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车载天线评论(作者:K0BG, BD1QMP翻译) [复制链接]

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离线bd4ru
 
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1325
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2009-04-27
原文地址:http://www.k0bg.com/antennas.html
作者:alan r. applegate
原文作者最近更新:2009年4月21日星期二
翻译:bd1qmp 2009年4月27日中午
译者说明:本人虽然没车,但关注车载天线有一段时间了,认为这篇文章写得比较全面,有助于大家有选择性的购买或制作天线,但文中有的说法比较偏颇,可能会触动一些人的神经,请找原作者理论去 ,在后续讨论中本人只回答涉及到的翻译问题。(对于翻译,本人也是半罐水,有任何问题请斧正)。

在翻译过程中我会陆续把翻译的内容贴上来(不带图片),等翻译完后我会整理成一个文件上传在第一帖中(包括图片)。


一、简介
hf车载天线有各种可想象到的特性,比如效率、全长、质量、设计、坚固性、易于安装性和售价等都各不相同。对于大多数来讲,这些特性中的任何一个都不能保证包含了另外一个吸引你的特性。不幸的是,大多数人选择车载天线都是基于最吸引人的一点而不是其他的特性。
为了帮助新加入的车腿做一个聪明的决定,我用abcd和f打分系统来评价天线。打分不是依据大家常用的方式,这点会在下一章节谈到。
然而,读者在往下读时需要在脑子里面有一些重要的打分因子的概念。
第一重要的因子是效率方面的,就是接地损耗(rg),尽量减小接地损耗是第一优先级的。
第二个因子是长度,一个天线的辐射阻抗(rr)和天线总长的平方相关。越短的天线需要在加载线圈中更大的电感量。可以这样想:长度减半,效率只剩四分之一。
第三个因子是加载线圈的q值。如果一个线圈的q值超过350,那么再增加q值就几乎没有意义了。如果q值低于150(大多数商品天线就是这样的),那么使q值加倍,在一些例子中可以得到大于2倍的效率,在大多数例子中可以增加至少50%的效率。q值损耗定义为rc (resistance, coil)。
第四个因子是阻抗匹配,这个因子的意义在于,如果你的天线不需要阻抗匹配,你还是应该需要一个更好的天线,更好的安装方式会两者都要。
第五个因子是结构。有一些商品天线设计或制造得非常差,瞎子都能给他们打个f!因此,如果你喜欢的天线在下面被打分为f,你应该知道是为什么。
最后,在本文中包括或者没有包括,某一种牌子的天线或型号的天线,他们不应在一个天线的选择中具有权重。也就是说,世界上有超过75个天线厂家或hf车载天线,甚至可能两倍还多的天线厂家, 我不可能都包含进来。但是他们的天线都隶属于下面的分类中。
(待续)
附件: 车载天线评论1.pdf (0 K) 下载次数:356
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只看该作者 1楼 发表于: 2009-04-27
学习一下,但没有汽车。
离线kentwu
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12800
只看该作者 2楼 发表于: 2009-04-27
好文章,要学习一下。哈哈。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 3楼 发表于: 2009-04-28
二、基础篇
  这儿要提到一个很重要的观点:一个汽车不是一个地平面!但天线和汽车表面形成的电容效应扮演着地平面的角色。但问题是这个表面不是好的rf导体,因此存在接地损耗。下面的文中提到的地平面其实不恰当,只是用以区分直流地和rf地。

  安装车载天线最重要的方面是要充分理解什么是地,什么不是地。地,在本文中包括了地平面,直流地,射频地和汽车下面的地面。由于这个概念的重要性,我在另外一篇文章中专门解说过。在你读本文前,或安装你的天线前,请读《射频和直流地》一文。

  接地平面损耗是决定天线效率的单个最大的因素。如果你不明白一个好的接地平面的重要性,《接地平面注释》一文是为您写的。请记住,过多的接地平面损耗会导致最好的天线变成毫无用处!

