续27楼
40m波段分析
到了40m波段，大家的问题都多起来了，首先是高度问题，通常来讲需要做到半波长多一点，和上述的20m情况类似，会有一个可接受的结果，第二个问题是噪声成倍增大，需要接收天线吗？第三是天线选型问题，3单元全尺寸已经是很大的天线了，架设会产生困难，尤其是上路湾这种吊车上不了的地方，更加头痛。
对于这个波段的分析我准备先从高度入手，确定一个最小高度：
在这个对比中，统一采用简单的DP天线，分别计算其在上路湾欧洲地形下架设高度为12米（湖蓝）、15米（绿）、18米（红）、20米（蓝）的情况，从上图可见，12米、15米和18米、20米间存在一个明显的跳跃，18米和20米则区别不大，因此我继续寻找突变点，发现到16米是跳跃点，因此决定采用16米高度架设，关于这点，我以前也没有想到，1米的差别有这么明显，做高度分析还真的有必要。
选择天线的对比考虑
在确定了我们的最小高度之后，就要开始比较各类天线了，曾经计算过好几种类型的40米天线，最早的4单元倒V线八木，后来改成水平4单元线八木，还上过三单元全尺寸的八木，按目前规划，线天线的方案虽然效果已经被证明没问题，但架设和维护工作量实在很大，三单元八木我设计了两付，一副10米主梁，另一幅13米主梁，尤其是13米的性能还是不错的，但是从目前施工能力来讲，3单元全尺寸八木最高只能架设到11、12米，从高度选择分析这段来看，性能下降太多，最终只能选择W6NL的2单元moxon方案，主梁7.3米，整体架设难度低于20米4单元八木，至于能不能到16米，还需要讨论。从上图来看，三单元和二单元的差距不算大，尤其是moxon设计，其实际增益和三单元全尺寸是接近的，经过优化平衡，还能用于全波段，这对于固定架设的天下来讲很重要。顺便说一下另外两个备选方案，一个是高架的dp，当dp高度超过20米后，其实效果一点不比现在的16米高度的八木差，而且我们40米有单独接收方案，从发射考虑，dp或更高一点的倒V天线都是可以采用的，不过山上要搞超过20米的杆子也不那么容易，此方案只能做最后的备选，另一方案是缩短型2单元或3单元八木天线，经过计算，缩短天线的性能带宽和驻波带宽都存在一定问题，增益也比现有moxon方案略低，在考虑发射为主的时候，没有任何可取之处（虽然容易架设，但SSB、CW时要单独调整），因此否决。
40m波段欧洲方向各仰角增益对比
选定了2单元moxon16米高度架设后，接下来就可以做一些常规分析了。40m欧洲方向的通联仰角需要从1°-21°，上图代表上路湾的蓝色曲线，能做到4-10°和14-22°约10dbi，所需的1°增加降为0dbi，这是高度所决定的，目前无法解决，在11°左右也有个低到2dbi的凹陷，和20m北美方向的形状有点像，这和地形有关，应该有一个高度是可以避免的，但这个高度有可能是无法做到的，所有在此先放一放。要达到同样的效果，平地上需要100米高（绿色），所以对此暂时不能做更高要求了。
40m波段北美方向各仰角增益对比
到了低波段，北美方向的表现虽然和更高的波段比也是有遗憾的，但在通联需要覆盖的1-24°范围，大部分区域仍能超过8dbi，好的角度能到13dbi，平均约10dbi，没有高塔的劣势基本上被地势补上了，尤其是1°仰角上还能保持有5dbi的增益，这对低波段来讲非常难得，这效果平地上几乎无法做到（见绿色的平地100米曲线），我们应该感到满意。其实就比赛而言，我们并不是在比较绝对数字的差别，而是相对于其他台的差别，40m只要到达远方的信号，能达到DX所在地的平均水平（因为包括欧美在内的大多数台，40米以下天线形式和高度都是不够好的，信号未必很强），就能立足摆摊并被扫描到，这是一个重要的转折点，超过这个点，就基本上是够用了。
40m波段日本方向各仰角增益对比
40m的日本方向几乎不需要讨论，天线高度决定了主力天线单独就能覆盖，不需要堆叠，整个曲线（蓝色：上路湾）从4°仰角以后就基本没有遗憾，覆盖日本是小菜。唯一的难点是半夜前后有一段EU和NA重叠的传播，发射天线是兼顾不了两个方向，BJT 2300 前重点做NA，之后重点做EU，其他的困惑靠接收去弥补吧。
到了40m波段，我们不得不讨论接收天线了，40m的噪声绝对超过了-100dbm，搞不好还要比-90dbm还差，这个时候想提高信噪比，只有提高天线的RDF，所谓方向性系数了，关于这个RDF，它对天线的方向性描述要比看增益和前后比更准确，它是天线最大增益和所有其他方向增益的平均值的比值，假设噪声来自四面八方，最大增益方向对准信号，RDF的描述已经很接近信噪比的概念了，但由于我采用的软件没有这个参数的输出，我只能凭国外资料的说明和自己肉眼去做这个平均（我们常见的EZNEC软件能计算平均增益）。由于作为接收天线，我们基本上是不需要考虑增益的，就像上面说到的40m本底噪音，即使是-20dbi的天线，噪音仍然会被接收机放大太多，我们有时候为了提高动态还要开ATT，完全没有必要在天线增益上动脑筋。低波段的噪音很大部分是来自很远的地方，当然本地城市噪音有可能更大，因此选RDF参数好的天线，尤其是前向波瓣很窄的那种，是很适合的。除非你没有办法架设比发射天线RDF好的接收天线，否则在高噪声的环境下，应该优先考虑接收天线。
借用国外ham的图片，可以看出简单发射天线和RDF好的接收天线对信噪比的影响
接下来我们看一下，选用什么样的接收天线，大家可以参考一下这里
