效率越高,因此,在架設(shè)條件允許的話,鋁管應(yīng)盡量的長(zhǎng)。買(mǎi)的鋁管和塑料管最好選用使鋁管能剛好插進(jìn)塑料管的尺寸,這樣不但加工方便,也使制作成的天線機(jī)械強(qiáng)度高。若打算把天線作移動(dòng)運(yùn)用時(shí),鋁管可以用拉桿天線代替。先按照?qǐng)D五所示的尺寸加工鋁管和塑料管。加工完成后就開(kāi)始繞線圈,把漆包線一頭去掉絕緣層并用銅螺絲固定,在塑料管外間繞約20圈,隔3圈做一個(gè)抽頭〔如圖五,刮掉漆包線的絕緣層再焊上裸銅線。一般鋁管振子越長(zhǎng),需要的線圈圈數(shù)就越小,當(dāng)振子等于1/4波長(zhǎng)〔2.5米時(shí),就不需要加感線圈了。若要提高加感線圈的耐候性,當(dāng)線圈制作完成后,在線圈外涂上環(huán)氧樹(shù)脂,若加感線圈沒(méi)有抽頭,也可用熱縮膠管密封。鋁管振子與線圈用預(yù)先焊好線耳的絕緣導(dǎo)線連接。名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量鋁管直徑15mm長(zhǎng)約1.8m1塑料管電工用PVC內(nèi)徑16mm長(zhǎng)30cm1漆包線直徑1.2mm長(zhǎng)約1m1銅螺絲4mmx25mm4銅螺絲4mmx20mm2線耳4mm用2U型夾與主桿直徑對(duì)應(yīng)1絕緣電線2mm長(zhǎng)2.5m1鱷魚(yú)夾切換線圈抽頭用1●架設(shè)為了使天線產(chǎn)生最大的效能,注意配合自己的陽(yáng)臺(tái)或窗口,天線要盡量架設(shè)在遠(yuǎn)離建筑物的位置。天線可以斜上45度地伸出去,當(dāng)在上面沒(méi)有阻擋時(shí)可以垂直地設(shè)置,也可以水平地伸出去〔如圖四,利用原有的涼衣架來(lái)固定本天線是個(gè)好辦法。由于這種天線屬于接地型的天線,接地的好壞會(huì)決定天線的性能和輻射效果,但要在陽(yáng)臺(tái)或窗口上裝置真正的接地是不容易也是不現(xiàn)實(shí)的?？梢栽囋?yán)藐?yáng)臺(tái)的欄桿或窗口的金屬部分來(lái)代替接地看看。在靠近天線饋電點(diǎn)的地方鉆一個(gè)小洞,用自攻螺絲把電纜的外屏蔽層接上,最好外屏蔽層焊?jìng)€(gè)線耳,這樣就可使連接既方便又牢固。連接好以后,要進(jìn)行防水處理,防止日后生銹造成許多麻煩〔如圖五的示意圖。另外,也可以把電纜的外屏蔽層接上一到兩條2.5米長(zhǎng)的電線來(lái)代替高頻接地,電線要盡量拉直,與天線振子成90到130度張開(kāi),以不影響美觀和他人為妙〔如圖四?！裾{(diào)試首先,接上SWR表,一邊改變加感線圈抽頭的連接,一邊測(cè)量天線的駐波比,若接地正常的話,駐波比應(yīng)該可以下降到非常低的值。當(dāng)調(diào)試到最低點(diǎn)仍嫌駐波比太大或者駐波比無(wú)法調(diào)小時(shí),就說(shuō)明接地有問(wèn)題。檢查電纜的外屏蔽層和接地的連接是否可靠,作地線的電線伸展得是否足夠,天線的周邊是否有金屬物的影響等等。最后,還要確認(rèn)一下所用的電纜是否50歐姆的。若在沒(méi)有駐波比測(cè)試儀器的情況下,只能根據(jù)接收效果來(lái)粗略調(diào)整,因?yàn)樘炀€具有收發(fā)兩重性,接收效果好的天線,發(fā)射效果也是好的〔當(dāng)然反過(guò)來(lái)也是一樣的。把接收機(jī)調(diào)到靈敏度最高,調(diào)整加感線圈抽頭,使接收到的噪聲或信號(hào)最強(qiáng)〔最好能請(qǐng)本地的HAM發(fā)射信號(hào)協(xié)助調(diào)試,然后試改變作地線的電線位置或與天線所成的角度,尋找信號(hào)最強(qiáng)點(diǎn)。