用于HF的5/8波长垂直天线

很多无线电爱好者都建立了自己的垂直天线。他们中的大多数倾向于坚持使用1/4或1/2波长尺寸的垂直天线。只有少数人建造一个5/8波长垂直天线。这是非常值得注意的,因为5/8具有最低的辐射角并且具有大约1dB的增益(与1/4和1/2垂直相比)。所以5/8应该是DXer最喜欢的选择。

为了说明天线长度的差异,我用不同的天线长度进行了几次模拟,而其他一切(材料,地面条件等)保持不变:

天线长度(波长) 增益[dBi] 辐射角度[度]
1/4 -0.2 27
1/2 0.3 19
5/8 1.6 16

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BA6QH经常在QRP通联中使用他的5/8波长垂直天线,并取得了令人瞩目的成绩。

计算

[图片]

矢量图显示电感如何匹配我们的15米天线的阻抗。红色矢量是天线阻抗,绿色是电感器阻抗,蓝色是两者的总和。

垂直本身只是一根简单的电线,沿纤维桅杆向上放置。长度取决于频率:

线长= 5/8 * v * c / f

其中v是导线的速度系数,c是真空中的光速(300.000 km / s),f是频率。我们可以将其简化为:

线长= 187500000 * v / f

天线阻抗(R + jX)仅取决于接地平面,但整体呈现容抗特性(负X)。要使用50欧姆同轴电缆为天线供电,需要匹配网络将天线阻抗转换为50欧姆(50 + j0)。

我们测量了15米天线的阻抗:53-j328欧姆。所以R = 53,X = -328。通过添加值为+ j328的电感器,总X变为0,阻抗将为53(+ j0)欧姆。这足够接近50欧姆,所以只需添加电感即可实现正确匹配。

要计算串联电感,我们使用这个着名的公式:

X = j * 2 * pi * f * L.

我们需要L,所以我们将这个公式转换成:

L = X /(j * 2 * pi * f)

现在我们填写值,在我们的例子中X(L)= 328和f = 21.2 MHz:

L = j * 328 /(j * 2 * 3.1416 * 21.2E + 6)
L = 2.46 uH

如果您的R明显高于50欧姆,您可以考虑添加L匹配将R转换为约50欧姆。有许多计算器(在线和软件)可用于确定所需的值

58_antenna_circuit

匹配天线:仅使用电感器,右侧使用额外的L匹配来转换实际阻抗。

施工

垂直本身可以由沿着纤维桅杆的一条线制成。如果你想要一个可以保持多年的更坚固的解决方案,你最好得到一些铝管和软管夹。无论如何,我们使用桅杆线。切割电线时,务必增加一些额外的长度。

地网取决于你的土壤,在潮湿的泥土中,一个简单的接地引脚就能完成这项工作。但在大多数情况下,您需要一些径向地网来创建一个人造地面,与天气和地面条件无关。径向的长度并不重要,不同的来源建议最小长度为0.3波长。对于我们的15和20米垂直线,我们为每个天线应用了16个径向,每个径向长约6米。

当天线竖立并且地平面就位时,请抓住天线分析仪或VNA。找到谐振频率。对于该频率,垂直是1/4波长。要确定此长度为5/8波长的频率,请将频率乘以2.5。这是工作频率。由于你的电线应该有点太长,切掉一些厘米并重新测量。重复此操作,直到导线具有正确的大小。

再次,抓住VNA的天线分析仪并测量天线的复阻抗(R + jX)。如上所述确定串联电感器的值(以及可选的L匹配的L和C)。使用LC仪表测量制作的电感值,并串接到阵子前。

使用VNA测量整个系统最后的复阻抗,应接近 50+j0 Ω。

自此,你将获得一副高增益、低仰角、投资小的天线,并且特别适用于便携使用。

40米波段7050 20米波段14270 15米波段21200 10米波段28200
常用频率 7050000 14270000 21200000 28200000
阵子长度(米) 25.8 12.7 8.6 6.4

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导线的速度系数取0.95-0.97,一般的铜导线均可。

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