https://www.contestuniversity.com/wp-content/uploads/2018/05/6.-W3LPL-Easy-to-Build-Low-Band-Receiving-Antennas-for-small-and-large-lots-2018.pdf，小型接收天线的RDF大约是4-9db，包括小环、小直立、FLAG、K9AY、SAL、2单元的直立阵列、短beverage等等，这些天线是无法和八木天线比的（在后续160m波段分析中会展开说明），如果发射用了两单元八木或4SQ，对接收有帮助的选择不太多，其中长beverage会有效，对40米波段来讲，100-160m长的beverage应该就明显超出发射天线的接收能力了，但是beverage要覆盖很多方向有点难，另外三单元前后一列排开的直立阵列，效果也不错，但选方向困难。因此我决定采用一个效果能到5单元八木RDF水平的接收天线——8 circle（8环阵接收天线），在这篇里天线的重点放在8 circle上：
上图左上方是选定的2单元moxon发射天线，右上方是我专门为40m 更好的RDF优化的4SQ天线，下面是我们准备采用的8 circle接收天线，它是主角，所以给出了水平和远场的分布图，如果有条件架设，几乎是低波段的最优选择，大家如果把它和4单元的20m八木对比一下，方向性也是明显超出的，因此，我甚至想在20m上也采用这个方案，因为这个天线可以自由切换8个方向，在方向上是基本无缝衔接的，切换速度也够快，在我们的竞赛策略里，会安排inband同波段辅助，使用了高性能接收天线之后，就可以省去一副或多副inband天线，对于20m噪声也很大的上路湾来讲，这也是一个很有吸引力的方案。（上路湾应用场景：使用高性能接收天线后，可采用主辅电台用一副发射天线一个功放，主辅任何时候都用接收天线收听，FLEX 6600设置FDX全双工打开）
8 circle可以兼顾3个倍程的频率使用，在只有一副8 cirlce的时候，按照40m设计，在80和160波段上降低性能使用。在40m 8 circle积累足够的使用经验后，考虑另装80m 8 circle用于80/160m，如果80m和160m同时工作，也可以把40m 8 circle用于80m，而80m 8 circle用于160m，有利于兼顾性能并独立控制方向。
- 40m上RDF约为3单元八木的接收水平，对前向噪声控制来讲，可以达到5单元八木水平，可以不安装40m辅助发射天线。
- 80m上RDF约为4SQ和超过2单元八木的接收水平，对前向噪声控制，可以达到3单元八木水平，发射可以只用简单天线。
- 160m上RDF超过简单接收天线水平， 8 circle即使不是在最优频率上使用，效果仍然可以超过一般接收天线，考虑到160m安装场地过大，今后也没有机会使用专门的160m 8 circle。
8 cirlce是有成品卖的，详情可以参考：“
http://static.dxengineering.com/global/images/instructions/dxe-rca8b-sys-4p-rev3.pdf 。如果单波段使用，可以用简单的缩短设计的直立天线，如果多波段使用，目前比较便捷的解决方案是采用有源接收天线，因为有源天线可以有固定的端口阻抗，8 circle系统全部都是75欧姆设计，而且波瓣形状对阻抗很敏感，采用简单的直立天线做多个阻抗匹配反而很麻烦。有源天线的制作网上有很多参考资料，如果想做更隐蔽点，甚至可以采用MINI WHIP这类小盒子天线。天线的移相和方向切换原理很简单，甚至比4SQ的移相简单。
上图中红色的方框表达的是一个方向使用时用到8个天线单元中的4个，其中短边四分之一波长，是辐射方向，前后移相馈电，长边大约是0.6波长，长边左右两个单元是同相馈电，整个圆的直径约为0.65波长，对于40m波长来讲直径约为27米，直径减小问题不大，直径增加旁瓣会放大，我们设计是采用最高频率比较合适，比如按照40m的7.2兆去设计，通常不会有问题。对于80m来讲天线的占地直径约50多米，山上可能有点困难，上到160m波段的100米就没有可能了，所以没有办法安装单独的160m 8 circle，只能用80m或40m波段的8 circle来兼顾使用。
为了便于分析说明，下面给出一个用无源天线的计算实例，大家有兴趣可以自己试算，右下角是不同波段无源天线用的匹配，计算时用哪个波段就代入哪个波段的数据，实际上会用有源接收天线，方向图是一样的。
40m 几种可选发射天线的设计数据：
为了使能在16m高度架设，考虑轻量化，主方案采用W6NL moxon设计，因为主要是用来发射，两单元天线的带宽是比较难取舍的，优化过程中保证增益为主，驻波比需要保证电子管功放能用，今后详细设计中如果加一点匹配，驻波也是比较理想的，前后比在这个设计上是兼顾项，最后结果也可以接受，相比普通两单元天线来讲还是比较出色的。
采用10米主梁的三单元全尺寸设计，综合性能还不错，同样是16米高度增益比两单元moxon高1db，如果降低高度则在上路湾地形上不可取。
13米主梁的设计，只是作为一个对比方案，虽然性能上有提高，但是尺寸也大了不少，仅为参考用，这付天线和原来的4单元线八木有得一拼，只差零点几db的增益，1-2db的前后比，从设计来讲我还是满意的，可惜只是个理想。
[ 此帖被BA5CW在2020-05-15 10:39重新编辑 ]
