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主题:解除天线困惑的折中方案——DIY磁环天线(BD4IGH) [电脑版]
zhangjingyu发表于 2020-01-14 20:46
文/王安林(BD4IGH)

销声匿迹的朋友

当今城市里的楼房越盖越高,建筑物越来越密集,给业余无线电爱好者设台架天线出了个不小的难题。想在小区楼顶架设天线,可物业看得紧,几乎不可能实现。要想找个合适的地方架设天线还真是一件不容易的事,甚至是一种奢望。有不少朋友买来的电台设备在家里当成收音机听,甚至有的HAM不得不长期QRT。

回想那些年,不少的老朋友在频率上相互问候,59+的信号响彻大江南北,如今却在频率上销声匿迹不见了踪影。我们这些参加业余无线电活动几十年的HAM,如今无线电已经成为生活中不可缺少的一部分,因天线原因而终止活动那以后就不知道干什么好了。为了不重蹈老朋友的覆辙,我这些年没少在天线上费脑筋想办法,在“折腾”中试验了不少类型的天线,平时也一直在寻求一种花钱少,既能在房子里和阳台上通联,又能在户外活动时便于携带,快速架设方便使用的高效天线。

磁环天线探究竟

前几年,不时在网站上、论坛里看到有朋友实验磁环天线的文章,对磁环天线的性能也是众说纷纭,褒贬不一。有的说它高效,有的说中看不中用。不管怎么样,我对这种小尺寸天线还是产生了兴趣。“想知道梨子的滋味就要亲自尝一尝”,至于这个磁环天线它来自哪里,兴在何时就不去考究了,先照着葫芦画个瓢,试试效果怎么样再说吧。

由于种种原因,DIY的计划一拖再拖,眼前住房搬迁迫在眉睫,原先在房顶的天线不久就要下岗了,不能再等了。因此,DIY磁环天线的计划再次列入议事日程,筹备器材的行动紧锣密鼓进行中。
  
材料概况

根据原理图,制作磁环天线并不难。天线结构比较简单,如图1所示,它由一个可变电容器、大号单匝环和一个小号单匝环组成。我翻箱倒柜找到了一个大八一电台上用的单联可变电容器,钢制壳体,一试分量还不轻。容量为5~360PF,看看片距比普通收音机上的略大一点,约0.5mm左右,没有更好的选择了,也就将就着用吧。做大环的材料选用1/2的馈管电缆,我没有这种电缆,向朋友求援;小环用50-5同轴电缆,根据可变电容器的尺寸;我网购了一个130mm×80mm×70mm的防水塑料盒和馈管电缆专用的N头N座两对,经过一番的准备和“折腾”,一副周长5m的磁环天线很快就制作成功了。

图1 磁环天线构成原理图

图2 两种小环结构拼接图

再说取材

常见的馈管电缆有1/2和7/8的两种规格,它们的直径分别为约12.225mm和约22.225mm。这两种电缆方便收纳,适合野外设台使用,收起时可以盘圆两圈或三圈,携带方便,购买价格也不贵。大环周长为5m时,小环周长为1m(指圆圈部分的长度),小环周长按大环的1/5或1/6左右选取,制作小环使用50-5电缆,因为硬质的电缆更好用。

如图2所示,这两种小环结构的效果基本是一样的,在制作中选用右边那种更为简单一些。该磁环天线频率范围3.5~14.235MHz连续可调。为了便于拆卸和携带,使用了馈管电缆专用N头N座,拆卸和安装时非常方便,在购买时应该选用和馈管型号相匹配,撑杆可用直径为3~100px PER管两节,每节各1m,选用管径时应以和三脚架的插接稳妥可靠为准,可用照相机三脚架,落地灯或是其他样式的三脚架。这样一副天线的材料购买成本大约在260元左右,相对来说还是可以接受的。

快速调试

调试该天线的方法比较简单。第一种方法是,调谐磁环前先把电台工作频率设定好,在天线未调谐时,电台接收的信号或噪音较小,转动可变电容器,观察电台S表,使接收到的信号强度指示最大即可。第二种方法是,没有S表的电台,转动天线可变电容器,以听到的信号或噪声最大为准。当手离开调谐旋钮时,接收的信号没有明显改变可视为已经调好了。  

磁环天线未组装前  

组装架设完毕

大环与可变电容连接

小环

可变电容器盒

用这两种方法调谐天线非常方便快捷,因为该天线具备一定的带宽,在段内有一些误差是允许的,工作频率越高带宽就越宽,20m以上的波段带宽可达50kHz,在40m带宽就小多了,大约在10kHz以内,所以在调整时要仔细一些,最好每个频点单独调整一次,如在7.023MHz工作后,再转到7.050MHz就要重新调整一次可变电容器,在实际使用中观察,只要驻波比不大于2,天线就能很好地工作。

想要验证发射效果,可在可变电容器附近绑上一根荧光灯管,灯管会随发射信号而闪烁。如果在调试天线时出现电容打火现象,这说明你的天线效率很高的,这时你应该做的就是降低发射功率。如果驻波调不下来时,可调整小环的周长或小环与大环的间隙,磁环天线不建议使用天调。

通联测试

这副周长5m的磁环天线就噪声和效率而言比车载GP天线要好很多,盲区很小,相距100km的电台都能通联。短短的一个多月内,我在早晨和傍晚时间通联到了国内10个分区中8个,电台功率均为30W左右,(电容器使用范围有限,

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