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棒子天线的一种新的结构认识! [复制链接]

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离线bg4wcu
 
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350
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2007-03-21
  本来此方岸我已经在几年前,好像是03年夏季就采用了!当时总共加工了5,6根.包括本地业余中继台两根![我们那时候尽可能的降底成本!现在想来总共不过60元左右,效果较佳,目前仍在工作!]本地火腿及出租车朋友.表现多很棒!后来加工了多根就不做了.
  实图以及流成图片由本地的HAM:BG4WAH发上来,本来叫他今天的,可惜有点事担搁了!抱歉!!待他有空时发上来,一目了然!我想你会有收获的!期待中!!
  没有了短路环,没有了上端的短路构造以及所为的辐射振子!完全开放!构造极间单!机理较复杂!以后会慢慢的讲解,您就明白了!
离线BG8AED
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7575
只看该作者 1楼 发表于: 2007-03-21
等待上图。
离线熊伟
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783
只看该作者 2楼 发表于: 2007-03-21
这是网上找的同轴高增益天线资料


430mhz/144mhz廉价同轴高增益天线一、用普通5d-2v同轴电缆(相当于国产的5d-5)按图3所示尺寸,剪出数段1/2λ线段,1/4λ首尾两段,并把每段头尾外皮用利刀切去少许,露出中心金属铜线3-4mm以供焊接。然后把第一段1/4λ的中芯焊接至第二段1/2λ段的外层导体铜网,而第二段尾的外层铜网则焊接到第三段的中芯。如此类推至末尾的一段1/4λ段为止,如图一。至最末一段的网尾部时则把它的中芯和外层导体铜网焊在一起,再在其上焊上一根1/4λ的铜棒。

另外,最下面一段要如图一所示焊一小环(尺寸无太准确的要求),或在馈电电缆与最后1/4λ段连接处接3至4根长度为1/4λ奇数倍的地网辐射条,以使天线的电流形成完整的通路。



二、关于同轴天线自上到下各节的一般结构、原理和调试

1,同轴阵列天线的顶部为一截1/4波长振子,可以是金属杆,也可以利用电缆外皮(或和芯线接在一起)做成。

2,振子下面为一截1/4波长同轴电缆,起阻抗变换作用,上端以低阻抗与1/4 波长振子的低阻抗匹配,下端呈现高阻抗,与下面各节来的高阻抗馈电相匹配。

3,再下面为若干节1/2波长的同轴电缆,各节之间芯线和外皮交叉连接。交叉连接破坏了电缆的连续性,所以高频电流不再被屏蔽在电缆芯线和内壁,使一部分高频电流从电缆外壁流过而辐射能量,每一节都有点类似于一支半波长垂直天线。

流过每一截电缆段的电流相位比前面一段落后1/2 波长,而电缆又被交叉连接,所有外皮的电流正好变成同方向,组成了一个半波长同相振子陈列,它们在水平方向辐射的电磁场互相叠加,而在垂直方向的辐射由于路径差别而互相抵消,使能量集中在水平面附近,形成较高的天线增益。所有芯线段的电流互相之间也是同方向的(但与外皮反向),不过它们被屏蔽在内腔,不会影响外皮的辐射。1/2 波长的同轴电缆从

两端看进去的阻抗总是一样的。如果我们以高阻抗从最下面一节馈电,则这一节的上端也呈现高阻抗,继续以高阻抗向更上一节馈电,直到第2项所说的阻抗变换节。

4,天线的最下面一节为1/4波长同轴电缆,将收/发信的 50欧低阻抗变换成高阻抗,与上面的1/2 波长辐射段相匹配。

5,馈电的同轴电缆的芯线与第4项匹配段的芯线相接,馈电电缆的外皮与第 4项匹配段的外皮相接,同时连接到3或4根长度为 1/4的奇数倍的地网辐射条上,地网使天线的电流形成完整的通路,不使高频电流从馈电电缆的外皮通过。

