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讨论:短天线效果就不好吗? [复制链接]

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离线BG2VO
 
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5764
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2003-08-18
论点一:短天线,在驻波比接近1的时候,功率也可以几乎全部发射出去。
尽管天线尺度比较小,但通过加感、调谐,或者通过成品天调,也可以使得发射驻波比接近1,也就是说,全部功率没有反射,除了调谐回路损失和天线自己的损失以外,全部通过天线发射出去。也就是说,只要发射机的输出功率为100瓦,无论天线长短,只要调谐合适,都可以发射出接近100w的功率。

论点二:天线调谐器内部,都是一些电感和电容,最典型的是pai型电路。而电感电容又都是无功器件,电容的损耗在于其损耗角(正切),空气介质的并不大,而电感的损耗主要在于介质损耗和内阻,也是有限的。总之,与其传输的功率相比(也许这个功率比发射机输出的功率还要大),损耗只是占很小一部分。

论点三:天线长度不能任意缩短,总有个限度。
天线越短,阻抗越高,需要加感和调谐程度越高。事实上,任何一个天调(在特定频率)都有一个最高适应阻抗,天线小到一定程度,天调就不好用了。等效的说,阻抗越高的,达到相同的功率,就需要越大的电压。也就是说,在相同的功率下,小天线的发射电压高。电压小到一定程度,天调的“升压”能力就达不到了,即便能够升上去,也会造成空气电离击穿发光等后果。在此种调谐情况下,调谐用的电感电容也比较吃力,实际损耗也变大。
实际的例子:某手动天调适合最高天线阻抗为200欧,由于短天线的阻抗至少与长度成正比,因此此种天调天线所适用的短天线最短可为常规天线的1/4。

论点四:短天线的方向性不如长天线。
这个是个直观的判断,不知道如何说明。
一般的天线都或多或少具有一定的方向性。即便是1/4振子天线,360度没有方向性,但向上还是发射最少。小于1/4的加感天线,其辐射向上的(往往是无用的)强度比较大,因此水平辐射强度(一般是有用的)就小。

论点五:短天线尽管比不上长天线,但效果也不错。
综上所述,短天线与长天线比,尽管也可以发射出全部的功率,但由于方向性的原因,造成效果不如长天线。但是,期望效果不是相差很大。

备注:本人新入ham,为了自学,也为了通过讨论来学习才提出一些论点,没有任何实践,错误之处,望不吝赐教。
离线SUPER CS
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2738
只看该作者 1楼 发表于: 2003-08-18
用户被禁言,该主题自动屏蔽!
离线BG2VO
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5764
只看该作者 2楼 发表于: 2003-08-18
是啊,一定是越长越好,无论是发射还是接收。
现在的问题是,天线短了1倍,到底能够影响多大(定量)?
离线火腿蛋
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21507
只看该作者 3楼 发表于: 2003-08-18
关注
离线BD8CD
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1479
只看该作者 4楼 发表于: 2003-08-18
简单从理论上说点。
这讨论的是短天线的问题,实际就是天线的辐射效率;应说第一是天线激励源的频率,第二是天线的几何形状。天线长短的效率是这两因素的第三要素!就说这第三个要素吧---天线的长短。可以从两方面来解释:一方面,用作辐射的导线越长,则各单元段之间的距离越大,感应电动势就越滞后于电流,因而与电流反相的电动势分量就越大,辐射的电磁能量越大。另一方面,当导线很短而其长度小于波长比拟时,线上分部的驻波电流很小,辐射就很微弱;反之,当导线上的长度可与波长相比拟时,线上的电流大大增加,因而辐射也就大大增加。这就简单说明了长天线比短天线好,而完全谐振的天线更好。
离线BA7EI
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7096
只看该作者 5楼 发表于: 2003-08-18
我抛砖引玉,提个怪怪问题
如果说谐振天线的辐射效率高于理想的天调加超导体短天线,解释不通啊。
按照能量守恒,如果天调的电感线圈的q值无限大、电容器的损耗无限小、短天线的电阻值无限小,且天调将短天线的驻波调节到一,那么其它能量到哪里去了?
离线BD8CD
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1479
只看该作者 6楼 发表于: 2003-08-18
回复: 我抛砖引玉,提个怪怪问题
最初由 bd7ei 发表
如果说谐振天线的辐射效率高于理想的天调加超导体短天线,解释不通啊。
按照能量守恒,如果天调的电感线圈的q值无限大、电容器的损耗无限小、短天线的电阻值无限小,且天调将短天线的驻波调节到一,那么其它能量到哪里去了?

