浅谈天线的匹配及测量 [复制链接]

在u段台上混了些日子，在大家的带动下也完起了短波机，短波要想通连效果好，天线的效率相当重要。我们知道：如果天线匹配得好每得到3db的增益就相当于发射机功率提高一倍，所以为了改善通联成效，而单方面花大钱去提高发射机功率未必是“上策”（资格/等级也会限制发射功率），花小钱改善天线效率可能会来得更快一些。
  调天线要仪器！“驻波/功率表”是最最基础的了，如果只靠“驻波/功率表”就能调好天线，那一定是你运气好、或者你经验丰富，呵呵！天线的“谐振”远远大于“驻波”对效率的影响，我是这样认为的（也许我的认为是错误的，欢迎指正！），所以我一直在想用一种简单的方法来精确调整天线，我也尝试用50Ω的矢量网络分析仪来精确测量天线的参数，用频普仪精确测量信号强度，测量数据是相当的精确，但着都不能达到普及和通用性，更不适合更多人效仿，我在想如果能制作一个1mhz~470mhz的连续频率发生器、再配合一个驻波表，就可以在业余条件下完成天线“谐振频率”的测量。原理应该是这样的：连续频率发生器发出信号通过驻波表再接到待调的天线上，当频率发生器发出信号与天线的谐振频率相同时驻波应该最低，我们从频率发生器上得到一个频率值，这个频率值是大于你需要的发射频率、还是小于你需要的发射频率，我们就可以知道天线是容性还是感性、天线的振子是需要加长还是需要减短……
  如果把上面的想法通过：单片机/相应软件、驻波/功率电桥、高频振荡器及显示电路合成一体可能就是市场上的“天线分析仪”了……只有测量到天线的谐振频率、阻抗，通过适当调整天线的谐振频率让它与发射频率相同、调整驻波让阻抗相同，这样我们发射效率才能提高。
  一点粗浅见识，与大家共享！

完全赞成楼主的看法，用功率驻波表，必须保证发射机的输出主抗是50欧姆，电缆也是50欧姆，在实际应用中很难保证的，

说实话，我觉得楼主的帖子有点似是而非，逻辑比较混乱

[quote=一异]说实话，我觉得楼主的帖子有点似是而非，逻辑比较混乱[/quote]

呵呵，个人认为楼主的想法应该还是对的。我用的网络分析仪，其基本思路就是这样的，只不过要复杂许多。

楼主的逻辑是不混乱的，就是之前没有做大量的调研，说来说去这不就是一个天线分析仪吗

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天线的“谐振”远远大于“驻波”对效率的影响…………当频率发生器发出信号与天线的谐振频率相同时驻波应该最低

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首先，楼主说：天线的“谐振”远远大于“驻波”对效率的影响。这儿所说的天线的“驻波”是不是应当是指驻波比吧，驻波和驻波比完全是两个不同的概念。但即使说驻波比也不是十分妥帖，应当说匹配更恰当？——这也就是我认为的似是而非。
其次，楼者认为谐振比匹配重要，但楼主检测谐振的检测方法却是看驻波比，这显然前后矛盾。

我原本打算认真回复以下，仔细一想却觉得无从下手，所以回了那么一个帖子。
我们从功率的角度出发，如果不考虑匹配电路以及电缆的损耗，那么如果完全匹配就意味着功率全部馈送给了天线，天线得到的功率除了少部分被自身发热损耗掉，剩下的功率只能被辐射出去。
如果希培的角度考虑，如果不做到谐振（不是天线谐振，二是天线以及匹配电路共同构成谐振），那么天线和天线调谐回路的阻抗肯定存在电抗。要做到完全匹配，电抗必须被抵消，只剩下纯电阻。所以完全匹配必然是谐振的。
所以说“谐振”比“匹配”重要根本不成立的。

[quote=一异]我原本打算认真回复以下，仔细一想却觉得无从下手，所以回了那么一个帖子。
我们从功率的角度出发，如果不考虑匹配电路以及电缆的损耗，那么如果完全匹配就意味着功率全部馈送给了天线，天线得到的功率除了少部分被自身发热损耗掉，剩下的功率只能被辐射出去。
如果希培的角度考虑，如果不做到谐振（不是天线谐振，二是天线以及匹配电路共同构成谐振），那么天线和天线调谐回路的阻抗肯定存在电抗。要做到完全匹配，电抗必须被抵消，只剩下纯电阻。所以完全匹配必然是谐振的。
所以说“谐振”比“匹配”重要根本不成立的。[/quote]

个人并不这么认为，还是以50欧的电阻为例：50欧的电阻肯定是匹配的，同时也肯定不是谐振的。。。

楼主的网络分析仪难道显示不了阻抗圆图？如果有阻抗圆图的话看起来很直观了！

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个人并不这么认为，还是以50欧的电阻为例：50欧的电阻肯定是匹配的，同时也肯定不是谐振的。。。

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拜托！我们是在谈天线，而不是电阻。
除非是四分之一波长天线、半波振子天线这类原本就是自谐振的天线，其他天线的等效阻抗肯定包含电抗，天线调谐电路是由电感、电容组成的，天线调谐电路的作用有两个：一是抵消天线的电抗，而是进行阻抗变换，变成50欧姆获75欧姆的标准阻抗。
实际上抵消天线的电抗就意味着谐振。