6,如果不采用地网辐射条, 则需要在馈电点加入为天线提供电流通路、消除馈电电缆外皮电流的任何措施。

7,第 3项所述1/2波长辐射段的节数越多,不同方向辐射能量的叠加/抵消作用越强,天线在垂直面内的方向性越强, 天线的增益越高。但是随着能量的辐射,越靠上面天线电流越小,所以随着总节数变多,每增加一节 1/2波长辐射段所能带来的增益越来越少。8 节辐射段的增益约为6 db,16节辐射段的增益约为 9db(相对于1/4 波长垂直接地天线)。

8,计算:上述各节的计算与一般电缆或天线,例如1/2波长辐射段的实际长度应该是相应频率的真空波长乘以电缆的速度系数(约为0.65-0.75),顶部 1/4波长辐射段的速度系数则应取0.95左右。

9,调试: 先做一个只带有两节辐射段的天线,垂直悬挂在空旷处。用天线分析仪测出谐振频率。如果偏高,准备一、两节偏长的辐射段。如果偏短,准备一、两节偏长的辐射段。将准备的这一、两节辐射段加进去,再测试谐振频率,以决定再准备什么样的辐射段。依次类推,在不断加进新的辐射段的同时使谐振频率趋于设计的中心频率,最终偏差不应大于+/-0.5mhz。如果制作小心,这样得到的swr应小1.3。

10,封装: 天线应封装在直径20-25mm玻璃钢管中,并妥善加以防水密封。顶端的 1/4波长振子最好伸出管外以利中和静电,管子下面应比电缆长出 300mm 以便固定。 如果没有玻璃钢管,国外爱好者也有用pvc工程塑料管的。
离线bg4wcu
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350
只看该作者 3楼 发表于: 2007-03-21
  天哪!WAH你给我发的是啥图啊!晕死了!我要跳楼了!
  明天一定要发上来!做人要诚信!不然今天晚上小心你的楼上天线了!惨了!
  你先发的此图我想你也有用意,你不会是相互比较吧!呵呵!你的那点"小心眼".惨了我了!!郁闷啊!有苦没出去!!对不起大家了!73
离线zlz
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70
只看该作者 4楼 发表于: 2007-03-21
焦急等待中,呵呵~
离线BG2AKW
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73
只看该作者 5楼 发表于: 2007-03-22
期待中
离线com2soft
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177
只看该作者 6楼 发表于: 2007-03-22
比較科學的設計。喜歡!!

甚麼時候可以做出來 測試。
离线熊伟
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783
只看该作者 7楼 发表于: 2007-03-22
我来了,为了大家有个比较我就先发了网上找的资料。下面就bg4wcu做天线的图:

