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GP天線的設(shè)計(jì)問題 —— 加感線圈

GP天線基本形式定型為 1/4 波長的加感天線

相信大家當(dāng)然和我一樣不會滿足于動手做一根6米波段或者10米波段的簡單1/4波長的GP，我打算做的是一根可以覆蓋20米以下的短波加感GP天線。或者應(yīng)該換成另外一種說法：14MHz以上的短波天線？呵呵，無論它應(yīng)該叫什么名字，既然要工作在10米甚至更低波段，就不得不需要用到加感線圈了。

基本原則：

一、加感天線的原則：加感線圈在整根天線中所處的相對位置越高，則效率越高。

    依據(jù)這個(gè)原則，對天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，原來線圈上方的拉桿天線是1米的，換成75CM；原來線圈下方支撐桿是120CM的，換成150CM的，以期得到線圈較高的相對位置。

二、使線圈的長度與直徑一致： 在全部其它條件相同的情況下，線圈的外貌比值 （ 長度對直徑的比值 ） 影響它的的Q 值。長度與直徑接近的時(shí)候有一個(gè)最佳點(diǎn)。不要用很長 （ 大于兩倍直徑 ）或很窄 （ 小于一半直徑 ） 的線圈。

    依據(jù)這個(gè)原則，線圈骨架直徑從 10MM 增加到 20MM，以期望得到比較高的線圈Q值。

三、天線是一寸長、一寸強(qiáng)的

依據(jù)這個(gè)原則，調(diào)整天線時(shí)保持線圈上方的拉桿天線處于最長狀態(tài)，僅僅依靠增、減線圈匝數(shù)來使天線諧振。

四、線圈上方振子長度調(diào)整是非常敏感的（相對線圈和下方振子長度）。

問題：

1、GP天線在中部加感時(shí)，線圈上、下方的振子哪個(gè)是天線功率的主要輻射部分？

按照原則一來解釋，應(yīng)該是主要依靠線圈下方振子向外輻射電磁波。因?yàn)樵谔炀€整體長度不發(fā)生變化的情況下，線圈位置提升所帶來的變化就是下方振子長度增加。這樣理解是否正確？

2、依照上述第四點(diǎn)來分析的話，在線圈上移之后，線圈上方振子縮短了，而對應(yīng)的下方振子有所增加，但是由于線圈上、下振子的敏感程度不同，理論上線圈部分應(yīng)該有所增加才能使天線重新諧振，這樣是正確的嗎？

幾點(diǎn)意見：

1、線圈的Q值大些比小些肯定要好，10mm的直徑有些小了。ARRL天線手冊上用的Loading Coil直徑都在50mm左右；

2、天線長度就做1/4波長的，不要考慮其他波長了。縮短時(shí)一樣沒效率，還增加了匹配的麻煩；

3、調(diào)試好的話，只更換加感線圈就可以各個(gè)波段使用。不過實(shí)際情況下可能要稍微調(diào)整上端的振子長度。

便攜GP天線第二版——增加15米波段測試通過，首先向配合我測試的 BG6AHU（安徽寧國市距離鄭州大約700KM） 表示深深的感謝，因?yàn)檫@也是我在15米波段的首通記錄。

以下是詳細(xì)的測試數(shù)據(jù)：

• 21.000MHz     ： 1.60 

• 21.050MHz     ： 1.60 

• 21.100MHz     ： 1.60 

• 21.150MHz     ： 1.60 

• 21.200MHz     ： 1.60 

• 21.250MHz     ： 1.60 

• 21.300MHz     ： 1.60 

• 21.350MHz     ： 1.60 

• 21.400MHz     ： 1.60 

• 21.450MHz     ： 1.60 

• 21.500MHz     ： 1.55 

測試環(huán)境：

• 底部支撐：15 CM； 

• 下半部分振子：30 CM *4； 

• 線圈（接線部分）：17 CM； 

• 上半部分拉桿天線：50 CM； 

• 線圈（導(dǎo)線部分）：150CM； 

• 地網(wǎng)：     7750px（250CM用于10米波段的+2根30CM跳線）；     

從上述測試數(shù)據(jù)來看，整體的駐波比有些偏高；在15米波段的高端有下降趨勢，理論上需要增長部分振子來調(diào)整振子的諧振頻率。

本打算進(jìn)一步對線圈尺寸進(jìn)行調(diào)整，讓拉桿天線在其最長長度時(shí)能諧振，以得到更好的發(fā)射效果，但是測試過程由于其他原因被迫中斷，只好暫時(shí)記錄上述信息，以備下次有機(jī)會調(diào)整天線時(shí)使用。