[quote=一异]拜托！我们是在谈天线，而不是电阻。
除非是四分之一波长天线、半波振子天线这类原本就是自谐振的天线，其他天线的等效阻抗肯定包含电抗，天线调谐电路是由电感、电容组成的，天线调谐电路的作用有两个：一是抵消天线的电抗，而是进行阻抗变换，变成50欧姆获75欧姆的标准阻抗。
实际上抵消天线的电抗就意味着谐振。[/quote]

没有错啊，是在谈天线。。。我举的电阻这个经典的例子是想说明，就算是天线，也有可能没有谐振而成为一个50欧的电阻啊。我在做八木的时候，就曾经做出来两个这样的天线。

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楼主的网络分析仪难道显示不了阻抗圆图？如果有阻抗圆图的话看起来很直观了！

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楼主好像没有网络分析仪，我有分析仪。非常的不好意思，我是在最后才学会看阻抗圆图的，也正是因为学会看这个，才搞定天线阵的匹配的。

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（也许我的认为是错误的，欢迎指正！）

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既然樓主這樣說，我就不客氣了

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.....当频率发生器发出信号与天线的谐振频率相同时驻波应该最低，....

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這句有點問題，諧振不一定是駐波最低哦。

有人能說清 "駐波比、諧振、和效率"之間的關係嗎？

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没有错啊，是在谈天线。。。我举的电阻这个经典的例子是想说明，就算是天线，也有可能没有谐振而成为一个50欧的电阻啊。我在做八木的时候，就曾经做出来两个这样的天线。

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天线谐振意味着等效阻抗是一个纯电阻，但我并没有说这个电阻就是50欧姆。
要与50欧姆的电缆匹配，我们还必须需进行阻抗变换。
拜托你看帖子看仔细一点
只不过在实际的天线调谐回路中，有时候不太容易分清楚哪一个元件是用来抵消天线电抗的，哪一个元件是用来进行阻抗匹配的。

[quote=一异]天线谐振意味着等效阻抗是一个纯电阻，但我并没有说这个电阻就是50欧姆。
要与50欧姆的电缆匹配，我们还必须需进行阻抗变换。
拜托你看帖子看仔细一点
只不过在实际的天线调谐回路中，有时候不太容易分清楚哪一个元件是用来抵消天线电抗的，哪一个元件是用来进行阻抗匹配的。[/quote]

拓展一下嘛。我只是随手举了一个50欧电阻的例子而已。
天线谐振是意味着等效阻抗是一个纯电阻，而没有谐振的天线也有可能意味着等效阻抗是一个纯电阻。我的意思并不是说这个电阻就是50欧。

也就是为什么老ham老说，不要迷信驻波比，驻波比好的天线不一定是好天线。

[quote=hk大飛]既然樓主這樣說，我就不客氣了


這句有點問題，諧振不一定是駐波最低哦。

有人能說清 "駐波比、諧振、和效率"之間的關係嗎？ [/quote]

赞同。。。。而且是亲身感受。我对于这个问题的理解是从我面对自己做的失败的八木的时候开始的。

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拓展一下嘛。我只是随手举了一个50欧电阻的例子而已。
天线谐振是意味着等效阻抗是一个纯电阻，而没有谐振的天线也有可能意味着等效阻抗是一个纯电阻。我的意思并不是说这个电阻就是50欧。
也就是为什么老ham老说，不要迷信驻波比，驻波比好的天线不一定是好天线。

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的确，驻波比低只是天线好用的必要条件，但不是充分条件。
驻波比小，只是意味着攻放的输出能量完全传送给了天线+/天线调谐回路。
天线调谐回路里面的电感、电容都会有损耗，特别是电感损耗往往不可忽视。
除了损耗之外，剩余的功率理论上应当都被辐射出去了，但这里还有一个方向性问题。比如对于通常的无线通讯来说，向天顶方向辐射的能量是完全被浪费了的……

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拓展一下嘛。我只是随手举了一个50欧电阻的例子而已。
天线谐振是意味着等效阻抗是一个纯电阻，而没有谐振的天线也有可能意味着等效阻抗是一个纯电阻。我的意思并不是说这个电阻就是50欧。
也就是为什么老ham老说，不要迷信驻波比，驻波比好的天线不一定是好天线。

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没注意到，你说：“而没有谐振的天线也有可能意味着等效阻抗是一个纯电阻。”
我倒要问问，你所说的情况在什么下成立？

[quote=一异]没注意到，你说：“而没有谐振的天线也有可能意味着等效阻抗是一个纯电阻。”
我倒要问问，你所说的情况在什么下成立？[/quote]

呵呵，很简单啊，在我把八木都做失败的时候就成立了。想当初刚做八木的时候，我按照设计软件的计算值，很认真的做出来了，而且把驻波比都调整到了1.01，不错吧。可惜，上分析仪上一看，呵呵，阻抗圆图倒是非常漂亮，就是没有谐振。

看了楼上各位的分析,我提几个疑问:
1:做一个天线,首先要让他工作在我们设计的频率,意思就是说需要天线谐振在这个频率上,但是谐振在这个频率上的电阻或者阻抗怎么测试?
2:如果知道了谐振阻抗(我的意思是对于我们发射的频率此天线谐振了),我们怎么来和50欧姆进行匹配?
3,是不是谐振了并且阻抗匹配的天线才是最好的天线(不讨论天线的构造形式,比如八木,双极的区别)?