小图 | 大图 图片

  • 哈罗CQ火腿社区 - 天线和铁塔 - 棒子天线的一种新的结构认识!
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离线BD8SB
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385
只看该作者 8楼 发表于: 2007-03-22
非常感谢提供此资料,准备照此做根vhf的试试.
离线bg4wcu
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350
只看该作者 9楼 发表于: 2007-03-22
不用谢!!其实以前我一直也没有想过把它拿来发到网上,与天下HAM分享!实在是太简单,怕大家笑话!我自已一个人摸琐,凭着一股子耐性,获得的一点小小心得,弯路走的不多,也有一年左右!现在想来,依然感慨万千!
为了天线,自制了高精度的全向电波检测仪(此东西在我的天线制做过成中提供了相当大的贡献),驻波表,以及功率计!获的各类多种心得!网上高手如云,不敢搬门弄虎,有啥想法,还望拍砖!!
离线BG6QAM
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13962
只看该作者 10楼 发表于: 2007-03-22
底部需要电路匹配。。。。。。。。。。。
离线熊伟
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783
只看该作者 11楼 发表于: 2007-03-22
我家的棒子就按这方法做的。
离线BG2ATQ
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247
只看该作者 12楼 发表于: 2007-03-22
真是好的东西..!!!!!!!!!!
离线bg4wcu
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350
只看该作者 13楼 发表于: 2007-03-22
'
底部需要电路匹配。。。。。。。。。。。
'
  那个小小的说穿了铜线网起的作用你恐怕还不明白!那就是我们常在普通天线中常说的匹配器"巴仑"原理一样.但在这里叫扼流套.
其工作原理很都HAM也知道,但还是讲一下:传输线理论告诉我们,同轴传输线是不平衡的,电流在同轴线内部流动时原本是平衡的,具体说,内导体上的电流与外导体内侧的电流在数值上是相等的而在方向上是向反的.然而,当电流波的到达对称的天线的时候,一部分电流会从外导体外侧流失!这就使的天线两臂上的电流不平衡,(半波振子天线),为了抑制外表面这种有害电流的向下运行,科学家们很早想到了一种比较好的办法:在其天线馈入点向下一个工作波长的地方放置一个套状平衡转换器,其扼流套与同轴线外导体形成了又一个特征阻抗的短路同轴线,此同轴线的长度为四分之一波长,在其设计频点上,该短路线短路点的输入阻抗理想情况下为无限大!!从而抑制了同轴线外导体表面向下运行的电流!棒与电缆短路点以下的电缆外皮电流近似为零!!回味一下,小小此结构,多大能耐!
  平常我们讲的地网我个人认为:1,相当于无线大的大地平面反射,提供一个有效的向上反射体.保持天线的某些特性2,平衡馈线上的高频电流!
  实用了此结构后你就会有很深的体验!我们的同轴天线体结构在我眼里是一个1/2波长发射天线非常巧妙的高级连接体!每一个阵子都是那么的完美!前半波先正向辐射,后半波进入倒相,把反向的高频电流在同轴电缆屏蔽层内表面感应出高频电场,下面就是高频电场产生高频电流辐射出去,得了,辐射的恰恰就是电磁波!!!但其有一定的落后与正向辐射能!把我们常规浪费的反相电磁能充分利用起来!真精彩!其单数阵子跟双数阵子辐射场正好完全平衡,就是轻微的高频电流的反馈,(取决与你的加工精度)下边还有扼流套!匀衡匹配!
  展开你的想像,非常的放大你的大脑,每一根阵子辐射时产生的能量场,一起在一个平面上沿着每一根阵子的中心相互作用,压缩整体在水平方向上的辐射宽度!!!远场区获得的能量也越多!整根天线阵子产生的水平半功率波瓣宽度越小越好,其功率密度越高!!!!!!!极大的压缩,远场区获得更多!!!是不是做梦哪!!
  科学永远的开放每一人的思维!以上是我的一孔之见!见笑了!!
离线bg4wcu
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350
只看该作者 14楼 发表于: 2007-03-23
对我们目前广泛采用的天线体的个人另类认识,讲错了拍砖!!别客气!
  先说说短路环,其实际就是一个闭合的导相环,因为棒子里面的空间非常狭小水平方向不好采取措施出此方岸!有一种垂直天线系统就是将导相机构沿水平方向1/4波长回头,整体1/2波长!难看!
  电波辐射需要的是开放的电场环境!任何一个短路电气上的机构都有点不可想像!强扑短路芯线跟屏蔽层,高频电流该怎么在此点走!!为什么呐!认认真真想想!自从第一眼看到该图就有点别扭!!郁闷了好长时间!匹配!也做了很多该结构,用来匹配试验,效果并不满意!有的还相当差!能量反馈太多!天线电波检测仪得到的定量能量场我非常不满意!真实就是这样,科学来不的半点马虎.不然你那是胡说八道!谁信!不谈了!再看看顶端构照,难到我们所有的HAM没有留意那是一个变样的1/2波长天线!至少对他的单独的系统定量分惜的HAM太少!大家经常也比较科学实际的进行比较,其有较好的辐射性!远场区性能不错等等时,感到对该天线不能用单一的观念来判断了!先不谈了,你可先想想看!
  我们业余分析一根天线的性能的好坏!最佳的办法就是越远的地方,获得的越微小的信越好!驻波倒反而为其次!这是对的!为什么两者不能兼得呐!有没有一种即间单而又非常能够加工的窄带天线呢!(带宽越宽,干扰越多!烦不烦!真烦!)天线中的"杂"东西越多越好吗!??我看不一定吧!!考滤的太繁琐了!累不累啊!!
  不多说了,你要是有好的分析可共同交流!还望多多的给于开放的思绪,您的每一个想法就是一个亮点!!!与天下HAM共交流!!!73!
  
