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[天馈]一款易于架设的4波段Windom天线 [复制链接] [手机版]

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离线zhangjingyu

只看楼主 倒序阅读 使用道具 绿 楼主  发表于: 2020-01-08 20:51:48 星期三
关键词: 理想
这是一款经典的温顿天线(windom antenna),他和普通偶极天线的区别是馈电点在偏离中心约17%的地方,这种馈电方法可以使的该天线可以良好的工作在基本谐振频率的偶次倍数上,而不必使用天调。

windom天线有很多版本,基本的是大尺寸(135英尺、40.5m)的天线,可以工作在80m/40m/20m/12m/17m/10m波段(除了30m和15m),这次介绍的天线长度只有它的一半,总长度为6.75+13.5约20米左右,和普通的dipole或倒v长度相当,但可以良好的工作在40m/20m/10m三个波段上(15m波段除外),在6m上工作的也不错。架设起来很方便。

安装时只要剪裁一段6.75m的导线做短振子和一段13.5m的导线做长振子,中间接在一个4:1的balun上就可以了(该长度可以根据实际环境和对cw或ssb的偏好略做修剪)。振子线可以用多股的塑铜线(软线)或者1.6mm的漆包线,工作起来都很出色。振子离地的高度不要低于6m,会得到较好的效果。

实际使用中在40m波段比倒v天线略微弱了一点信号,在20m非常出色,效果超过dipole和倒v,在10m也非常的优秀。

总结一些常见的问题:

1、为什么这款windom天线的总长度比计算出来的要略微短一点点?
答:原因有好几个:一是偶极子天线本身有一定的带宽,覆盖常用的业余频率问题不大;二是为了照顾29.6mhz有意为之;三是大部分人在放线制作的时候都喜欢下意识的多留一点,加上使用尺子的方法不够精确所以更容易裁的多一点。

2、这个天线可以工作在几个波段,需要修剪吗?
答:这个天线可以工作在40/20/10/6米四个波段(15米完全不谐振不能使用)。如果按照图纸上的尺寸和架设方法,不需要任何天调,一般也不需要修剪即可使用。各业余频率的swr基本都在2以下,7mhz/14mhz容易达到1.5以下,10米的最低谐振频点应该在28.500mhz附近,swr也可以小于1.5。29.6mhz应该可以到2以下。

如果架设的方式和离地高度有变化,谐振点可能会有少许变化,需要cut&try一下。

3、必须使用4:1的balun吗?
答:windom天线的阻抗根据周围的环境和高度大约在200-300欧之间。所以用6:1的balun也可以,一般为了方便都使用4:1的balun。1:1的不能使用。

4、架设一定要6米高吗?
答:6米只是个建议的数值。实际上更高点效果会更好,如果能达到工作频率的1/2波长的高度,那么会取得比较低的发射仰角,对于做dx通信会很好。但高波段可能会超过1/2波长的架设高度,这时天线在垂直方向会出现副瓣,影响效果。但实际使用中无法全部兼顾和精确调整,一般不影响使用。

当天线架设高度过低是,swr会偏高并且不容易调下来。修剪天线只能改变谐振点的位置,不能改变最低的swr。所以这个天线的高度最好不要低于6米,才会有较好的结果。
  
还有一点,当天线的高度和设计值变化较大时,谐振频率可能会受到影响,需要稍微修剪。

5、windom天线可以倒v或斜拉架设吗?
答:和水平diople天线一样,windom天线也可以倒v架设,但因为天线结构的问题(两边长度不一致),如果没有足够的离地高度,天线效率会变低,swr会变高。同时发射角也会增高许多。所以windom天线倒v架设需要更高的立杆才能保持和一般倒v相同的性能。windom天线也可以斜拉,方向图会改变,阻抗也会改变。类似于垂直dp斜拉的情况。如果背后立杆是斜杆,则成为单向的sloping半波天线类似结构的天线。如果立杆为绝缘材料,则方向图类似垂直gp天线。

6、windom天线在家里使用时有时会在低波段(80m或40m)产生少量的tvi?
答:因为是偏馈天线,windom天线较中心位置馈电的diople在低波段会有少量的tvi现象。解决的方法是可以在4:1balun和发射机中间串接一个1:1的choke式balun,这个balun可以用磁环或同轴电缆饶制,位置尽量靠近天线。这个方法能有效的减少tvi干扰。如果将choke balun的外皮接地,可以进一步抑制tvi。