  正确的天线连接也是很重要的,好的连接可以通过最大化有限的接地平面来帮助提高任何天线系统的性能。好的连接也能提高射频抗扰和减小对外的射频干扰。如果你的天线系统还存在rfi问题,而你不知道干扰来自哪儿,请阅读《噪声识别》一文,你可能也想读读《静电噪声控制》一文。

  有许多因素都要求您永久安装你的hf车载天线。比如最小化接地和分布电容损耗,安全因素和买保险问题。上面提到过,另外一个导致天线毫无用处的因素是很差的安装方案和/或位置。如果你不想在钣金外壳上钻孔,至少应该注意临时安装方式会导致效率的影响。即使最好的安装方式已经带来了很高的损耗,临时安装方式包括磁铁吸盘、边沿安装和安装夹都还会进一步导致接地损耗增加。

  很少有爱好者能注意到天线全长的重要性。辐射阻抗是基于电气长度的,而不是其他任何因素。一条全尺寸1/4波长天线阻抗是36欧姆. 如果长度是1/8波长,辐射阻抗会小到9欧姆!如果再小到1/16波长,辐射阻抗将只有2欧姆!如果接地损耗是固定的10欧姆,简单计算将告诉你效率值。如果你没有读过《效率》一文,假设没有其他损耗的情况下,计算出来的效率结果是:22%,2%和1%左右。然而,当然会有其他损耗,由于长度的缩短,需要更大的加载线圈电感量,导致更大的q损耗。

  和大家的认识相反,制造一个q值超过500的加载线圈是非常困难的,而且一旦线圈成为了天线的一部分,特别是宽频带加载线圈(比如遥控调谐的天线)保持q值大于350也是同样困难。也就是说,即使你把q值加倍到1000,效率提高的值只能在理想环境中测量。再次重申,这是因为在效率计算中,接地损耗是主要的影响因素。

  这有点象在回避问题的实质:一根一般的天线q值是多少?这是一个很难决定的参数,很难测量,并且在天线的带宽范围内变化非常大。然而,如果你反复咨询制造商,你将发现天线的q值是比一些假设或广告考虑得更少的一个因素。事实是,75米频段螺旋加载天线的q值低于50,有的甚至低于10!螺丝刀天线平均q值低于150.有一些天线的q值是超出300的,但你的安装方式不总是能保持这个值。

  需要补充一点,只有在采取必须的步骤正确安装天线才能体现购买一支高q值天线的好处,否则买更高q值天线带来的好处会被接地损耗掩盖。

  一些hf车载天线设计的非常之差,我没有足够的知识去了解他们是否接 近没用。这也适用于有的天线厂家,即使在他们的宣传材料里面吹捧他们的天线如何好。换句话说,一些天线在外观和功能上是如此出众,即使没用培训过的人也能看出差距来。我需要增加的是,价高不总是意味着好的质量,长寿命和高效率。
离线ahhui
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7459
只看该作者 4楼 发表于: 2009-04-28
非常好的文章,楼主辛苦了。
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11697
只看该作者 5楼 发表于: 2009-04-28
楼主请继续,看了长知识...

少打了一个长字,重新编辑...
离线BG1EAO
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955
只看该作者 6楼 发表于: 2009-04-28
等着后面的文章,继续学习!
离线BA2QM
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1487
只看该作者 7楼 发表于: 2009-04-28
bd1qmp,de bd2qmp!
离线bd4ru
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1325
只看该作者 8楼 发表于: 2009-04-29
[quote=01今夜为你醉]楼主请继续,看了长知识...

少打了一个长字,重新编辑...[/quote]
晕,我还以为是文中少了个长字,害得我重读了一遍:(
离线黑衣
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2316
只看该作者 9楼 发表于: 2009-04-29
谢谢楼主的好文推荐.

看你的签名,也太能移民了.换个北京户口好处何在呀?
离线黑衣
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2316
只看该作者 10楼 发表于: 2009-04-29
看人家的"小屋"内
离线黑衣
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2316
只看该作者 11楼 发表于: 2009-04-29
15米天线?
:confused:
离线黑衣
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2316
只看该作者 12楼 发表于: 2009-04-29
missing from the list are yaesu and kenwood transceivers. i've had two yaesus, a ft100 and ft857d (both bought used), and one kenwood, a ts480hx (bought new). i sort of operated them mobile as a cross comparison, but not permanently installed. the ft100 was difficult to use because of the small display. the ft857d was marginally better, with the exception of the menuing. i don't think any manufacturer has got menuing down pat, including icom!

