有一个火腿朋友与我最近搞了一根1.4米的车载天线(如图)
其制作过程与计算公式,发给大家,请发表议论.
频率:7-29mhz
驻波:1.5
增益:-3db
理论计算:
7-29mhz天线中心频率设置为:12mhz 四分之一波长:6.25米
我们一般采用四分之一波长来做收发天线(发射效果比较好的天线谐振长度是在一个波长或者在二分之一波长。降低收发效能时,可以采用四分之一波长的非对称天线),天线杆采用铝合金.
这种天线是缩小紧凑了,但是,在 12mhz 频率点上谐振而产生的磁场能与电场能相比,主要是磁场在起主要作用,而磁场的作用距离在离开线圈的轴向不远处,磁场强度会急剧下降,,这种天线结构方式的工作距离在小功率小较近,如果采用大功电台发射,车队行动不成问题。
一、天线设计步骤
1、天线形式采用偶极子结构,一边0.7米,天线共长14.1米(含10cm 的中段匹配网络);
2、测量天线容抗
用网络分析仪对整个天线实测。天线的容抗为:368欧。
3、采用中部加感结构,因此需要计算天线中心频率的需要谐振的电感量
电感量计算:
线圈的电感量,可以采用集中参数的计算:
加载其电感量按下式计算:
线圈公式: 阻抗(ohm) = 2 x 3.14159 x f(工作频率) x 电感量(mh),
设定需用 348ohm 阻抗,因此经验公式为:
电感量(mh) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ f (工作频率) = 348 ÷ (2*3.14159) ÷ 12= 4.6mh
据此可以算出绕线圈数:
圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷ 圈直径 (吋)
圈数 = [4.6 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 12 圈
空心电感计算公式:
空心电感计算公式:l(mh)=(0.08d.d.n.n)/(3d+9w+10h)
d------线圈直径
n------线圈匝数
d-----线径
h----线圈高度
w----线圈宽度
单位分别为毫米和mh。。
空心线圈电感量计算公式:
l=(0.01*d*n*n)/(l/d+0.44)
线圈电感量 l单位: 微亨
线圈直径 d单位: cm
线圈匝数 n单位: 匝
线圈长度 l单位: cm
频率电感电容计算公式:
l=25330.3/[(f0*f0)*c]
工作频率: f0 单位:mhz
谐振电容: c 单位:pf 我们参照c=500...1000pf 可自行先决定,或由q值决定
谐振电感: l 单位: 微亨
二、天线加工
1、选择直径25mm的铝合金管
2、分别加工为700mm螺纹管,并作阳极氧化处理。
3、中部用环氧管攻螺纹与两端天线连接
4、在两节天线中部加入高Q低损耗磁芯绕制电感量为:4.6mh
5、制作匹配网络,将阻抗匹配为50欧姆,分别接于天线两端,从天线底部引出电缆线。
三、天线测试
天线实测驻波:1.5
天线效率:在27-29MHZ两公里通联无碍。
在7MHZ通联漂频.
四、结论:
一根短于1/4波长倍数的天线是呈容性的。 这是由于它不产生谐振而且其电流和电压的合成相位关系与电容性电路的相位关系很相似的缘故。那么,我们在天线上加一个电感来使天线产生谐振。 一个偶极子天线,天线的两臂小于1/4波长, 这时我们在两臂上分别接入一个电感使天线产生谐振。这两个电感装在离天线的接线端约35cm 位置比装在臂的两端感觉效果好,电感的大少是通过实验的方法获得。(我们可通过测试天线的驻波比来获得合适的加装电感量的大少。理论计算只做参考,因为,不同金属材料的特性阻抗不一样,其容抗不一样,而且环境、加设方式不一样其阻抗都会发生变化。)
在实际应用中由于天线的长度总是做成小于1/4波长的,所以要在天线上加电感,电感的理论上加载方式有三种:1、底部加载,2、中部加载,3、顶部加载,每一种加载方式都有其优点和缺点,从机械的角度看,底部加载最为理想,但是这种加载方式的辐射电阻很低而且由于大多数能量是从加载线圈辐射出来,因此效率比较低。中部加载的辐射电阻会增加,但在这种情况下要产生谐振就得有更大的电感,加载的位置越向上,所需的电感就越大。顶部加载的天线较少见,这是因为沉重的电感线圈会使整个结构变得笨重,天线的机械强度难以得到保证。从各个因素来考虑,中部加载的天线是最好的。
我们曾经想过,架设车载天线一般是垂直架设,通常只能接收垂直极化波, 但有时我们可把1/4波长天线制成垂直和水平相结合的组合结构天线。即既可接收垂直极化波又可以接收水平极化波,在这种情况下,我们可将垂直部分的长度做成大于1/4波长,使天线呈电感性, 然后在天线的顶部用一个十字形导线与垂直部分形成一个电容而使天线发生谐振。
这里,我们先做加感,然后做匹配,使天线从点频变成宽带的。