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切换式垂直偶极阵列(SVDA)天线 [复制链接]

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离线ahhui
 
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7459
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2008-03-07
最近看了一篇force12公司关于svda天线的资料,感觉很有收获,在此介绍给大家供分享。

svda天线的全称是switchable vertical dipole arrays,直译是“切换式垂直偶极阵列”的意思。这种天线是由一个垂直的偶极(dp、diople)天线和一个额外的引向器/反射器两用单元组成的,之所以叫“切换式”,指的是这个多出来的单元可以通过一个开关或继电器来切换,做引向器或者反射器的工作。而且可以得到额外的增益。

svda是在垂直dp的基础上发展起来的,所以具有垂直天线共同的特性——很低的发射角,这一点特别适合于远距离dx通信。垂直dp比1/4波长的gp的好处是不需要地网即可以获得良好的效率,而且同样具有比较低的仰角,软件模拟显示在20度左右。如果在良好地面的情况下,如海水环境附近,天线的发射角会变的更低到20度甚至10度以下,。所以这一点特别受dx爱好者尤其是iota远征爱好者的欢迎,这也是svda最近频繁出现在iota活动中的原因。

除此以外,svda天线的另一个优点是轻巧。天线主要部分只是2根主振子的重量,不需要特别的匹配单元和昂贵的电容。svda的水平方向的辐射图并不尖锐,类似于全向天线的一半:半功率波束范围大概有140度,这样通过切换方向即可以覆盖相当大的范围。因为馈电点在中间位置,所以没有gp天线因为馈电点比较低而在湿润海水环境因为高电压带来的绝缘问题。天线的切换也很简单,甚至可以不要控制电路和继电器,用一个开关就可以方便的改变波束方向。

图1:
svda的工作原理:

由一个1/2波长的垂直于地面的偶极子和一个长度可调节(通过开关或继电器)的引向器/反射器组成。没有额外的匹配网络,50欧同轴电缆直接馈电。当引向/反射单元的开关断开时,该单元长度小于振子,起引向作用;当开关接通时起反射器作用。

svda的匹配:
对于一般的垂直dp,在离地高度不高的情况下(如1米以下),天线阻抗大约在90欧左右。如果直接用50欧同轴电缆馈电,理论上swr大概为1.8,这在实际使用中也是可以接受的。但这种高的输入阻抗有利用组阵。通常的水平天线阻抗在70欧左右,添加引向器或反射器后,馈点阻抗往往降到很低只有10数欧姆的样子(根据设计会有不同改变),所以类似yagi或2ele delta loop往往需要一个匹配单元,如伽玛匹配。

而svda因为本身阻抗较高,所以组成beam阵列以后,馈点阻抗降低得较少,通过合适的实验和调节振子和引向/反射器的间距和高度,可以是天线的阻抗接近于50欧附近,以实现直接馈电(需要一个1:1的balun)。这是一个非常大的优点,不但减少了匹配的难度,而且天线的带宽特性很好。

图2:
使用软件模拟的svda的指标情况:
以上数据为粗略模拟,地面情况选用标准,如果选用perfect地面其仰角还可以进一步降低。可以看出天线阻抗r和jx值的情况是不错的。将来有机会的时候可以实际模拟测试一下。

1998年k2kw和n6bt制作了一种2*2的svda天线,采用两单元的svda,不同的是每个两单元svda通过一根1/4波长的75欧电缆变换成100欧,然后两组svda并联成50欧后接入设备,这种2*2的结构相对于基本的2ele svda可以带来4db的增益。

force12公司已经有svda天线的成品,在2000年的kingman reef远征中,远征队使用svda天线效果很好,那次远征一共做了8万多个qso。关于天线和kingman礁远征的其他信息,可以参考这个网页:

http://force12inc.com/k5kinfo.htm


参考资料: force12公司关于svda介绍的网页
http://force12inc.com/k5kinfo.htm
离线BD7IWW
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7645
只看该作者 1楼 发表于: 2008-03-07
好文
谢过楼主提供的信息。
离线蓝梦祥
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8790
只看该作者 2楼 发表于: 2008-03-07
好文
谢过楼主提供的信息。...............
离线BA4TB
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3431
只看该作者 3楼 发表于: 2008-03-07
这两年老外都挺迷信这种天线的,不过它的好处还是有的,特别是轻便,适宜海边架设。
离线BA5CW
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5079
只看该作者 4楼 发表于: 2008-03-07
前两天跟bd5cfb聊天线的时候,正好看过这篇原文,楼主翻译成中文了,辛苦了. 这天线主要是方便,我想象中两根鱼竿就能解决问题,海岛远征是个好选择. 这天线的增益并不高,2dbd左右,有20db左右的前后比,优势在于咸水边上使用发射仰角很低.远征的时候带八木天线也是比较麻烦的,而且要架高了才能有低仰角,下次自己作iota的时候想试试看.
离线BA5FB
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1006
只看该作者 5楼 发表于: 2008-03-10
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前两天跟bd5cfb聊天线的时候,正好看过这篇原文,楼主翻译成中文了,辛苦了. 这天线主要是方便,我想象中两根鱼竿就能解决问题,海岛远征是个好选择. 这天线的增益并不高,2dbd左右,有20db左右的前后比,优势在于咸水边上使用发射仰角很低.远征的时候带八木天线也是比较麻烦的,而且要架高了才能有低仰角,下次自己作iota的时候想试试看.
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哈哈,俺看中意这个天线的原因就在在这里,谁让咱靠海边呢?不过老大给我的那片资料还在研究中,e文差啊 。楼主的介绍太好了!
离线ahhui
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7459
只看该作者 6楼 发表于: 2008-03-10
谢谢各位om鼓励。

