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驾车野外去通联 带你玩转两单元

CQ现代通信  · 公众号  · 硬件  · 2017-01-12 16:46

正文

HF通联中最常使用的几个波段为7MHz、14MHz、21 MHz、28MHz,1.8MHz和3.5MHz由于天线尺寸问题,很难能架设一副全尺寸出来,对于远征的DXer来说肯定是希望可以各个波段都给全世界的追逐者们带去他们想要通联的字头。




另一方面,作为追逐字头填格子的我们当然也希望可以每个波段都画上一个勾。结合手里现有的3.6m拉杆,我尝试了一下17m、15 m、12m、10m波段,从理论到实践实际操作了一把,于是有了这篇文章。


制作目的

  • 轻便适合携带的天线,尤其是17m和12m这样市面天线不太常见的波段,可以用来追逐远征字头;

  • 要有一定增益和方向性;

  • 可以快速架设和收起;

  • 制作成本要低;

  • 练习使用天线模拟软件MMANA-GAL;

  • 八木天线的调试和分析;

  • 理论和实际结合一次学习和练习的机会。



现在我们不妨先看看最终成品效果再开始详细的介绍。没错,这就是最简单的2单元拉杆八木天线,可以工作在17m、15m、12m、10m波段上。首先我们先来看看2单元八木天线的结构,图片来源于网络,N4UJW版权所有。



  • Spacing:振子之间的间距(2单元为有源和反射振子的距离);

  • Boom:主梁长度;

  • Driven:有源振子;

  • Reflector:反射振子。

 

八木小知识

  • 反射振子通常尺寸和有源振子是不一样长的,实际上反射振子通常比有源振子长大概5%;

  • 间隔不是固定的,可以从0.15到0.25个波长之间变化,不同间隔对增益影响非常小,根据天线手册所述,对增益影响小于0.5dB,不同间距只对阻抗有影响。距离越近阻抗越低;

  • 0.2波长阻抗约为40Ω,SWR为1.25:1,0.25波长阻抗约为60Ω,SWR约1.71:1;

  • 馈电可以直接连接或者通过一个1:1巴伦连接。

 




这里馈电点我采用接一个巴伦的方式,而不是N4UJW图中所示的方法。

首先我们需要稍微了解一下MMANA-GAL软件的使用方法,可能许多人并不太了解,也不愿意花很多时间去阅读繁琐的文档,这里我们只需要花5分钟快速入门,就足够了。


我们知道3D天线建模是需要xyz三个数据, 这里2单元只有xy的数据,z轴为0,这样就容易很多。我们从z轴俯视xy这个平面,然后把上面的图稍微改动一下就很容易明白了。




第一步,按照以上数据填写有源和反射一共4个点的坐标,每填一个回车一下保持确认,再填下一个,我们很容易得出主梁长度 1.51m,有源单边振子长度2.462m,反射振子单边长度2.61m,填写好之后切换到第二步:视图选项卡。


第二步:添加馈电点,在有源振子上面点击右键,选择添加馈电点在线的中心馈线。




第三步,切换到第三个选项卡,计算视图。选择模拟的频率为28.2MHz选择高度为6m(我的支撑杆高度只有6m)然后点一点Start就完成了以上数据的计算。我们还可以切换到远场视图来查看模拟出来的数据。






是不是非常简单?五分钟足以完成入门,再复杂的功能就需要读者一点点发掘了,我们只要能简单地得到计算出来的阻抗、增益、前后比、仰角等数据就足够了。


为什么选择2单元而不是3单元

我们都知道单元数多的肯定比单元数少的天线要好,没错。那具体在理论层面上到底有多少差别,天线模拟分析软件可以告诉你答案。




上图中我选择了10m波段2单元和3单元天线进行数据对比,我们可以看到增益方面 3单元确实比2单元大,大多少呢?3单元为12.71dB, 2单元为11.72 dB,只有1dB的区别,仰角也只差1°,而差别大的在于前后比的数据,3单元为24.46,2单元为13.1。


这下我们心里有数了,3单元只有在前后比这一项上有绝对的优势,在其他方面并无大的优势,于是考虑到便携和组装速度、重量各方面我决定用2单元来进行实验。


硬件材料

3.6m拉杆天线4根,重量1.145kg,如果是轻质铝管刚好;

1.5m主梁(这里没有裁成正好1.5m而是稍微长一点点);

延长铝棒50cm 共4根,延长铝棒管壁特别厚实,重量也不轻,0.95kg;

主梁连接抱箍一套,主梁重量:1.19kg,可以裁掉多余尺寸减轻一点;

天线抱箍2套(图中多一套可以给以后3单元预留);

1:1巴伦一个;

6m便携升降杆一条。


全套东西总重量为4.79kg(不加巴伦),不算轻,以后可以进行改进,可以减轻不少重量。组装就十分容易了。主梁装好后,把两个单元的天线固定卡箍固定,然后拧上4个加长的铝管,这样就可以放进车里了,也不用每次都拆,就这么一个整体拿到车上到了地方,直接把拉杆拧到4个加长杆,拉出需要的长度然后接上馈线,摇上去就可以工作了。


十多分钟就可以搞定。车后面做了一个套筒,直接把升降杆插进去就可以了,十分方便吧?



由于考虑到主梁长度对便携的影响,我这里主梁只有1.5m,这个表格的数据也提供给读者自己去测试和模拟,找到你想要的最优数据。


波段(m)

主梁长度(m)

有源长度(m)

反射长度(m)

有源Y坐标

反射Y坐标

主梁范围

工作频率(MHz)

10

2.11

5.044

5.3

2.522

2.65

2.112,  2.640

28.2

12

2.41

5.75

6.047

2.875

3.0235

2.41,  3.011

24.9

15

2.83

6.76

7.1

3.38

3.55

2.83,3.54

21.2

17

3.31

7.916

8.318

3.958

4.159

3.31,  4.14

18.12

20

4.25

10.16

10.68

5.08

5.34

4.25,  5.32

14.05

 

以上介绍了4个波段2单元八木天线的制作方法,读者可以选择需要的波段制作,既可以固定架设也可以临时架设使用。之所以没有做20m和30m以上的天线是因为3.6m拉杆加50cm加长杆最多可以覆盖到17m波段,再长了就不够用了。


5m的拉杆天线下垂太大而且也没有必要做20m的2单元八木,市面上3波段的八木实在太多了。希望这篇文章可以帮助那些想自己动动手做个便携八木天线的朋友。

 

更多详情,请关注《现代通信》杂志2016年第6期。

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