7、关于温顿天线和FT-897电台
曾经帮2位本地HAM调试过四波段的温顿天线,现象是制作和架设方法都没问题,但是某个波段(7M)或者多个波段的SWR偏高,达到3以上。怎么都调不下来,用分析仪看该波段没有谐振点。两个HAM用的都是FT-897电台,机器上还都插着UV段天线,试着把UV段天线的馈线拔掉后,所有波段的驻波立刻恢复正常。都达到理想值。后来分析,因温顿天线属于不完全对称的偏馈天线,BALUN制作时因条件所限不可能100%达到平衡/不平衡转换,所以馈线上仍有残余的共模电流,而UV段的馈线外皮和机器外壳相连,成为一个额外的振子作用,因此会影响SWR。这就是有些HAM完全按资料制作调试的温顿天线在某个波段无法工作的原因。

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离线zhangjingyu

只看该作者 沙发  发表于: 2020-01-08 20:53:50 星期三  点亮(0)
另一种Windom天线
有谁用过这种据说dx效果非常不错的windom天线?和传统的温顿天线比较,它有以下不同:

1. 水平线馈电点位置是61.7%:38.3%
2. 将一段水平线长16.5%(也有用15%的)的馈线作为垂直地网和传输线两用,据说可减少地面损耗、增强辐射,降低发射仰角。
3. 该馈线末端再增加1只1:1的扼流巴仑
4. 在40、20、15和10米波段能良好工作,无须天调,在80、30和17米则需配天调。
5. 4:1巴仑的绕制圈数较多,在18圈上下增减(图中为12圈)。

以上是有名的carorina windom天线的一个变形。而经改良的新型carorina windom见附图。希望获得国内ham使用以上天线的评测。

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只看该作者 板凳  发表于: 2020-01-08 20:57:54 星期三  点亮(0)
bg4ctl提供的carolina windom的资料不错,这个天线我没有研究过,不过从网上的资料来看,用过的评价还不错。那个22英尺的垂直部分不是地网,是起振子和传输线两个作用的,因为有了这一段vertical rediator,天线有了15米波段,更主要的是天线的辐射图改变了,波瓣变成了水平和垂直极化的合成情况。结果是带来更低的发射角,这样对做dx通信有好处。天线的最下面是个1:1的choke式balun。

不过我还没弄明白为什么垂直振子的长度是6米6,资料上也没写。
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只看该作者 地板  发表于: 2020-01-08 20:58:27 星期三  点亮(0)
windom天线作为dipole天线的一个变种,最大的好处就是免调谐可以工作在多个波段上,也有资料说其在同等的架设高度时,发射角比dipole要低。而且在高波段上,因为出现多个波瓣(并非因为分瓣而带来能量分散)而可以接收到比dipole更多角度的信号。另外有些资料上也说某些波段增益会有些提高。

不过怎么说windom也只是基于dipole的基础上的一款天线,不要期望他的性能会超过偶极天线,达到beam天线的效果。但这的确是一款制作方便,携带方便,使用方便的天线,做的好的情况下是不用做任何修整的,拿出来一挂就可以迅速使用。能达到这样的目的,windom天线也就物尽其用了。
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只看该作者 4楼 发表于: 2020-01-08 20:59:40 星期三  点亮(0)
chengrc你好,非常抱歉没有看见你的帖子,一般windom大尺寸的版本都是用于80米的,75米(3.8mhz)的少见一些.主要原因是因为windom高波段的谐振点都在基础波段的偶次谐波上,75m波段的谐波可能会偏离业余频点较多,swr亦会较大.国外商品天线75m windom的总长度为130英尺,你可以换算成米后按1:2比例分开长短振子即可. 我没有实际过,所以最后长度可能要 "cut & try"一下.

windom天线属于偏馈天线,根据馈电点偏离中心位置的不同,可以有不同的版本,如果完全偏离到一端的话天线就会成为倒l型。这里介绍的是经典windom,就是1:2分割振子位置的天线。这种天线正好的馈电相位和阻抗变化情况可以参考首贴的图,因为在60度左右馈电,所以正好利用的是基础频率的偶次谐波,对于业余情况下使用比较方便。

因为频率变化时阻抗变化不是那么敏感,所以这个天线带宽比dp要宽一些。
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只看该作者 5楼 发表于: 2020-01-08 21:01:06 星期三  点亮(0)
windom天线原理分析:

温顿天线的原型是就是中心馈线的偶极子天线(dipole),比如倒v或水平dp。这种dp天线可以良好的工作在所有的奇次谐波上,因为天线中心是电流最大的地方,但是在偶数倍频率上,馈点电流是最小的,也就是说天线这时是高阻抗的,可能达到几千欧以上。

下图可以看出一个3.5mhz半波天线上的电流分布情况,包括在这个天线在7mhz和10.5mhz频率上的情况。可以看出当馈电点在中心位置时,3.5mhz和3.5mhz奇数倍频率都可以匹配的很好。但偶次频率如7mhz是很很差的,电流为零,阻抗最大。