他有两台yaesu,ft100 and ft857d ,新购一台kenwood ts480hx,200w
离线bd4ru
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1325
只看该作者 13楼 发表于: 2009-04-29
[quote=黑衣]谢谢楼主的好文推荐.

看你的签名,也太能移民了.换个北京户口好处何在呀?[/quote]

北京户口好处可多了,可惜换不成啊,户口还在南京呢。
我是随公司搬迁搬到北京的 我可是很喜欢南京的,南京的火腿们,紫金山,梅花山,中山门,玄武湖,朝天宫。。。。。。。。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 14楼 发表于: 2009-04-29
昨天开了一天的会,所以“高产”

三、假负载
现在在卖的天线中有的其实不比一个50欧姆假负载加一根辐射体强。显然,他们的得分是f。一个例子是maxx-com.价值400美元,赶得上买一根电动螺丝刀天线了。
     comet的ha-750bl也类似,但是用的是一个高损耗的6:1阻抗匹配变压器,甚至比假负载还差。显然comet公司也意识到了,在他们的网页上已经不再提供这个天线了。
diamond 的hv7a虽然不是一个假负载,但也差不多。除了uhf和vhf,它还覆盖6米和10米,附加一个其他的40米以上的hf波段。全长只有50英寸(1.25米)。加载线圈不只是小,简直就是迷你型的。可选择的40米线圈竟然是用26号(0.13mm2)线绕的。
  opek®天线如下图所示,其实不能叫天线,只要100w功率工作一两分钟,加载线圈就会非常热。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 15楼 发表于: 2009-04-29
四、缩短、粗短的天线

  过去一些年,由图示yaesu atas-120引领的缩短、粗、遥控 短波车载天线盛行。其流行的原因部分是因为他们的小尺寸(小于7英尺(2.1米))轻重量和显然的便于安装性。这些天线显然不一定比同类天线便宜。购买者归功于这个天线的边夹安装、行李架安装甚至是磁吸盘安装。所有这些安装方式都增加了总损耗,包括这些安装方式使用的rg174尺寸的同轴电缆带来的损耗。由于用户很难比较这些损耗,因此很少被注意到。他们所关注的就是能进行通联,特别是dx通联。然而,他们只能得分d。一个特例是scorpion 680sa,这条天线可以打c+。事实是,scorpion的缩短版本的天线几乎和对手的全尺寸天线一般大。

  使事情更坏的是,即使正确的安装了,这些缩短天线还会从他们的控制线,特别是同轴线上带来很大的射频干扰(共模电流干扰)。这些会导致干扰抑制不只是困难,而且还不可能。这点尤其重要,特别是你准备使用自动控制器时。

  当前这些天线都不需要任何阻抗匹配,这是因为他们的内在阻性损耗导致他们的输入阻抗已经接近50欧姆了。这意味着,天线不是直流接地,因此会比大尺寸的同类天线有更大的噪声,在雨天或灰尘环境中更明显。

  如果你想用一个此类天线,请把前面描述的问题印在脑海中。你需要额外购买磁环来抑制共模电流和其他的问题。

  跑题一下,我经常被问到:在其余都相同条件下,一个缩短的粗天线和全尺寸天线之间有多少不同。在几乎所有的实例中,至少有15db的差距,甚至有可能达到25db。在波段打开时你总是不会注意到差距的。然而,当传播条件比较差时,3个db的差距在信号强度上可能导致在收发机的s表上有巨大的差距。记住,你不得不使你的信号在传播的另外一端有足够的强度,否则别人不会听到你的信号。很多小天线正承受着后者的痛苦。不幸的是,这种状况下,人们大多归罪于电波传播而不是指责天线这个真凶。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 16楼 发表于: 2009-04-29
五、螺旋天线

  市场上存在大量的螺旋天线,他们的打分最多是d。有一个制造商制造螺旋天线和捉虫器天线。在他们的网页上公开的信息指出他们的捉虫器天线的信号强度比他们的螺旋天线高2个s单位。这意味着12db的差距!

