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zl special (两单元端馈垂直相控阵列)天线野外通联测试 [复制链接]

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离线bg4icc
 
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583
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2016-03-06
春风习习,山东济宁京杭路西首,大运河东岸,约三五好友,野外架台,测试新做的天线。
今天用的这个天线叫做zl special天线,
ZL3MH在1949年将这款天线带给了ham们,后来是 ZL2OQ 。该天线设计的基本信息的研究归功于W5LHI 和W0GZR。G2BCX设计了这个天线的多种变形并命名这种天线为“zl special,他的设计和天线”一直沿用至今。
今天我用的这个天线按照我原来的设计(具体设计见二楼设计图)天线每个阵子10米,但是由于风大仅插接了七节,大约6.3米。两个垂直阵子间距2.6米,阵子2位于阵子1北偏东30度位置。阵子2通过2.6米长定向线(导线)馈电,和阵子1的相位差大约135度附近左右。天线辐射沿阵子1到阵子2的方向。
下图为天线架设后的全貌。

下图为阵子1的馈电处


下图为阵子2的馈电处


由于天线馈电处阻抗不为50欧姆,这里采用匹配设备调谐、匹配。照片中红色导线为定向线




通过测试发现,该体现方向性较强,从今天的架设方向来看,传播方向为男偏西约30方向,今天通到的电台主要为7,8,9区的友台,对方给的信号报告均在58以上。听到7区电台和3区电台在通联,只能天线听到7区电台的信号,3区电台信号一点都过不来,证明了天线良好的方向性和前后比。由于架设时两个阵子不平行,阵子1向东倾斜,阵子2向西倾斜,导致天线辐射波瓣偏西了不少,9区的友台也过来不少,其中甘肃酒泉的友台过来信号就不错。
感谢今天上午和我通联的各位友台,帮助完成天线的测试。如有抄手到信号的友台,也请跟帖反馈一下信号情况。




[ 此帖被bg4icc在2016-03-06 22:04重新编辑 ]

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离线bg4icc
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583
只看该作者 1楼 发表于: 2016-03-06
由于风大,今天两个阵子的高度没有架设到半个波长,仅用了6.3米左右,增益应该在4-5dBi左右。

[ 此帖被bg4icc在2016-03-06 16:44重新编辑 ]

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离线BD8CS
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18930
只看该作者 2楼 发表于: 2016-03-06
不用地网?
四川·南充 173 614 59973
离线bg4icc
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583
只看该作者 3楼 发表于: 2016-03-06
回 BD8SZ 的帖子
BD8SZ:不用地网? (2016-03-06 15:00) 

zl special不用地网啊
离线蓝梦祥
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8790
只看该作者 4楼 发表于: 2016-03-06
作文开头重写,描写得不够好

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离线bd2dd
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1012
只看该作者 5楼 发表于: 2016-03-06
学习了,最好有个比较,比如,先用一根的效果,再加上一根的效果,或与倒V的比较,就更能说明效果了。
离线BA5DX
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3803
只看该作者 6楼 发表于: 2016-03-06
回 bd2dd 的帖子
bd2dd:学习了,最好有个比较,比如,先用一根的效果,再加上一根的效果,或与倒V的比较,就更能说明效果了。 (2016-03-06 18:36) 

或者 人力转向看看效果
离线bg4icc
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583
只看该作者 7楼 发表于: 2016-03-06
回 BA5DX 的帖子
BA5DX:或者 人力转向看看效果[表情] (2016-03-06 21:45) 

所言极是,由于野外架台条件限制,两个阵子分别用地锚固定,转向不太方便。下一步会考虑增加方便的转向功能,增加实用性。
离线conjuring
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1637
只看该作者 8楼 发表于: 2016-03-06
那台车好酷,是什么车?
QQ:2795 022三6
离线bh6iyb
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55
只看该作者 9楼 发表于: 2016-03-06
倒是挺方便的
离线吉利豪情
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594
只看该作者 10楼 发表于: 2016-03-07
二蛋不错
离线shtsunwu
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1220
只看该作者 11楼 发表于: 2016-03-07
这个天线  牛!  可以推而广之,你这个调谐器  用途真广泛啊!   10米高度不容易竖立!需要考虑,  可以考虑吊杆!  野外噪音也低,不知道对于市内的各种干扰的抵抗能里如何!最好也能做个测试!
呼号BG2CRP
黑龙江省五常市
TG-UV2   X108G   弯石接收   x5105  xpa125  ft891使用中
离线shtsunwu
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1220
只看该作者 12楼 发表于: 2016-03-07
有没有可能多立几根短的振子而组成相阵控天线呢?????
短振子相对高大的振子容易实现,多几根也容易安插,(方向性就不容易变化了,有利有弊)。
呼号BG2CRP
黑龙江省五常市
TG-UV2   X108G   弯石接收   x5105  xpa125  ft891使用中
离线bg4icc
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583
只看该作者 13楼 发表于: 2016-03-09
从国外网站上找到一片关于8jk天线的文章(源地址http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/radcom/1990/09/page31c/index.html),翻译如下,译的不好,仅供参考。虽为译作,如有转载请注明译作者和出处。

