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电容帽尺寸的确定方法

 联通手机用户 2023-04-13 发布于河北

可以按照下面过程来确定所需的电容帽尺寸。这部分的信息主要来自 Walter Schulz /K30QF在1978年9月份的 QST 杂志文章。缩短后的天线物理长度可用下面方程式得到:

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其中, h =长度,英寸

在这里,以一个缩短长度为0.167λ的7 MHz 天线为例, h =11808/7x0.167=282英寸,即等于23.48英尺。将垂直辐射体考虑为一个末端开路的传输线,则其阻抗与加载顶部是可以确定的,垂直天线的特征阻抗可用下面方程式得到:

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其中,

 In =自然对数

 h =长垂直辐射体长度(高度),英寸 

 d =辐射体直径,英寸

这个例子中垂直辐射体的直径为1英寸,

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总的顶部加载所需的电容性电抗由下面方程式得到:

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其中,

 X =电容性电抗,Ω

 Z₀=天线特征阻抗(由(6-4)计算得到)

 θ =电加载的数量,度

一个30°电容帽就是361/tan30°=625Ω,这个电容电抗值转换为电容量可以采用下面方程式:

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其中,

 C =电容量, pF 

 f 频率, MHz 

 Xc =电容电抗值,Ω

对于这个例子,所需的 C =10⁶/(2πx7x625)=36.4 pF ,可以取36 pF 。这里采用盘形的电容帽。电容量为36 pF 的加载帽,其大约直径可以从上文图1得到,大约40英寸。

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图1 球形、盘形和圆柱形构成的电容值是它们直径尺寸的函数,其中圆柱形假设它的长度与直径相等。

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图2 7MHz垂直天线的电容帽近照,使用了多根直径1/2英寸的辐条伸臂,各末端连接成环状。

图2中的骨架结构盘被设计成车轮状,6根长度20英寸,外径1/2英寸的铝管用作辐条,将每一根都等间隔地集中连接到中央,所有辐条的外端用一根14号(#14)铜线连接成一个环。注意到这个环会轻微增加加载帽的电容量,使得更加接近实芯盘。23.4英寸辐射体的顶端加上这个电容帽后,可以使得在7 MHz 发生λ/4的谐振。

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图3 缩短型垂直天线顶部(容性)和底部(感性)加载的比较。天线的谐振需要充分地地载。

制作完成后,对于所需频率的谐振,可能需要对辐射体长度或电容帽的尺寸做少许的调整。从图3可知,一个0.167λ高的辐射体的辐射电阻在没有加载时大约13Ω,在顶部加载后 Rʀ ≈25Ω,几乎增加一倍。

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