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Quad Loop (Square Loop)
架設 Loop Antenna 的基本原則是盡可能使天線圍到最大的面積,換言之,圓形的 Loop 效益最高,不過在 HF 頻段要架設圓形的 Loop 並不是那麼容易,而方形的 Loop 架設容易,所以被普遍的應用在各種場合。如圖三所示,Quad Loop 有兩種 基本的架設方法,(A) 的輻射波形為水平偏波,(B) 為垂直偏波。
Square Loop Antenna
不管是哪一種架設方法,Quad Loop 均有以下特性
•整個 Loop 的長度比一個λ略長,大約為 306.525m / f(MHz)
•饋電點的阻抗約為 100 Ω
•與偶極天線比較約有 1 dBD 的增益
•主波束的方向與 Loop 圍成的平面垂直,在 Loop 平面往外延伸的方向收發信 號效果最差,就好比拿著扇子搧風,搧起來有風的方向訊號最好,搧起來沒風 的方向訊號最差。
• 在理想條件下可以在倍頻使用,實際上因為天線受到 周圍建築物的影響,可能需要略微調整才可以在倍頻使用。
Quad Loop 另一個比較迷人的特性是地面對它的影響比較少,它的輻射仰角比在相 同高度的偶極天線低,例如架設高度同為 1/2 λ,偶極天線的輻射仰角約為 30 °,而 Quad Loop 只有 26 °,若架設高度同為 3/8 λ,偶極天線的輻射仰角約 為 40 °,而 Quad Loop 只有 30 °,若架設高度同為 1/4 λ,偶極天線的輻射 仰角散佈在 40 ~ 90 °,也就是說朝著天空,而 Quad Loop 只有 40 °。
由於 Quad Loop 的輸入阻抗約為 100 Ω,要如何處理匹配的問題對新手而言倒是 比較令人頭痛的一點,其實也不會很困難,方法不外乎下列幾種:
•使用 2:1 的 Balun,不過這種 Balun 市面上沒得買。
•使用 Open Stub 來調整,商用的 Cubic Quad 都是用這種方式來調整。
•使用 Open Wire 來做傳輸線,然後用 1:1 的 BALUN 再用 ATU 來調諧。如果 你覺得 Open Wire 在架設時要注意的細節太多的話,也可以取等長的 50 Ω 同軸電纜將頭尾兩端的隔離網相接,於是兩根心線就變成了 100 Ω的平行傳 輸線,這種由同軸電纜形成的平行傳輸線可以靠著牆壁架設,也可以急轉彎或 捲曲,用起來就和同軸電纜一樣。(如圖四)
Use Coax Line to Form Two Wire Feeder
Delta Loop
三角形的 Loop 應該是結構最簡單的 Loop,因此通常被廣泛應用在較低的頻段。
如前面所言,Delta Loop 所圍成的面積由於比 Quad Loop 來的小,所以它的增益 大約只有 0.5 dBD,如果 Delta Loop 越扁,它的特性就越接近折疊偶極天線,不過在 這裡我們想要討論的是等邊三角形的 Delta Loop。
Delta Loop Antenna
實用上來說,Delta Loop 大概有下面 5 種架設方法,如圖五 (A) ~ (E)。 Delta Loop 的有效高度是以三角形的重心位置來計算,大約是離底邊 1/12 λ的位置 。下面對五種架設方式的討論都是假設 Delta Loop 的有效高度為 1/2 λ。圖五 (A) 和 (C) 的架設方式,它的輻射仰角高達 80 °,完全不適於 DX 通信。圖五 (D) 的架設方式其輻射仰角約為 47 °,也不適合遠距離通信。真正適合 DX 通信 的架設方式是 (B) 和 (E),(B) 的輻射仰角大約是 27 °,(E) 大約是 20 °。
Delta Loop 的輸入阻抗大約為 70 Ω,所以可以直接用 50 Ω的同軸電纜來連接 ,雖然有一些不匹配,但通常只要加上 ATU 就可以解決不匹配的問題。