二、 1/4波长缩短型天线
在移动运用或架设地方狭窄的情况下,使用上期介绍的全尺寸天线就显得庞大;一些住在楼房的业余无线电爱好者,由于种种原因不能在楼顶上架设天线,而钢筋水泥楼房的室内是无法收发信号的。所以,可能的办法是从阳台或窗口伸出小型的天线进行QSO。1/4波长缩短型天线就是让这些HAM也能实现DX QSO的梦想而设计的天线。
这种天线的结构和原理见图4,它是把原来1/4波长的振子缩短,并在振子的端部加入一个加感线圈,使得缩短后的天线的电气长度与原来相等,而另一半振子通过接地实现。加感线圈上设置了若干个抽头,用于对天线进行调整。若是把天线设置在固定的地方运用,也可以先通过试验确定加感线圈的圈数,不用抽头,这样天线就更美观,耐候性也更好。

1. 制作
天线所用的材料如表2所示,理论上天线的振子越接近1/4波长,天线的效率越高,因此,若架设条件允许,铝管应尽量加长。买的铝管和塑料管的尺寸最好选用使铝管能刚好插进塑料管,这样不但加工方便,也使制作成的天线机械强度高。若打算把天线作移动运用时,铝管可以用拉杆天线代替。先按照图5所示的尺寸加工铝管和塑料管。加工完成后就开始绕线圈,把漆包线一头去掉绝缘层并用铜螺丝固定,在塑料管外面绕约20圈,隔3圈做一个抽头(见图5),刮掉漆包线的绝缘层再焊上裸铜线。一般铝管振子越长,需要的线圈圈数越小,当振子等于1/4波长(2.5m)时,就不需要加感线圈了。为提高加感线圈的耐候性,当线圈制作完成后,在线圈外涂上环氧树脂,若加感线圈没有抽头,也可用热缩胶管密封。铝管振子与线圈用预先焊好线耳的绝缘导线连接。

2. 架设
为了使天线产生最大的效能,注意配合自己的阳台或窗口,天线要尽量架设在远离建筑物的位置。天线可以斜上45°伸出去,当在上面没有阻挡时可以垂直地设置,也可以水平地伸出去(见图4),利用原有的晾衣架来固定本天线是个好办法。由于这种天线属于接地型的天线,接地的好坏直接决定天线的性能和辐射效果,但要在阳台或窗口上装置真正的接地是不容易也是不现实的。可以试试利用阳台的栏杆或窗口的金属部分来代替接地看看。在靠近天线馈电点的地方钻一个小洞,用自攻螺丝把电缆的外屏蔽层接上,最好外屏蔽层焊个线耳,这样就可使连接既方便又牢固。连接好以后,要进行防水处理,防止日后生锈造成许多麻烦(见图5)。另外,也可以把电缆的外屏蔽层接上一到两条2.5m长的电线来代替高频接地,电线要尽量拉直,与天线振子成90°到130°张开,以不影响美观和他人为妙。
3. 调试
首先,接上SWR表,一边改变加感线圈抽头的连接,一边测量天线的驻波比,若接地正常,驻波比应该可以下降到非常低的值。当调试到最低点仍嫌驻波比太大或者驻波比无法调小时,就说明接地有问题。检查电缆的外屏蔽层和接地的连接是否可靠,作地线的电线伸展得是否足够,天线的周边是否有金属物的影响等。最后,还要确认一下所用的电缆是否50Ω的。若在没有驻波比测试仪器的情况下,只能根据接收效果来粗略调整,因为天线具有收发两重性,接收效果好的天线,发射效果也是好的(当然反过来也是一样的)。把接收机调到灵敏度最高,调整加感线圈抽头,使接收到的噪声或信号最强(最好能请本地的HAM发射信号协助调试),然后试改变作地线的电线位置或与天线所成的角度,寻找信号最强点。试发射信号,请本地的HAM确认你的信号强度,不断调整加感线圈抽头和地线位置直至对方接收到信号最强点。
这种天线不仅可以应用在10m频段,通过增加或减少加感线圈的圈数,还可以使天线工作于其他的业余频段。当调试熟练后,转换频段只要变换加感线圈的抽头即可。要获得精细的调谐,就要制作更多的抽头,或者采用天线调谐器。
三、 倒“V”型天线
垂直天线是没有方向性的,能够接收四面八方的信号包括干扰噪声等。如果希望常与某个方向的电台进行通讯,又需要避开某个方向的干扰,就可架设倒“V”型天线(见图6)。倒“V”型天线的水平方向辐射图是8字型的,天线在0°和180°辐射最大;而在90°和270°几乎没有辐射。例“V”型水平天线收发的是水平极化波,而一般地面上的干扰大多表现为垂直极化波。因此,倒“V”型水平天线的接收噪音和抗干扰性能比垂直天线好。倒“V”型天线在性能上可能不如水平1/2波长偶极天线好,但这种天线所用的支撑主杆只用一根,安装架设相对比较方便,调整也相对容易。