8jk天线重新审视和新型BRD-ZAPPER天线

业余无线电旋转波束天线设计的重大突破源自约翰克劳斯教授(w8jk)在1937年的发现。无论是他在密距“flat-top”双向驱动阵列(经常用作固定波束天线)的成果,还是紧随其后的Walter Van Roberts,W3CHO在两单元密距寄生阵列八木宇田天线方面的成果,都是建立在对George Brown (RCA)关于中波广播垂直单极天线阵列方面研究的重要意义的理解之上。在那之前,人们总是假定八木天线寄生反射阵子应该在驱动阵子后1/4波长位置,这样,至少在14M所需的主梁长度实际上已经超出了“flat-top”阵列,尽管当时有些爱好者基于间距1/4波长的垂直单元建造了yagi旋转波束天线。
1939年9月1日,英国停止了业余无线电操作,8jk双向阵列天线家族以及密距yagi阵列天线的知识虽然跨过了大西洋(例如英国无线电爱好者协会的业余无线电手册1938第一版中的简短参考),但是依然知之者甚少。直到战后时期三单元八木阵列天线才开始在世界范围应用。由于它们单向的特性,八木天线较之8jk阵列开始并一直被广泛使用,尽管8jk有着一些重要的优势,比如仅用一对阵子就可实现多波段操作。如图1:
图1.8jk flat-lop天线
Fig 1. Basic single section WBJK flat-lop antennas.
1981年,克劳斯博士指出,中间馈电的典型间距s(最低频率的1/8波长)布放的8jk天线,在阵子长度L从不足λ/2到大于1.5λ时,可在连续频率3:1的范围使用。当L等于7.3m(中间间隙G计算在内)、S等于2.6米时,双向增益为:14MHz 5.7dbi; 21MHz 6.7dbi; 28MHz 7.7dbi; 50MHz 8.2dBi。18到24MHz之间的增益可以中间插值得到。该天线的端馈版本在恰当匹配的情况下也将有大致相近的结果。
在1981年8月的qst杂志,克劳斯博士重申,中间馈电设计应用于多波段时,就像7.3米长单元紧凑型单一阵列工作在14, 18, 21, 24. 28 and 50MHz,其真正的吸引力在于:
1.大于3:1的连续频率范围(使用恰当的匹配/调谐设备)
2.不需要traps和coils
3.不需要严格的尺寸要求,整个天线和馈电系统就可以谐振。
4.可以垂直或者水平架设,以便获得最优的辐射仰角。
5.
6.在阵子末端存在理论上的辐射零点。
7.可以通过低损耗,价廉的双线馈电(或者很低损耗的300欧姆开洞线或者明线)
8.紧凑型阵列可覆盖不在谐波关系范围内的多个波段。
这种天线的不足之处在于其双向辐射特性不能在天线指向美国北部时提供对欧洲信号的抑制;前向增益低于好的单波段yagi阵列;其较低的辐射电阻使其不适宜在钢结构的室内使用(单但实际上一些爱好者发现8jk做为室内固定阵列依然令人满意)。其端馈形式非常便于安装,比如,使用轻质木棒隔离在房顶空间或者室外通过桅杆树木支撑架设。
对于那些需要单向辐射的爱好者来说,将8jk天线变成这种模式是可能的,布朗博士的经典论文中做了论述。当两个驱动单元以同样的射频功率135度相位馈电时,便会产生心脏形的辐射模式,并在产生前向增益和后向的零点。利用这一原理,zl-special,HB9CV和G8P0天线产生了,如1981年8月TT中的介绍。
短波杂志1950年7月pp337-9中福瑞德贾德的文章介绍了zl-special天线的命名,他评论认为“天线资料涉及的作者来自新西兰(new zealand),因此被命名为zl-special。该天线起源的鲜为人知,使它在战前的美国没能用于商业目的。(这也可做为布朗博士在MP广播天线著作的粗略参考。)二战以来,该天线被W5LHI, WOGZR and ZL3MH改造并成熟用于业余无线电,作者进一步的实验和测量可能是源于其个人兴趣。”
G8P0 Special天线正如J E Ironmonger所描述(RSGB公告,1947年11月),G8P0在建造8jk天线时由于截取馈线长度出错,意外提供了一款可反向的单项辐射固定扇区天线。他使用的是两根不同长度的馈线,比如电台馈线连接不同的两个插孔,实现连接天线的馈线一根比另一根长1/8λ。
图2.G8P0可反向单向辐射14MHz阵列天线(1947年),天线辐射方向决定于电台连接的是S1还是S2。注意,为提供135度的驱动相位差,延迟线部分做了一次扭转。
同样的方法也被应用于鲁道夫HB9CV研发的天线,近年来这种天线成为144M具备单向辐射特点的流行天线。
现在Rod Newkirk, W9BRD做出了BRD ZAPPER天线,一款结合了相对较少使用的端馈8jk天线和135度异相馈电的天线。它已经做为室内21M固定扇区天线使用,用以将信号从芝加哥发射到欧洲,同时相比基本8jk端馈阵列可以减少来自西部各州的干扰。BRD zapper就是由8jk端馈阵列天线发展而来的。
图3.W9BRD的w8jk天线,21MHz gamma 馈电线波束天线,用来填充其占据的卧室空间。天线尺寸要求并不严格,但每根阵子总长需要在λ/2附近,使用λ/4或其奇数倍的stub匹配。相位调整点如前文所述要求非常严格。
不同于180度异相馈电,他们是135度异相馈电。这是通过在距离stub短路端λ/16处馈电使一支阵子的馈电路径比另一支阵子长或者短λ/8(45度)。这样,再通过stub的180度反转,产生了所需要的(180-45=135度)移相。W9BRD指出:你可以用连接在接收机上的同轴电缆的中间导体沿着stub的一边移动来“嗅探”已知来源信号,从而找到合适的馈电点。(自底端向上测量λ/16的位置开始寻找这个馈电点。)。通过选择双导线相对的边可以反转天线的方向性。
附加辐射可使波束变形,这些必须设法减少。耦合器件必须尽可能的建造得更加紧凑,并在stub上良好安装,同时必须和馈线隔离,以免扭曲波束。这种隔离W9BRD是采用30圈RG58天线馈线自制的同轴choke实现的,choke在匹配网络前面绕在铁氧体棒上做成(如图4b)。从匹配网络到天线的单线长度不超过1-2inch。这里,我借用了windom天线单线馈电的奇思妙想。任何choke上的电路都因rf而变得热门,而笨重的匹配网络却不会。阵子间距较大时系统Q值降低,但是1/8间距时增益最高。