离线BG4DEW
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226
只看该作者 15楼 发表于: 2007-03-23
学习啦,请教:不含扼流圈那段,上面是奇数还是偶数?使用效果比同样长度的单段玻璃钢天线怎样?
离线bg4wcu
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350
只看该作者 16楼 发表于: 2007-03-23
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学习啦,请教:不含扼流圈那段,上面是奇数还是偶数?使用效果比同样长度的单段玻璃钢天线怎样?
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  整根天线除扼流套的以外,要断取的阵子奇数为佳!切11,13,15,还有17根阵子等等段.偶数的顶端阵子的辐射差一些!不爽!还不如不要!物理尺寸太高了,增益也高!但你也要考滤抗风能力啊!平常取13根阵子,够用了!
  绝不讲大话,通过本地的多位HAM的长期实际使用,都会发出想不到的感慨!表现相当好!平常玻璃钢的天线你已为有多好吗!很多制作方面相当多的是垃圾,你不会买一根天线回来拆吧!用呗!同一地点就你的那个天线位置,就是用1/4波长的GP天线大气传输好的时候不一定有太大差别!想得到好的效果,只要你有钱,买呗!但感觉是不是差点什么!DIY精神!该系统在同样的物理高度内要优于相同的天线!您感觉不出来的时候,你的机器可有感觉了.轻装上阵!
  该天线说间单就是间单!!!为了我们天下穷HAM们有根满意的好天线!!而且要价廉物美!!超值!总成本就是馈线的价格加PVC管的钱!多省!73!!
离线bg4wcu
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350
只看该作者 17楼 发表于: 2007-03-23
 用-3线[75,50欧姆均可]长度24厘米11-13根同轴电缆[根数越多天线也越高,增益也相对提高,架设也要考虑高度!],两端去0.5厘米加工,留23厘米中间长度!无需要顶端加任何短路装设!开路!底端也是与电缆交差焊接!不需要任何短路环!有一点的是在最下端的焊接点向下23厘米的地方在屏蔽层上开一个1-2毫米的小环看到屏蔽层!下面用任何的金属材料[屏蔽层铜丝加内里的锡层最好]包在屏蔽层上向天线的上方包上11.5厘米,也就是其此一半长度,重要的一点,连接下端,可焊接![此也叫扼流套] 完成!间单吧!!!就是间单!一切的一切成功在于焊接!!!!其失败也是于此!
个人理解1,第1,3,5,7,等等段振子为主辐射单元.2,4,6,8,10等等为交差倒相单元,辐射为辅助单元!顶上开路不连接,完全开放.
    2,下面的扼流套一定要保留,此对与微调该天线的驻波有很好的帮助![很间单,拉长一点,或者缩短一点!微调于你加工每一个焊接时产生的不必要的偏差!
    3,此-3线23厘米中间长度经过十多根天线的使用效果表现极佳!无一回手!
    4,驻波也要看你的焊接功夫了!离中心频点435MHZ上下5MHZ[总的十兆内]的驻波均在1.2-1.3已内!435上下0.5-1MHZ内可轻易找到1.0-1.1的点!爽!业余频段以外驻波变化非常大!也就是说该天线系统可最佳工作频率范围小!抗干扰能力提高!这不是我们好多HAM追求的吗!
我有好几根天线整体的驻波430-440内表显示1.1-1.2我总以为表坏了!不瞎说!科学就是科学!! 
    以上是我的一点小小的方法及心得!DIY给您我的快乐!!!
    间单快乐着!  
离线BG4DEW
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226
只看该作者 18楼 发表于: 2007-03-23