  流行的倾向是hamstick®, 和 outbacker®,以及各种盗版。由于q值只有50或更低,所有的天线效率都低。一些80米的天线q值甚至低于10.如果你想要一条真正的损耗天线,你可以选择短而粗的3英尺版本。

  唯一吸引人的是:轻重量,低风阻(某些型号)和低价格。这些意味着可以用任何种安装方式安装,有的安装方式会导致总损耗。效率范围从80米到10米是0.3%到20%。由于系统损耗导致的输入阻抗接近50欧姆,这些天线通常都不需要匹配。

  更坏的是,几乎所有的螺旋天线都是中空的,这样可以使鞭能进入到主体足够的长度而影响加载线圈的电感。这导致如果没用mfj259几乎不可能进行调整(特别是在80米波段).第二,即使你达到了好的匹配,由于鞭接近线圈的顶部也会使已经很差的q值雪上加霜。一些进口的便宜货使用的是低档的玻璃钢,导致抗恶劣天气的性能很差。仅仅几个月后就变硬变脆并经常断裂。

  必须指出,虽然一些这种天线提供各种线圈用以多波段,这些天线最好只考虑单波段的型号。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 17楼 发表于: 2009-04-29
六、标准尺寸天线
  其实没用一个标准尺寸的车载天线,这样叫是错误的。这类天线的平均全长是9到11英尺(包含鞭),有的鞭能使全长超出13英尺。除了两个例外,他们的得分是c。

  遥控调谐(电动)天线通常被叫做螺丝刀天线。这样叫的原因是因为第一个这种天线使用了一个百得的充电螺丝刀来调整天线的谐振频率。电机驱动一个螺杆旋进或旋出一个装在线圈底部的螺母。这就使线圈旋进或旋出主干,在主干的上部安装的触点在线圈的外部滑动。今天,还叫他们螺丝刀天线不太合适,因为不著名的百得马达已经被更可靠的减速马达取代了。

  don johnson,w6aaq,被尊称为螺丝刀天线之父。事实上,他做的不是第一个电动天线,也不是第一个将加载线圈的没用部分隐藏在主干内的。但确实是他使这种天线流行起来,也许这就是事实。

  上次我用google做了一个搜索,搜出了79个制造螺丝刀天线的不同厂家。一些是拷贝,一些是在基本的方法上有所提高,一些的市场做得不错,一些试图达到一个低位,而他们不是,而一些是不值得努力的。虽然有一些例外,看大多数在线评论时需要有所保留(猜的意思),特别是如果他们提到通联了大量的dx台。记住,一个通联记录表可能是一个口水派的测量标准而不是一个天线的表现的复杂的测量。

  品质上看,遥控天线从极差到优秀的都有,如前文所述,价格不总是性能的指示器。一些流行的品牌是high sierra, hiq, scorpion, 和 tarheel。另外,他们的天线有好几种不同的全长。

  许多商品天线都用铍铜合金作为触点材料。这种材料的耐磨性非常好,如果用好了,这种材料能提供一个可靠的连接。一些天线制造商试图使你相信使用铍铜是非常危险的。他们指责在正常使用时掉下来的铍灰尘对人体有害。事实是,摩擦掉下来的铍灰尘的数量几乎等于零,危险性在哪儿?想知道他们不用铍铜叉指材料的原因吗? 是成本!

  请让我澄清一两点。除了少数例外,每一个可以买到的,遥控调谐hf天线都会在改变谐振频率是改变长度。这是因为调整谐振频率是线圈会滑入滑出主干。这会导致如果你使用了一年左右后,防水密封问题会是第一大问题。

  虽然一些型号的防水密封不可否认做得比一般的好,但脏东西和潮气也会最终损坏天线。这些事实假设了接触线圈的叉指的老化,其余受损害部件是各种旋转和滑动部件。如果你在低波段工作(80米或160米),线圈会伸出达到全长。这不但会降低天线的长度,也会恶化防水问题。

  买任何天线都要要深深的记住的一点是保修。给你自己点好处吧,仔细阅读保修细节,甚至两行中间的小字也别放过。
 
  scorpion是一家很新的螺丝刀天线制造商。我不得不承认,机加工是高规格的,制造直流也是优秀的,因此得分是b+。防水密封是超过平均分,由于有3英寸的线包(10号线,6匝每英寸),效率也是能值b+的。可以买到几种不同的型号,因此请访问他们的网页来获取更详细的信息。当你浏览时,你也会发现很有竞争性的价格。他们的680型号卖600美金,确实是很物有所值的。由于变成了非常流行的选择,如果你订购了一根,请问好到货时间。
 