图4.W9BRD's W8JK天线修改为单向波束的BRD Zapper。L由10匝16号导线,1.5inch直径的空心线圈组成。收音机上用的可变电容可承受100W功率,调节电感抽头,可获得最小驻波比。厄流圈采用30匝rg-58同轴电缆在铁氧体磁棒上绕制而成。





[ 此帖被bg4icc在2016-03-09 12:38重新编辑 ]

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离线bg4icc
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583
只看该作者 14楼 发表于: 2016-03-09
下面四张图分别为图1-图4




[ 此帖被bg4icc在2016-03-09 12:33重新编辑 ]

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离线BA7NQ
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10256
只看该作者 15楼 发表于: 2016-03-11
    
我的微博: http://t.sina.com.cn/ba7nq
我的BLOG: http://ba7nq.blog.163.com
我的位置: http://aprs.fi/?call=ba7nq-9
"Smile" when you talk. Sound happy and relaxed. People like to call happy people.
离线bg4bye
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84
只看该作者 16楼 发表于: 2016-04-07

这个TUNER调节盒子可否用长线天调代替,一根振子接天调振子端,另一根振子接天调接接地端,请高手指点。
离线BG5TLX
发帖
232
只看该作者 17楼 发表于: 2016-04-07
对这个天线很感兴趣,就是资料太少,希望能介绍详细点。
离线shtsunwu
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1220
只看该作者 18楼 发表于: 2016-04-22
这个天线确实值得研究!顶起来!
呼号BG2CRP
黑龙江省五常市
TG-UV2   X108G   弯石接收   x5105  xpa125  ft891使用中
离线bg4icc
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583
只看该作者 19楼 发表于: 2016-04-22
两单元垂直相控阵列天线
两单元垂直相控阵列天线
作者:W4NFR  翻译:BG4ICC

5-22-2011
我曾对垂直天线以及如何它们的提升效率兴趣浓厚。由于没有足够的空间架设40米波段的波束天线,我决定珍惜拥有,在我后院的长木篱笆上做点文章。
于是我开始使用铝管建造40米波段1/4波长垂直天线,然后使用另外一支和第一支组成相控阵列天线。详见下述图文。
每根垂直天线均在其接口处被调整至1.1的驻波比,然后增加馈线和相控电缆。系统完成后性能表现优异,前后比出色。不过驻波比在1.7左右,于是我又使用一个天调来时功放更快乐的工作。



注:
两根垂直天线相距32英尺,他们被抬高高于地面约6英尺,每根天线带有两根地网,由于地网也被抬高,所以不需要太多。做这款相控天线最困难的事是调整两根天线至状态相同然后就是确定馈线和定相延迟电缆的合适的长度,。实际长度可以使用MFJ-269(高级II型天分)来检测。

计算线缆长度的数学方法如下。
你可以使用MFJ-259或者MFJ-269用度数来测量长度并确认长度。



继电器盒连接
这些12V直流的继电器能够承受5000V的高压,型号为AMF/ Potter-Brumfield, 12 VDC, Model KT11D or equil.
如果这些继电器撑不住的话,我将更换为12VDC的真空继电器。

西南方40米垂直振子和两根地网。

东北方40米垂直振子,坚固的玻璃纤维棒绝缘体


[ 此帖被bg4icc在2016-04-22 22:11重新编辑 ]

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