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  整根天线除扼流套的以外,要断取的阵子奇数为佳!切11,13,15,还有17根阵子等等段.偶数的顶端阵子的辐射差一些!不爽!还不如不要!物理尺寸太高了,增益也高!但你也要考滤抗风能力啊!平常取13根阵子,够用了!
  绝不讲大话,通过本地的多位HAM的长期实际使用,都会发出想不到的感慨!表现相当好!平常玻璃钢的天线你已为有多好吗!很多制作方面相当多的是垃圾,你不会买一根天线回来拆吧!用呗!同一地点就你的那个天线位置,就是用1/4波长的GP天线大气传输好的时候不一定有太大差别!想得到好的效果,只要你有钱,买呗!但感觉是不是差点什么!DIY精神!该系统在同样的物理高度内要优于相同的天线!您感觉不出来的时候,你的机器可有感觉了.轻装上阵!
  该天线说间单就是间单!!!为了我们天下穷HAM们有根满意的好天线!!而且要价廉物美!!超值!总成本就是馈线的价格加PVC管的钱!多省!73!!
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谢谢指教,据我周围的ham使用任丘的6米u段效果明显好过钻石的510h,准备做一条lz的天线试试
离线bg4wcu
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350
只看该作者 19楼 发表于: 2007-03-23
  1,其实该天线系统可分析为二分之一波长天线垂直方向组阵!串接!那个下面的扼流套可作为平常地网看待!驻波微调的一个好东西!!
  2,我个人认为,说错了,拍砖!第一个单元屏蔽层整体[二分一波长]主发射,第二个单元[二分之一波长]整体倒相!(辐射差一点)第三单元主发射!第四单元倒相!为什么呐!细想一下,高频电流做一个波长的运行,我们知道前半部为正相,后半部为反相,而反相电流辐射机理是不须要的,我们要改变其电流运行方向,而且不影响正相辐射的辐射场的形状,主瓣宽度,旁瓣电平,还有其产生的输入阻抗,[因为在整个波长的每一个部分的感应电流不一样,在电路中每点的阻抗完全不一样].有没有能够在垂直方向尽可能压缩其高度,而且满足安全辐射的要求的方案,其机理最小要满足馈线接入方便,不能太复杂!越复杂,调整越麻烦,失败越高!!!
  3,佛兰克林早在1920年就已经提出这一天线的原理.他当是也分为底馈跟中馈两方岸!    此天线也叫佛兰克林天线!我尊称他!其讲解太麻繁了,我开始理解时头都大了!笑笑!!
  4,还是佛兰克林想到了绝妙的方岸,就采用此馈线解决导相!交差连接!天才!
一根发射,一根进入到内里,出来之后继续发射,接着又是导相,后面又是发射!!!
1/2波长!哈哈!您的每一根振子的尺寸要求非常高!!不能有大于1毫米以外的加工误差![2毫米的差别]哈哈!后果是做一根失败一根!!很可怕!下面的扼流套方岸!真绝!
  5,对于目前的所有包扩很多的成品天线的方岸,本人一面之词,还望拍砖!上下处理的让人感觉特别别扭!不知道当初辐射原理不的其解!!短路!天线我只知道要开放其高频辐射场,一般要其开放!为何要闭合!这样搞来也相当于把多根435MHZ波长的1/2拉杆天线垂直发射总体整益几乎一样!
  6,最严重的是每一种馈线的缩短系数就是厂家给的也不一定有效!那就看你的计算功夫了!目前采用的是0.66[标准为实心聚乙烯]泡沫材料为0.78!
  7,我们采用的通常要乘上空气介质的系数没有算进去!!我的一大发现![心得!!不解中!!!]
  8, 300/435*0.66/2=0.2275米(后来实用23,两毫米修正!改计算为:300/435*0.66666/2=22.98厘米!!我的想法!)
  9, 取23厘米!!!!!!!你现在知道了此长度由来了吧!
  该天线辐射机理与广泛采用的短路方案机理大大不同!不能同比电气性能!该天线工作时分两部分,一部分主发射,一部分导相辅助发射.原有的考滤方法有一定的偏差!
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