此问题就引出了我上面提到的天线辐射效率的第二要素。因有个图解,扫描器朋友借去了,只好以后分解。
73!
离线BA7EI
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7096
只看该作者 7楼 发表于: 2003-08-18
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最初由 bd8cd 发表
此问题就引出了我上面提到的天线辐射效率的第二要素。因有个图解,扫描器朋友借去了,只好以后分解。
73!


没有辐射出去的那部分能量的去向不明啊
离线BD8CD
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1479
只看该作者 8楼 发表于: 2003-08-19
回复: 回复: 回复: 我抛砖引玉,提个怪怪问题
最初由 bd7ei 发表
没有辐射出去的那部分能量的去向不明啊

这谈的是短天线。关于加感天线另有其说;超导天线--是指超导体材料天线见过媒体介绍,但没细了解还请高手谈谈。
没有辐射出去的那部分能量的去向不明啊?这要搞清楚电磁波是如何从天线辐射出去的?天线有效辐射的条件是什么?一下是谈不完的。部分能量去向反回到天线的振子上或电感上(也就是说能量耗损在这上了),相当于无功能量,而且对周围其它无线电接收设备有一定的干扰。
离线ba4ed
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707
只看该作者 9楼 发表于: 2003-08-19
最初由 bg2vo 发表
是啊,一定是越长越好,无论是发射还是接收。
现在的问题是,天线短了1倍,到底能够影响多大(定量)?



以前我做过一系列实验,天线缩短一倍的时候,效率一般在75%左右,但是如果继续缩短,那效率将迅速下降,缩短到40%的时候效率就在65%左右了,还有一些实验数据,要整理一下,供您参考.:)但是虽然天线看起来短了,还是有办法提高它的效率的,虽然不能和全长那样的效率高,但是可以做到效率保持在95%以上,我曾经做过一条26米的直立用在160米波段上,效果我很满意。
离线BG2VO
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5764
只看该作者 10楼 发表于: 2003-08-19
谢谢各位的参与,尤其是bd8cd和ba4ed的跟贴。
有几个概念一直很模糊,从书上摘录下来供讨论。

1、天线的(发射)效率:为发射出去的功率与输入功率之比。
不知道一般的商品型半波振子和1/4波长天线的效率有多高?是否成品的天线说明书中有指标?效率达不到100%是否主要因为各种导体不理想加上趋肤效应?
书上说,半波振子天线的效率为80-90%

2、天线的方向图:以振子为中心的一个相对辐射强度的平面图。
但是,立体的怎样表示?

3、天线的方向系数:是以场强为衡量指标、精确评价天线的方向性用的。方向系数就是保持场强不变,将定向天线变成非定向天线,发射功率需要增加的倍数或者分贝数。
但是:是否考虑了天线的大小的变化?

4、天线的增益:就是方向系数乘以天线增益。当天线增益为理想的100%时,天线增益等于天线的方向系数。
这个“天线增益”与“方向系数”联系的如此紧密,我还是首次(认真的)看到。以前理解,天线的增益不仅与结构有关,而且与大小有关。短天线增益一定小,但这里只把增益与方向性联系起来,感觉不好理解。


还有,有关天线的谐振与非谐振阻抗。
半波振子和1/4波长天线都是并联谐振回路的变形,因此谐振时阻抗应该为最大,从书上的图也可以看出这个峰值。

最后,这里我所指的“短天线”,是指通过各种手段,可以调谐成驻波比接近1的那种,也就是所,从发射机看出去,应该没有功率反射回来,因此没有无功功率。
因此,此时从发射机输出的功率,要么被发射了出去,要么被那些电感、电容、介质损耗掉了。

我所引用的书:《电视接收天线》邸元春等著,人民邮电出版社82年10月第一版
离线BA7EI
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7096
只看该作者 11楼 发表于: 2003-08-19
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最初由 bd8cd 发表
这谈的是短天线。关于加感天线另有其说;超导天线--是指超导体材料天线见过媒体介绍,但没细了解还请高手谈谈。
没有辐射出去的那部分能量的去向不明啊?这要搞清楚电磁波是如何从天线辐射出去的?天线有效辐射的条件是什么?一下是谈不完的。部分能量去向反回到天线的振子上或电感上(也就是说能量耗损在这上了),相当于无功能量,而且对周围其它无线电接收设备有一定的干扰。