alc说的不错,这个天线线增益并不高,但比起gp天线的全向0dbd已经算不错了. :d

我感觉很多国外的dxer对gp的偏好要比yagi多一些,不光是仰角的问题,另一个原因就是全向天线可以在远征时收到各个方向的信号而不会有所遗漏吧。当然在电磁环境差的地方就比较痛苦了。
离线BD4OS
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6198
只看该作者 7楼 发表于: 2008-03-10
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前两天跟bd5cfb聊天线的时候,正好看过这篇原文,楼主翻译成中文了,辛苦了. 这天线主要是方便,我想象中两根鱼竿就能解决问题,海岛远征是个好选择. 这天线的增益并不高,2dbd左右,有20db左右的前后比,优势在于咸水边上使用发射仰角很低.远征的时候带八木天线也是比较麻烦的,而且要架高了才能有低仰角,下次自己作iota的时候想试试看.
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从上面的图中我怎么看也没有看出前后比有20db啊?
离线ahhui
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7459
只看该作者 8楼 发表于: 2008-03-11
是的,前后比好象没有那么大,应该能到10个db左右,上面软件模拟只有6个db左右,应该是和设计有关系.

我觉得可以这么理解这个天线,他只是gp类全向天线的改进,所以在gain和fbr上不会有太多的提高.但140度总比360度要灵活一些.
离线ahhui
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7459
只看该作者 9楼 发表于: 2008-05-11
昨天和bg6iyj,bg6iaz在黄河边临时架起了一付svda天线,用的是软件模拟的数据,最后调整的结果swr在1.6左右。时间仓促没有继续实验,下次准备用25mm的铝管做一付试试。
离线VR2KW
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3110
只看该作者 10楼 发表于: 2008-05-11
在tx5c也有用这个天线,他们在出发前作了测试
the photo shows the 10m svda. it doesn't quite work as eznec predicted. dimensions are good and the forward gain is 2 dbd or between 4.2 and 4.8 dbi, depending on whose translation you follow. eznec predicts 4.5 dbi (over desert) so it's looking good. eznec predicts front to back of 8 db, i measure 22 db. wow!
for measuring i use a signal generator with a calibrated attenuater fed to my hygain hytower that is about 100 feet away and in line with the svda. for observing level i am using fsm software (available on the internet) to read the level of the signal my ic-756proii sees. i make a change to the antenna and adjust the output of the signal generator to get the same reading on fsm and read the difference in generated level for the results.

de paul, w8aef

http://www.clipperton2008.org/dxpedition/antennas.htm
离线BD4KA
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7878
只看该作者 11楼 发表于: 2009-06-25
嗯,近期频繁在14兆垂直dp后面找依靠,不是十分严格的反射单元【电线杆居多】,我总想比没有强。
最偶然是在14兆西南4米给它找到20米高金属电线杆,居然拿下;加拿大,美国西岸与挪威。
意外意外!
离线BG4CTL
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531
只看该作者 12楼 发表于: 2009-06-27
呵呵,再增加1根分别切换,岂不更好?但其长度对小区人士来说还是力不从心。
离线BD4KA
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7878
只看该作者 13楼 发表于: 2009-06-27
有4阵子阵列。
离线ahhui
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7459
只看该作者 14楼 发表于: 2009-06-28
用于有良好地面的地方应该不错,不过干燥地面和小区楼顶效果就不一定好了。gp和垂直dp的增益和仰角都地面影响很大。
离线bg3ntq
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438
只看该作者 15楼 发表于: 2009-06-28
5根1组,中心一个作反射,其他4个按照四方位放置,加上切换装置就差不多了。
离线bg1iwk
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3636
只看该作者 16楼 发表于: 2009-06-28
离线BG9DW
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4574
只看该作者 17楼 发表于: 2009-06-28
反射器/引向器的切换开关只是在其振子靠近地面的一端设置一个开关吧?这样以来反射/引向振子没有和主振子严格中点一线,会不会对性能或者波瓣产生一些影响?
半波主振子的话,在短波上长度也不短啊。
离线BA4TB
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3431
只看该作者 18楼 发表于: 2009-06-28
一直没找到vp6dx用的垂直dp的结构尺寸图.
离线BA5RW
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48263
只看该作者 19楼 发表于: 2009-06-28
学习了,做个记号!