业余无线电爱好者的第一根天线 – 半波偶极子

许多火腿的首选天线是半波偶极子。但不要被误导——仅仅因为它们容易制作并不意味着它们效果不佳。事实上,半波偶极子的性能通常优于许多折衷的商用多频段天线。

半波偶极子易于安装和安装,并且不像端馈电线那样容易引起EMC/干扰问题。

顾名思义,偶极子有两个“极点”或辐射元件部分。在其最常见的形式中,它在工作频率下是半波长长的。

图1 – 半波偶极子上的电流和电压分布


这是它的基本谐振,通过观察电压和电流波形(图1)可以看出,电压在中心最小,电流在最大。

通过在这一点上馈送天线,它提供了低阻抗馈电,并与您的同轴电缆很好地匹配。通常使用 50 欧姆同轴电缆,例如 RG213 或 RG58,因为这提供了合理的匹配。

水平安装时的偶极子以直角辐射其大部分功率与导线轴线成直角。

通过这种方式,可以将天线的角度“开火”到需要大多数接触的方向,尽管花园的尺寸更有可能确定什么是可能的。

也可以以长度为三个半波长或半波长长的任何奇数倍的频率操作天线。

这使得偶极子可以在多个频率频段上使用。例如,在40米(7MHz)上运行的半波偶极子切割也将作为15米(21MHz)上的三个半波长偶极子运行,尽管SWR会略高。

半波偶极子用于其基频以外的任何工作频率或任何奇数倍都可以工作,但您需要使用 ATU。像这样使用的偶极子不太可能非常有效,应避免这种类型的操作。

偶极子结构

偶极子很容易构造。半波偶极子的长度可能被认为与自由空间中信号的半波长相同,但事实并非如此。许多效应,包括导线的速度因子、用于辐射元件的导线的长度/直径和电容端效应,意味着所需的实际长度会短一些。

如果没有末端效应,偶极子的长度可以通过公式计算 长度(米)等于150 / f,其中f是以MHz为单位的频率。通过透视缩短效果,长度可以从公式中近似:长度(米)= 143 / f (MHz)

由此计算的长度应仅被视为近似值 – 最好将电线切割得比这稍长,然后将电线的末端扭回自身以获得最佳匹配。

对于发射站,最简单的方法之一是监测电压驻波比或VSWR表上的反射功率。

如果在频段的不同点尝试操作(注意不要造成干扰),则会注意到某些点的VSWR高于其他点。

图2:半波偶极子的典型驻波比图


可以制作一个图,应该看起来像图2。应调整天线的长度,以在频段的感兴趣区域中提供最低的总体电平。例如,如果设想在波段中间的SSB部分进行操作,则可以调整最小值,使其在该段中发生,同时在波段的其他部分仍保持可接受的水平。如果最小VSWR点的频率太低,则可以缩短天线的长度。

如果它发生的频率太高,则意味着天线太短,需要以某种方式加长。把电线放回去并不像取下一些电线那么容易!

也可以使用天线分析仪,这些分析仪可以更好地指示天线的运行情况。

结构提示

构建偶极子很容易。基本上它只是在中间切割的半波长的电线。

图3:典型的偶极子天线安装


通常,它可以设置如图 3 所示。虽然这可能是“标准”类型的安装,但很少有可能像这样进行安装,并且使其符合位置的要求是可以接受的。

例如,可能需要稍微弯曲电线或使其倾斜。这些会在一定程度上影响方向模式,但对于实际操作来说可能没有什么区别。

其他需要注意的要点是固定电线末端以及将馈线连接到天线中心的方法。

理想情况下,绝缘体应该在末端使用,因为这些点位于高压点。小型“蛋”绝缘体(图4a)是理想的,可以从天线专家那里以相当便宜的价格购买。

鸡蛋绝缘体的优点是,如果它们因任何原因断裂,它们会掉落,但钢丝和固定绳仍然会相互缠绕,这意味着天线不会塌陷。

图4:天线绝缘体:(a)蛋绝缘体,(b)“狗骨”或肋状绝缘子,此处用作偶极子中心件


馈线可以通过多种方式连接到天线的中心。可以购买特殊的偶极子中心件。另一种选择是使用带肋或“狗骨”绝缘体。

还需要记住密封同轴电缆的末端,以防止水分进入。如果水分进入,损失会大大增加,使同轴电缆失效。

还值得尝试确保同轴电缆的末端指向下方,以防止这种水分进入,即使它是密封的。

馈线可能非常重,因此有时将同轴电缆固定在合适的点上很方便,以防止天线中心悬挂太多重量。这也突出了一点,如果可能的话,应该使用硬拉铜线。铜具有低电阻,使用它将导致较低的电阻损耗,但普通铜线会拉伸,随着时间的推移,它最终可能会延长几个百分点。

偶极子就是所谓的平衡天线。在理想情况下,巴伦应与同轴馈线(不平衡)一起使用,以便在平衡和非平衡系统之间进行转换。

使用巴伦将防止同轴电缆辐射任何功率或拾取任何噪音。在许多实际情况中,无需偶极子也可以令人满意地操作偶极子,但如果不使用偶极子,干扰风险可能会略有增加。简单的巴伦可以从天线供应商处购买或制造。

倒 V 型偶极子

偶极子的最大辐射发生在中心。因此,这是天线中最重要的区域,以保持尽可能高。

图5:倒V型偶极子


再加上在许多情况下,天线上只能有一个高桅杆或高点,这通常使倒V偶极子(图5)成为理想的选择。

天线基本上是一个普通的偶极子,但不是保持水平,而是在中心使用单个桅杆或锚点,偶极子的两半向下倾斜,远离中央桅杆。

虽然它确实改变了辐射方向图,使其几乎是全向的,但其基本操作保持不变。鉴于其便利性和操作优势,这种类型的天线被广泛使用,是许多运营商的最爱。

竖立偶极子时要注意的要点是天线的下端应放在人接触不到的地方。

天线的末端在用于传输时将具有高电压,并且安装应使其无法触摸它们。此外,如果末端下降得太低,您可能会失去地面 - 如果可能的话,将它们保持在至少三米高。

还应安装固定绳索,以免人们绊倒或绊倒它们。位置合适的树木或灌木可能有助于克服这个问题。

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