  顺便提一句,在可以买到的商品车载天线中,scorpion 680具有最高的q值。他们是通过使用lexan®材料和在接近线圈的位置用最少的金属来得到高q值。对于那些不认为q值重要的读者,请阅读《效率》一文。

  他们还有另外一根独一无二的特征,就是嵌入在天线底部的快连部件。这页的后面解释了这种结构。这个天线还有一些其他独特的特征使它在其他的螺丝刀天线中脱颖而出。

  有一个不改变长度的遥控调谐天线,就是hi-q,得分也是b+。他们有2.5英寸,3英寸,4英寸,5英寸和5.5英寸型号,可以带或不带160米。甚至还有特殊的订单,如全不锈钢天线来对付恶劣的天气环境。
 
  虽然我在本文的不同地方谈到了,仍然请注意图中线圈的位置。线圈的位置最好在周围金属表面的上面。如果你想从任何天线中得到最好的效果,这是绝对必须的。

  一个好的观点是功耗。大多数遥控hf天线的平均电流是250ma到350ma,取决于型号。堵转电流可能是4到5倍运行电流。这导致大多数的收发机附带的插座供电能力不能满足调谐需要。我在《控制器》一文中有更详细的介绍。有两种天线使用的是重载电钻电机,这些需要好几安培的电源。因此,必须仔细考虑天线的供电问题,并小心设置大多数的自动控制器。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 18楼 发表于: 2009-04-29
七、单波段天线
  hustler®(由new-tronics antenna corporation公司制造)是世界上最早的车载天线之一。你甚至可以用他们提供的蜘蛛状安装机构来实现多波段工作。这些天线有很多缺点,因此打分为c- 到d-,取决于是哪个波段,线圈大小和主杆长度。

  他们宣传他们的超级线圈是最好的。而其实不是。dr. jerry sevick's (w2fmi)的书《building and using baluns and ununs》的附录中有一个图表列出了标准线圈和超级线圈的损耗。简短的说,在超级线圈一端的大金属帽导致了其损耗比标准线圈的损耗还大。换句话说,不要花钱在大线圈上去指望得到高的效率。尽管广告上说得很好,除了带来大的风阻外,他们的功率耐受能力不比小线圈的好。

  hustler®天线还有至少两个缺点,一个是受潮。水能进入用热缩套管覆盖的线圈里,导致谐振频率变化并可能导致线圈匝间打火。这也是一些用户建议去除热缩套管使线圈干得更快的原因。这不是一个好主意,在公路上的各种灰尘会累积在线圈上导致更严重的问题。

  如果你的天线进水了,这儿有一个解决办法。去除鞭组件,把线圈放置在烤箱里面,设置120度,烤20分钟左右,不要烤太长时间,否则高温将导致热缩套管熔化。一旦凉到室温后就可以再次使用了。你也可以用吹头发的吹风机来弄干线圈,只是要主意不要使热缩套管过热就行。

  另外一个缺点是这天线的主杆。你可能经常注意到他们使用绞在一起的铜线穿过铰链来保持可靠的连接。除非你是不得不用它,你最好去掉刚性基座。你应该使用一个弹性的基座来使传到主杆的力尽量小。如果你注意到了任何松动,你应该替换它或拧紧它,否则在你行使在高速公路上时可能就掉下来了。

  这儿有一些共识: hustler线圈是通过5个螺丝安装到主杆上的。另外,主杆的固定螺栓是压进主杆的。线圈的卡箍固定螺母也是压进的。因此会出现不同的问题,当线圈螺丝松动,主杆坏了,或卡箍松动后,线圈就会掉了。过度的拧紧螺丝也不是一个好的办法。这只是加速了故障发生。如果你用电容帽,你应小心你的天线,因为额外的风阻加速了螺丝松动问题。
离线bd4ru
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1325
只看该作者 19楼 发表于: 2009-04-29
[quote=黑衣]:confused:[/quote]

这是hi-q的中部加感天线,电动螺丝刀调谐。线圈在骨架里面。应该是3.5mhz到30mhz的

线圈直径估计是4英寸(10cm)