試發(fā)射信號(hào),請(qǐng)本地的HAM確認(rèn)你的信號(hào)強(qiáng)度,不斷調(diào)整加感線圈抽頭和地線位置直至對(duì)方接收到信號(hào)最強(qiáng)點(diǎn)。這種天線不單可以應(yīng)用在10米頻段,通過(guò)增加或減少加感線圈的圈數(shù),還可以使天線工作于其他的業(yè)余頻段。當(dāng)調(diào)試熟練后,轉(zhuǎn)換頻段只要轉(zhuǎn)換加感線圈的抽頭就可以。要獲得精細(xì)的調(diào)諧,就要制作更多的抽頭,或者采用天線調(diào)諧器。㈢倒"V"型天線垂直天線是沒(méi)有方向性的,能夠接收四面八方的信號(hào)包括干擾噪聲等。如果希望常與某個(gè)方向的電臺(tái)進(jìn)行通訊,又或者需要避開(kāi)某個(gè)方向的干擾的話,就可架設(shè)倒"V"型天線〔如圖六。倒"V"型天線的水平方向輻射圖是8字型的,天線在0和180度輻射最大；而在90和270度幾乎沒(méi)有輻射。倒"V"型水平天線收發(fā)的是水平極化波,而一般地面上的干擾大多表現(xiàn)為垂直極化波。因此,倒"V"型水平天線的接收噪音和抗干擾性能比垂直天線好。倒"V"型天線在性能上可能不如水平1/2波長(zhǎng)偶極天線好,但這種天線所用的支撐主桿只用一根,安裝架設(shè)相對(duì)比較方便,調(diào)整也相對(duì)容易。●制作天線所用的材料如表三所示,先把PVC塑料管裁好,因?yàn)樗皇亲鳛榻^緣和支撐的功用,因此也可以利用手頭的其他絕緣物代替。按圖七的尺寸鉆好洞。因振子并不太長(zhǎng),因此振子采用較粗的2mm絕緣導(dǎo)線制作,當(dāng)然也可以用裸銅線或裸鐵線等代替。把作振子的絕緣電線焊上線耳,穿過(guò)塑料管上的洞打結(jié)固定好,把電纜和振子拉線連接好,做好防水措施后,就完成了天線的饋電部分的制作。再用U型夾把塑料管饋電部分固定在主桿上〔如圖七所示。絕緣電線的另一端穿過(guò)作絕緣子的塑料管后,先假固定,不要扎死結(jié),以方便以后進(jìn)行調(diào)整。導(dǎo)線可以先預(yù)留長(zhǎng)一些,這樣就可避免發(fā)現(xiàn)振子短了以后要接長(zhǎng)導(dǎo)線。在靠近天線饋電點(diǎn)的地方,把電纜以80mm的直徑繞成一個(gè)約9圈的線圈〔如圖六,作為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器,然后固定在主桿上。當(dāng)然也可以采用產(chǎn)品的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器,甚至不用。不過(guò)若不用平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的話,在電纜的屏蔽層外就有高頻電流流過(guò)而產(chǎn)生寄生輻射,不但擾亂天線的輻射方向圖,同時(shí)會(huì)引起TVI〔對(duì)電視機(jī)的干擾等干擾。絕緣子可以用其它絕緣材料制作,也可以干脆不用,用作拉線的尼龍繩直接打結(jié)綁住振子端頭,只是這種做法其耐久性差一點(diǎn),但用作移動(dòng)運(yùn)用臨時(shí)架設(shè)時(shí)就沒(méi)有問(wèn)題。振子的拉線最好采用金屬以外的材料,以免拉線影響天線的輻射。主桿采用4～6米長(zhǎng)的毛竹或木桿〔主桿不能過(guò)短,否則輻射效果會(huì)大打折扣。