当馈电点换到天线总长的1/3处60度的时候,,可以看到3.5m/7mhz/14mhz/28mhz的情况都是相同的,在最大电流的86%左右。这时天线的阻抗大概在200-300欧之间,通过一个4:1的balun就可以和发射机良好匹配。还可以看出warc波段17m和12m(图上漏画了)也可以工作良好。但30m和15m波段就不能工作了。

大家可以根据这张图自己研究馈电位置变化时各个波段兼顾的情况。有些馈电位置可以使windom工作在6个波段上,但性能不能一致。
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只看该作者 6楼 发表于: 2020-01-08 21:08:53 星期三  点亮(0)
下午按贴子尺寸把天线架上了7050,驻波1.1,14兆1.2,29兆,1.6,心里高兴,到晚上开电台发现驻全上去了,不明白呀
我说出你的问题,为什么swr高了.可能你用ic7000发射试验短波机未接地!

因为我按bd6ivx给的尺寸接上mfj269天线分析仪试了,长边剪2cm,短边剪1cm[不是固定数,因地而异],swr;1---1.3.7,14.29兆业余段全覆盖且还广些.接上ic7000一发射,7兆swr在1.2.在14兆就无穷大,在场的bg4ljw说;给ic7000接地,一接地swr马上1.1.
后来在多场地试验,swr稳定在1---1.3.
我发现这温顿天线对场地周围环境不敏感,天线高度5--6米均可.天线长边2米外是大建筑物或大树,都不影响它的swr与使用效果,这天线不错,想下步举一反三,做个在160米谐振的ant.
在此谢谢bd6ivx介绍的天线,使喜欢diy与折腾的ham有了谐振的ant!
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只看该作者 7楼 发表于: 2020-01-08 21:16:44 星期三  点亮(0)
昨晚研究arrl天线手册,发现这个其实不是windom,而是“偏馈偶极天线”和dp的区别是,这个工作中偶数倍频,而dp工作在奇数倍频。
如果要严格的讲,这个天线和早期windom的确不同, 最早loren g. windom,w8gz发明windom天线时,馈电点是单独一根线引入的,要有接地系统的. 这种天线则不需要.不过现在约定俗成了,很多爱好者和成品天线的厂家都把这种结构的天线都叫windom,所以以windom(温顿)天线称呼比较方便.如果再告诉别人ofc diople则比较麻烦.
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只看该作者 8楼 发表于: 2020-01-08 21:22:24 星期三  点亮(0)
今天又折腾了一天,应该可以交作业了。
长端短剪了30公分,短端剪了15公分。是一公分一公分剪的,楼上楼下爬了几十趟,好在阴天没有晒着。7.050
驻波比1.3 谐振点在6.80m   14.270m驻波比1.2 谐振点在14.100   29.6m驻波比1.8 谐振点在28.400   基本上可以使用了,叫通了bd6ax bd4vub 原来一发射路由器就掉线的现象也没有了,邻居的音响也没有我的声音了,哈哈心理特舒服!

总结:这种天线在荒郊野外使用,没有电磁干扰谐振点十分准确,不需要修剪。但是在电磁环境复杂的楼里弄间,还是需要修剪的。
  
馈线垂直的角度决定了驻波比和输出功率,开始还修剪振子长度,后来不敢再修了,从不同的角度拉动馈线,就可以改变驻波比和输出功率。只是辛苦我儿子在楼顶拉线。
哈哈不错的天线,大家都试一试吧!
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只看该作者 9楼 发表于: 2020-01-08 21:30:22 星期三  点亮(0)
windom(off center fed windom)等多波段天线一般都是牺牲增益和效率作为前提的。它一般是以1/2,2/3等奇次谐波谐振的,因此与d.p相比其带宽,最大辐射方向(双方向性),仰角等优势都会消失,因此其结果是虽然多个波段有很漂亮的swr,但是接收和发射往往比d.p都弱许多。但是由于其结构的简洁和多波段也有其吸引人的地方。但是21mhz 等波段swr可能还大于3,不得不使用天调。(bd2bh)
谢谢2bh老兄的总结。不过我认为windom(实际上这种ocf diople)天线在基波上效率和增益会比标准diople低一些。但在倍频上并不低,实际上增益还有所增高,类似长线天线带来的额外增益。因为长度超过1/2波长甚至到了1个波长,虽然产生副瓣但并未损失主瓣的能量。因为通常是水平架设,所以仰角上也并不比倒v要差。  对于15m波段,因为windom本身设计的就不是为此使用,所以swr会偏高。  

k3mt的天线我看过,实际上原理在首帖和本帖第5页126楼也分析过了,其实每个人都可以根据自己的喜好通过调整偏馈的位置来照顾自己喜爱的波段,但有一点是照顾的波段越多,每个波段的swr可能越不好。而且偏的越多,tvi产生的可能性越大,越需要良好的地面环境或者radial。
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