1. 制作
天线所用的材料如表3所示,先把PVC塑料管裁好,因为它只是作为绝缘和支撑,也可以利用手头的其他绝缘物代替。按图7的尺寸钻好洞。因振子并不太长,因此振子采用较粗的2mm绝缘导线制作,当然也可以用裸铜线或裸铁线等代替。把作振子的绝缘电线焊上线耳,穿过塑料管上的洞打结固定好,把电缆和振子拉线连接好,做好防水措施后,就完成了天线馈电部分的制作。再用U型夹把塑料管馈电部分固定在主杆上(如图7所示)。绝缘电线的另一端穿过作绝缘子的塑料管后,先假固定,不要扎死结,以方便以后进行调整。导线可以先预留长一些,这样就可避免发现振子短了以后要接长导线。在靠近天线馈电点的地方,把电缆以80mm的直径绕成一个约9圈的线圈(如图6),作为平衡-不平衡转换器,然后固定在主杆上。当然也可以采用产品的平衡-不平衡转换器,甚至不用。不过若不用平衡-不平衡转换器,在电缆的屏蔽层外就有高频电流流过而产生寄生辐射,不但扰乱天线的辐射方向图,同时会引起TVI(对电视机的干扰)等干扰。绝缘子可以用其他绝缘材料制作,也可以干脆不用,用作拉线的尼龙绳直接打结绑住振子端头,只是这种做法其耐久性差一点,但用作移动运用临时架设就没有问题。振子的拉线最好采用金属以外的材料,以免拉线影响天线的辐射。主杆采用4~6m长的毛竹或木杆(主杆不能过短,否则辐射效果会大打折扣)。主杆也有用铁水管的,但据说金属的主杆对天线的方向图稍有影响,我没有认真比较过差别。

2. 架设
各部分安装完成后,小心竖立起主杆,然后固定好主杆的底部。慢慢向两边拉开振子线,最好一个人拉一边的振子,一个人扶住主杆并察看主杆的垂直情况。振子拉好后先进行假固定,等完全调整好后再对拉绳进行紧固。两边振子应尽量在一个平面上(成180°)拉开,这个平面应正对着你欲通联的方向。同时两边振子与主杆所成的夹角应尽量相等;天线的两臂夹角在90°到120°之间,可以获得最佳的辐射效果,并可获得与电缆的匹配。若夹角小于90°,两臂的辐射会部分抵消,使天线的辐射性能变差。若夹角大于120°,天线将变成水平偶极天线的性能。振子端离地面或楼面的距离应在2m以上。若振子两端太靠近地面(楼面),会产生电容效应,地面(楼面)会吸收损耗一部分电波。当主杆竖立垂直并拉好振子后,发现主杆不牢靠,应在主杆的适当地方加尼龙绳等绝缘材料拉线进行加强,以提高天线的安全性,绝不能掉以轻心。
3. 调试
制作天线振子的导线可以预留长一些,在两端捆绑时留出一点线头。天线架设完成后,接上SWR表大致测试一下天线的SWR,调整发射频率,确定天线的谐振频率,在发射信号调试天线时,功率要尽量减小,以免造成干扰和损坏发射管。若天线的谐振频率偏低,可适当缩短振子的长度或使天线两臂的夹角增大。缩短振子的长度时并不真的剪短振子,而是把天线的端头缩短后缠绕捆绑起来(见图7)。当发现天线的频率偏高时,还可以放松出来。这样,经过逐步地修整,可使天线的SWR最小。
当天线没有加入平衡-不平衡转换器或电缆自制的平衡-不平衡转换器的圈数不足时,会出现两臂振子的长度不相等,天线的SWR才能调好的现象。
天线调整测试时,人应远离天线,否则天线调整的结果会不准确。天线调试完成后,紧固好天线的固定点,确保天线牢固可靠。
下期,我们为您介绍最后一种天线的制作、架设与调试。
(吴国光)