主桿也有用鐵水管的,但據(jù)說(shuō)金屬的主桿對(duì)天線的方向圖稍有影響,我沒(méi)有認(rèn)真比較過(guò)差別?！窦茉O(shè)名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量絕緣電線直徑2mm長(zhǎng)約2.5m2塑料管電工用PVC內(nèi)徑16mm長(zhǎng)15cm3尼龍繩直徑1.75~2mm長(zhǎng)7m2毛竹或木桿直徑40mm長(zhǎng)5m1銅螺絲4mmx25mm2線耳4mm用4U型夾與主桿直徑對(duì)應(yīng)6絕緣膠布饋線防水用若干扎帶固定電纜用若干各部分安裝完成后,小心豎立起主桿然后固定好主桿的底部。慢慢向兩邊拉開(kāi)振子線,最好一個(gè)人拉一邊振子,一個(gè)人扶住主桿并察看主桿的垂直情況。振子拉好后先進(jìn)行假固定,等完全調(diào)整好后再對(duì)拉繩進(jìn)行緊固。兩邊振子應(yīng)盡量在一個(gè)平面上〔成180度拉開(kāi),這個(gè)平面應(yīng)正對(duì)著你欲通聯(lián)的方向。同時(shí)兩邊振子與主桿所成的夾角應(yīng)盡量相等；天線的兩臂夾角應(yīng)在90到120度之間,可以獲得最佳的輻射效果,同時(shí)可獲得與電纜的匹配。若夾角小于90度,兩臂的輻射會(huì)部分抵消,使天線的輻射性能變差。若夾角大于120度,天線將變成水平偶極天線的性能。振子端離地面或樓面的距離應(yīng)在2米以上。若振子兩端太靠近地面〔樓面,會(huì)產(chǎn)生電容效應(yīng),地面〔樓面會(huì)吸收損耗一部分電波。當(dāng)主桿豎立垂直并拉好振子后,發(fā)現(xiàn)主桿不牢靠,應(yīng)在主桿的適當(dāng)?shù)胤郊幽猃埨K等絕緣材料拉線進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),以提高天線的安全性,對(duì)此絕不能掉以輕心?！裾{(diào)試制作天線振子的導(dǎo)線可以預(yù)留長(zhǎng)一些,在兩端捆綁時(shí)留出一點(diǎn)線頭。天線架設(shè)完成后,接上SWR表大致測(cè)試一下天線的SWR,調(diào)整發(fā)射頻率,確定天線的諧振頻率,在發(fā)射信號(hào)調(diào)試天線時(shí),功率要盡量減少,以免造成干擾和損壞發(fā)射管。若天線的諧振頻率偏低,可適當(dāng)縮短振子的長(zhǎng)度或使天線兩臂的夾角增大?？s短振子的長(zhǎng)度時(shí)并不用真的剪短振子,而是把天線的端頭縮短后纏繞捆綁起來(lái)就可以〔如圖七。當(dāng)發(fā)現(xiàn)天線的頻率偏高時(shí),還可以放松出來(lái)。這樣,經(jīng)過(guò)逐步地修整,可使天線的SWR最小。當(dāng)天線沒(méi)有加入平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器或電纜自制的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的圈數(shù)不足時(shí),會(huì)出現(xiàn)兩臂振子的長(zhǎng)度不相等,天線的SWR才能調(diào)好的現(xiàn)象。天線調(diào)整測(cè)試時(shí),人應(yīng)遠(yuǎn)離天線,否則天線調(diào)整的結(jié)果不準(zhǔn)確。天線調(diào)試完成后,緊固好天線的固定點(diǎn),確保天線牢固可靠。㈣框型天線框型天線不但有方向性,而且比偶極天線的增益高,因此接收和發(fā)射的效能更好?？