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7-29MHZ短波天线设计 [复制链接]

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离线mylcq
 
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842
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2010-01-16
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。
离线BD7JAC
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38398
只看该作者 1楼 发表于: 2010-01-16
学习经验,没看到图。
离线chnsat0009
发帖
642
只看该作者 2楼 发表于: 2010-01-16
无图无真相,请上图
离线mylcq
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842
只看该作者 3楼 发表于: 2010-01-16
我的sonyw210像机不知为什么usb不能驱动了,有没有朋友能够提示一下.我好传照片.谢谢!
离线mylcq
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842
只看该作者 4楼 发表于: 2010-01-19
这张照片
这张短波天线照片
离线BG6ADT
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4796
只看该作者 5楼 发表于: 2010-01-30
漂亮的天线


雄伟的天线
离线BD7JAC
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38398
只看该作者 6楼 发表于: 2010-01-30
等一楼的成品图。
离线BA2IE
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2023
只看该作者 7楼 发表于: 2010-01-30
俺也等楼主的成品图及相关资料。
离线陆地雄鹰
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847
只看该作者 8楼 发表于: 2010-01-31
希望老朋友的天线早日在这里推出,让更多朋友受惠。
离线mylcq
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842
只看该作者 9楼 发表于: 2010-01-31
我还设计了一种天线,总长2.5m
离线bg6jcn
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98
只看该作者 10楼 发表于: 2010-01-31
楼上的图很牛
离线bd5qce/7
发帖
545
只看该作者 11楼 发表于: 2010-01-31
做过这样的dp,波瓣非常窄。楼主这个做出来应该仰角低得不得了啊。
离线BA2IE
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2023
只看该作者 12楼 发表于: 2010-01-31
'
我还设计了一种天线,总长2.5m
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楼主设计的天线,是不是用cad设计出来的?
离线BD7JAC
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38398
只看该作者 13楼 发表于: 2010-02-01
估计楼主还没做过,否则你就不会选择用环氧玻璃布做骨架了。
离线BH1XX
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30
只看该作者 14楼 发表于: 2010-02-01
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这张短波天线照片
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(⊙o⊙)…地神~好家和~这是什么家的!
离线BG8VZ
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1853
只看该作者 15楼 发表于: 2010-02-01
等着看楼主的天线怎么样?发射效率怎么样?swr有多少?
离线bd5qce/7
发帖
545
只看该作者 16楼 发表于: 2010-02-01
对了,当时在by5rf和老周等几个朋友100瓦试验这个天线的时候两头的弧光非常漂亮。
离线BG5EHX
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4679
只看该作者 17楼 发表于: 2010-02-01
'
估计楼主还没做过,否则你就不会选择用环氧玻璃布做骨架了。
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离线mylcq
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842
只看该作者 18楼 发表于: 2010-02-01
前一种是缩短型短波天线,材料铝合金管;通联效果不错,驻波小于1.5
第二种是用玻璃布胶管做的骨架,正在加工中,因为底部是渐变螺旋,每个螺距都必须根据谐振波长来定第二个螺距,而且只能用数铣来加工,才能保证短波低端的斜率。
最近还准备做一种鹅颈车载天线,天线设计长度为7.5米,采用宽带匹配。
离线BD7JAC
发帖
38398
只看该作者 19楼 发表于: 2010-02-01
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玻璃布胶管做的骨架,正在加工中,因为底部是渐变螺旋,每个螺距都必须根据谐振波长来定第二个螺距,而且只能用数铣来加工,才能保证短波低端的斜率。
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玻璃布胶管不知道是否我们这里的环氧树脂帮相同材质,一样的话车制螺纹非常不好,螺牙很容易崩,但数铣不知道如何。