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用同轴电缆制作一个9dB 70cm波段共线天线

 联通手机用户 2023-04-13 发布于河北

最近,罗森技术委员会正在努力维修我们的2米波段中继站天线,其中一个成员建议我写一篇关于共线阵列的文章,这样我们就都可以建造自己的共线天线。虽然自制天线达不到商业产品能够承受飓风强度的质量,但是建造一个差不多的共线天线还是非常可行的。本文介绍了一种封装在PVC管中由非常便宜的RG58/U同轴电缆制成的共线天线。

在开始构建之前,我们需要了解同轴电缆的一些特性。首先记住,同轴电缆有一个叫做速度因子(译注:亦即缩短系数)的东西。对于RG58/U的同轴电缆,它通常是0.66。这意味着当我们计算自由空间中1/2波长的长度时,我们需要通过将其乘以速度因子来调整其大小。简单地说,RF信号在通过同轴电缆时由于速度因子而变慢。现在,让我们计算频率为444兆赫的RG58/U同轴电缆的1/2波长:

同轴线1/2波长=300 / F / 2 * V

这里 

F 为频率,单位兆赫兹。

V 为同轴线的速度因子

计算得

300 / 444 / 2 * .66 = .2229 米或者 223 毫米

为了便于切割同轴电缆的两端,我们需要在每个1/2波长上增加8毫米,总共是231毫米。

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首先,我们需要将8根半波长(231毫米)的RG58/U同轴电缆,按照图1所示的方式进行切割和连接。首先把馈线外皮、屏蔽层、介质剪去4毫米,露出中心导体,如图2。然后,将外皮再剪短4毫米,露出屏蔽层,并将屏蔽层向后推约1毫米,防止它与中心导体短路。此时最好在屏蔽层上轻轻加锡。此时按照图1所示焊接每个半波长同轴线。附加几英尺的RG58/U连接到阵列的底部,以便于天线的馈电。

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​这时该往共线阵列顶部和底部增加附加元件了。首先在天线的顶部添加一个1/4的波长元件,如图3所示。使用#16实芯线或类似材料焊到中心导体。1/4的波长元件长度计算如下:

1/4 波长辐射体 = 300 / F / 4

这里F 是频率,单位兆赫兹。

300 / 444 / 4 = .1689 米或者或者169 毫米

在阵列的底部,我们将在同轴电缆上套入一个5/16英寸的铝管,并将其压接到天线馈电点的屏蔽层上。如果使用铜管,会更容易焊接。金属管的长度计算如下:

1/4 波长金属管 = 300 / F / 4 * V

这里F 是频率,单位兆赫兹。

V 是金属管的速率因子. (对于 5/16' 的管使用0.95)

300 / 444 / 4 * .95 = .1604 米或者 or 160 毫米

因为共线天线沿同轴电缆的屏蔽层有射频电流流过,有必要阻隔射频信号从电缆外层回流。所以在同轴电缆的下端套入3个FT50-43或几乎任何类似大小的磁环,如图3所示。磁环放置于距离阵列底端大约1/2波长处。使用同样的公式计算同轴线半波长长度。如果你愿意,此时,在天线上施加射频信号,将磁环滑动到同轴电缆上的合适位置,上下调整磁环位置直到驻波比最小。

完成共线天线的基本组装后,在地板或地面上施加小功率射频信号,此时应该观察到相对较低的SWR。一旦天线安装在空中,SWR将会再低得多。如果整个波段SWR超过2,则可能有断路或者短路问题。在继续之前必须处理好这些问题。所有的连接处用热缩管或者电工胶带包紧。

最后安装时,每三英寸用扎带将天线固定在木棒上。可能无法找到和天线一样长的木棒,可以用两根木棒末端用套管压接在一起。再次检查驻波比,确认没有断路或者短路。小心地将同轴电缆和木棒插入几英尺长的PVC管中,进行最终安装。由于有扎带,不需要使用垫片,但如果使用更大尺寸的管子,可能需要垫片。在pvc管的底部盖子上为同轴线钻一个孔,并在顶部也盖一个盖子。直到驻波比再次检查确认正常之前不要将盖子粘合,最后再粘合端盖和底部防水同轴电缆开口。在同轴端底部可使用任何类型的同轴连接器,但不要使用RG58/U作为您全部的馈线。使用一个低损耗的同轴电缆,如RG8/U,作为连接收发信机的主缆。别忘了所有的馈线接头都要做好防水。

如果8段1/2波长的同轴元件导致天线过长,你不喜欢(超过7英尺),那么可以使用4段1/4波长的同轴元件,但SWR可能略高(可在天线馈电点附加4条1/2波长垂直于地面的地线,以帮助降低SWR)。如果9 dB增益仍然不够,那么可将同轴元件的数量从8个增加到16个。但是那样你可能需要为天线打上拉线。虽然本文描述了一个70 CM的天线,但计算公式可以很容易地计算出6米、2米或1.5米的波段。许多测量单位都使用了毫米,但对于那些不熟悉公制系统的人,可以用毫米除以25.4来转换为英寸。安装好天线后,准备好收听你从未听过的电台和中继站吧。

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