蛐吞炀€天線的周長(zhǎng)約為1個(gè)波長(zhǎng),橫向支撐是用鋁管制作,為了左右絕緣,用PVC塑料管支撐饋電部分,縱向振子是用直徑2mm絕緣電線制作,調(diào)整線的長(zhǎng)度可以使天線SWR降低〔天線總體安裝圖如圖八所示?？蛐吞炀€的饋電和倒"V"型天線一樣是平衡的,所以在與50Ω同軸電纜連接時(shí),要進(jìn)行平衡-不平衡轉(zhuǎn)換。這種天線等效為兩條1/4波長(zhǎng)垂直天線,水平面的方向性為尖尖的8字型?！裰谱魈炀€所用的材料如表四所示,都是垂手可得的平常物品。購(gòu)買(mǎi)材料時(shí)要注意鋁管的外徑和PVC塑料管的內(nèi)徑配合。按照?qǐng)D紙的尺寸加工鋁管和塑料管,用鋼鋸鋸開(kāi)鋁管后在其端部會(huì)產(chǎn)生許多毛刺,使鋁管不能順利插入塑料管里,因此,要用銼刀磨去這些毛刺。把鋁管按圖九的尺寸插入塑料管內(nèi)并略加臨時(shí)固定,然后把鋁管和塑料管一起鉆孔,這樣做的好處是可以使鉆出來(lái)的孔都能對(duì)位準(zhǔn)確。但要注意的是,如果鉆頭不鋒利,再加上鉆的時(shí)候用的壓力太大的話,會(huì)使鋁管的鋁鋒口嵌入外面的塑料里,卡住鋁管而不能再拉出來(lái)。所有的孔鉆好后,拉出鋁管,按圖中所示在塑料管的一邊打四個(gè)大孔,以使螺絲頭能陷進(jìn)去與鋁管接觸。完成各鋁管的加工和裝配后,把電纜接上并用絕緣膠帶把接頭和電纜頭等密封防水處理。依照?qǐng)D八中的總體安裝圖所示把橫桿管子安裝在主桿上。兩根振子線預(yù)留稍長(zhǎng)一點(diǎn),線的一端先不要焊上線耳,等調(diào)整完成后再焊上。把振子線臨時(shí)固定在兩根鋁管振子之間?！窦茉O(shè)全部元件都安裝妥當(dāng)后,把同軸電纜以約100mm的直徑繞成一個(gè)約9圈的線圈,作為平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器,用絕緣膠帶固定好形狀后,再用扎帶牢固地固定在主桿上〔如圖八所示。如果找不到U型夾,可以用鐵線等固定橫桿,但是調(diào)整時(shí)沒(méi)有U型夾來(lái)得方便。把整個(gè)天線架設(shè)起來(lái)后,若用的主桿太細(xì)會(huì)有頭重腳輕的感覺(jué),這時(shí)就要另加絕緣拉繩固定。因?yàn)樘炀€有方向性,若要求天線要隨時(shí)旋轉(zhuǎn),就要考慮加上能使天線靈活轉(zhuǎn)動(dòng)和鎖定的措施。一般的做法是先用角鐵焊接一個(gè)鐵塔架,里面安裝電動(dòng)的旋轉(zhuǎn)器帶動(dòng)天線旋轉(zhuǎn)。如若打算把本天線用于移動(dòng)運(yùn)用,可以預(yù)先制作并調(diào)試好各振子。為了攜帶方便,上部鋁管振子可以裁成兩截,即分成兩條長(zhǎng)約1米的鋁管,使用時(shí)中間利用U型夾加補(bǔ)強(qiáng)條再把兩條鋁管駁接起來(lái)。攜帶時(shí)拆分成四跟振子連兩條振子線、螺絲、U型夾等,放入一個(gè)釣魚(yú)竿袋里。到設(shè)置地點(diǎn),把主桿豎起來(lái),只需約二十分鐘就可架設(shè)起來(lái)使用,十分方便。●調(diào)試名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量鋁管直徑15mm長(zhǎng)約2m2塑料管電工用PVC內(nèi)徑20mm長(zhǎng)50cm1絕緣電線直徑2mm長(zhǎng)約3.7m2水管、毛竹或木桿直徑40mm長(zhǎng)5m1銅螺絲6mmx25mm8線耳6mm用6U型夾與主桿直徑對(duì)應(yīng)2絕緣膠帶饋線防水用若干