众所周知,短天线在没有阻抗匹配器的情况下是无法得到多少发射机输出的阻抗为50欧的功率,但是实际应用时,短天线基本上是在有阻抗匹配电路下工作的,阻抗匹配电路一方面将短天线的等效辐射电阻和其导线电阻之和提高到了50欧左右,另一方面又将其等效电容用电感线圈将其容抗抵消。
我个人认为,在理想状态下无功功率是在天调内部的lc电路里振荡,不损耗(提供给短天线的视在功率大于发射机的输出功率)。
我之所以提出超导体材料短天线,就是想弄明白,在所有元器件均为理想境界的无损耗器件的状态下,1/50波长左右的理想化短天线是否有不带天调的1/4波长的谐振天线的辐射效率。如果答案是肯定的,我们再去研究怎样提高短天线的辐射效率,否则就要放弃任何努力以免瞎子点灯白费蜡。
离线BD8CD
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1479
只看该作者 12楼 发表于: 2003-08-19
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最初由 bd7ei 发表
众所周知,短天线在没有阻抗匹配器的情况下是无法得到多少发射机输出的阻抗为50欧的功率,但是实际应用时,短天线基本上是在有阻抗匹配电路下工作的,阻抗匹配电路一方面将短天线的等效辐射电阻和其导线电阻之和提高到了50欧左右,另一方面又将其等效电容用电感线圈将其容抗抵消。
我个人认为,在理想状态下无功功率是在天调内部的lc电路里振荡,不损耗(提供给短天线的视在功率大于发射机的输出功率)。
我之所以提出超导体材料短天线,就是想弄明白,在所有元器件均为理想境界的无损耗器件的状态下,1/50波长左右的理想化短天线是否有不带天调的1/4波长的谐振天线的辐射效率。如果答案是肯定的,我们再去研究怎样提高短天线的辐射效率,否则就要放弃任何努力以免瞎子点灯白费蜡。

很高兴和大家讨论天线理论方面的问题。因我引用的是一本内部书(88年在地摊上2元买的85年出版),主要以理论为主共近700页;这本书最大的特点是把以上大家提到的问题分开来讲解的,对我来说自学有点晕,但我认为是我看到过的比较好的一本书,由于其原因不能全部扫描出来与各位朋友共享,只好段章取意了。不过我的扫描仪还回来后我会把朋友提到的问题扫成文本发上来共同学习。
73!
离线qjheting
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86
只看该作者 13楼 发表于: 2003-08-21
噢!非常有用的问题。天线是每个ham的永恒话题,评价天线效果的指标不完全是是否吧功率完全辐射出去了,还要一定的方向图。缩短也好加长也好,发射的总体效率没有多少差别。如果把天调安装在天线的底部,取消了馈线的损耗,辐射效率没有多少差别。反正天线和天调之间的来回反射的电波最终要反射出去的。可是辐射的方向图就完全不同了,为了兼顾方向图和效率,通常使用的是偶极天线或其他的已知方向图的天线。如果条件限制,当然缩短天线是一个不得不的选择噢。
从接收效率来看,缩短的天线效率会低许多的。因为缩短之后,天线的有效面积急剧下降,导致接收效果变差。所以,取决于你的实际使用的条件,根据情况自己择优选择才对噢!
离线火腿蛋
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21507
只看该作者 14楼 发表于: 2004-01-27
我要做一个短的
离线BG3MAN
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363
只看该作者 15楼 发表于: 2004-01-29
短天线的效果很好
我有个任丘的短天线,有多短那,也就10多厘米,整个的价格,连吸盘底座、电缆、天线才30元左右。因为我的车比较高,所以用这个短天线。一日换了协会苗子,发现效果竟然还不如这个短的天线,协会的有70多厘米,还没10多厘米的好,所以马上换回来了。所以长天线不见得比短天线好。协会的苗子还没10多厘米的苗子好用。
离线BA7EI
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7096
只看该作者 16楼 发表于: 2004-01-30
我个人认为,短天线为什么效率低,原因有二:
1、短天线等效辐射电阻太小,造成振子的电阻损耗比例加大
2、高效率的由于从50欧变换到零点几欧的阻抗变换器难办
离线BD3RJ
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18844
只看该作者 17楼 发表于: 2004-01-30
回复: 短天线的效果很好
最初由 bg3man 发表
我有个任丘的短天线,有多短那,也就10多厘米,整个的价格,连吸盘底座、电缆、天线才30元左右。因为我的车比较高,所以用这个短天线。一日换了协会苗子,发现效果竟然还不如这个短的天线,协会的有70多厘米,还没10多厘米的好,所以马上换回来了。所以长天线不见得比短天线好。协会的苗子还没10多厘米的苗子好用。

哈哈,crsa卖的也是任丘的!