天線的縮短與加感

在很多時(shí)候，為了減少天線的占用空間，我們常常需要將天線的尺寸減少。那么怎樣在天線尺寸減少的情況下，天線仍然能準(zhǔn)確地產(chǎn)生諧振呢？這是我們下面討論的問題

一根短于1/4波長倍數(shù)的天線是呈容性的。 這是由于它不產(chǎn)生諧振而且其電流和電壓的合成相位關(guān)系與電容性電路的相位關(guān)系很相似的緣故。那么，我們可在天線上加一個(gè)電感來使天線產(chǎn)生諧振。一個(gè)偶極子天線，天線的兩臂小于1/4波長， 這時(shí)我們可在兩臂上分別接入一個(gè)電感使天線產(chǎn)生諧振。這兩個(gè)電感裝在離天線的接線端約幾公分位置比裝在臂的兩端效果更好，電感的大少可通過實(shí)驗(yàn)的方法獲得。例如，我們可通過測試天線的駐波比來獲得合適的加裝電感量的大少。

將一條長度為半波長的導(dǎo)線繞成螺旋形式，其效果和一條四分之一波長的天線相差無幾，這種設(shè)計(jì)稱為螺旋天線。由于這種天線很少能找到與之匹配的傳輸電纜，所以這種天線多用在不需要傳輸電纜的設(shè)備中，如手提電話、手持式無線對講機(jī)等。

通常我們稱1/4波長的天線為鞭狀天線。 這種天線也是一些小型的無線收發(fā)設(shè)備用得最多的一種天線。在實(shí)際應(yīng)用中由于受到體積的限制，往往天線的長度總是做成小于1/4波長的，所以要在天線上加電感，電感的加載方式有三種：1、底部加載，2、中部加載，3、頂部加載，每一種加載方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，從機(jī)械的角度看，底部加載最為理想，但是這種加載方式的輻射電阻很低而且由于大多數(shù)能量是從加載線圈輻射出來，因此效率比較低。中部加載的輻射電阻會增加，但在這種情況下會消耗掉電臺的許多功率

垂直架設(shè)的鞭狀天線只能接收垂直極化波，但有時(shí)我們可把1/4波長天線制成垂直和水平相結(jié)合的組合結(jié)構(gòu)天線。即既可接收垂直極化波又可以接收水平極化波，在這種情況下，我們可將垂直部分的長度做成大于1/4波長，使天線呈電感性， 然后在天線的頂部用一個(gè)十字形導(dǎo)線與垂直部分形成一個(gè)電容而使天線發(fā)生諧振

天線最佳長度是這樣算嗎？

當(dāng)天線的長度為無線電信號波長的1/4時(shí)，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高。 因此，天線的長度將根據(jù)所發(fā)射和接收信號的頻率即波長來決定。只要知道對應(yīng)發(fā)射和接收的中心頻率就可以用下面的公式算出對應(yīng)的無線電信號的波長，再將算出的波長除以4就是對應(yīng)的最佳天線長度。
頻率與波長的換算公式為：
波長=30萬公里/頻率
=300000000米/頻率 （得到的單位為米））
例：求業(yè)余無線電臺的天線長度
已知業(yè)余無線電臺使用的信號頻率為435MHz附近，其波長為:
波長= 300000公里/435MHz 
= 300000000/435000000
= 300/435
= 0。69米
對應(yīng)的最佳天線長度應(yīng)為 0。69/4 ，等于0。1725米
當(dāng)頻率為439MH時(shí)，將計(jì)算公式簡化為
波長=300/439
=0。683米
最佳天線長度為0。683米/4，等于0。17米