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