天线是任何无线电通信系统不可缺少的重要部件。V/UHF波段使用的天线形式多种多样,通常可分为全方向性天线和定向天线两类,主要有螺旋天线、鞭状天线、套筒天线、直排天线及八木天线等。这些天线广泛应用于移动通信、卫星导航、广播电视等许多领域。本文为您介绍“Moxon”长方形天线的制作方法。
Moxon长方形天线
1952年英国的莫松(Les Moxon, G6XN )设计了一种简洁的长方形天线(即Moxon天线),他将二单元八木天线的有源振子和反射器的两端向内折弯一段形成一个矩形框,如图1所示。这种天线的增益和二单元八木天线相同,天线尺寸却减少了30%左右。最奇特的是这种简单的天线前后辐射比(F/B)高达20dB以上,这相当于7单元以上八木天线的F/B数值。前后辐射比大可有效地阻止来自后方的杂讯干扰,天线噪声更小。Moxon天线不仅能工作在VHF/UHF波段,还可以在短波及微波波段上使用。它的结构简单,频带特性好,是一款容易制作的定向天线。

确定天线尺寸
Moxon天线的长度可由专门的软件计算得出。首先到http://www.qsl.net/ac6la/moxgen.html下载MoxGen软件包,解压后运行moxgen.exe。如果计算机提示缺少“Comdlg32.ocx”,可在该页面中继续下载MoxGen With OCX软件包,解压后运行Setup.exe,Moxon天线计算程序便可以使用了(见图2)。

MoxGen使用很简单。以2m波段为例,在频率栏(Frquency)中输入天线的中心频率145MHz,线材尺寸(Wire size)中填入管径大小8mm,点击计算按钮(Calculate),天线的各部分尺寸便会计算出来。使用计算程序时要注意,线材尺寸的单位最好选用毫米,计算结果的单位(Results Units)也要选用毫米(Millimeters)或米(Meters)。
准备材料
按照表1 准备好制作材料。有源振子和反射器选用Φ6~10mm的铜管或铝管,选择不同粗细的管材,天线尺寸也会有所不同。固定振子的塑料板稍厚一些,要有一定的机械强度。主支撑杆用PP-R硬塑料管。电缆选用Φ3mm(或Φ5mm)50Ω的同轴电缆。M型插座、U型卡很容易买到,内径正好是8mm的塑料套管可能比较难找,多跑几家五金、塑料制品商店看看。

制作过程
材料收集好后,便可以开始动手制作天线了。先按图3的尺寸将铜管锯成三段,长度分别是453mm、453mm和1027mm,向管内填实干沙子,用台钳夹住弯成直角,然后在塑料板上确定好U型卡和M型插座的位置,钻好孔。有源振子和反射器折弯部分套上塑料管后,放在塑料板上用U型卡夹紧(图4、图5)。有源振子馈电点之间的距离约20mm,组装前馈电点处先上好锡,便于和M座连接。 Moxon天线的阻抗接近50Ω,电缆与天线间可不加转换器,直接相连。



从M座引出的电缆线空绕几圈扎紧固定在塑料支撑板上,如图6所示,这在一定程度上可抑制高频电流流向电缆屏蔽层外部,改善馈线与天线的失配情况。

架设天线
制作完成的天线可以固定在楼顶或阳台上。VHF/UHF波段通信多为垂直极化方式,架设时天线方框平面应垂直地面,从反射器指向有源振子的方向是天线的辐射方向,即通联电台的方向。在楼上用膨胀螺丝固定好角钢,调整好天线的方向并用U型卡固定住(图7),天线须高出楼顶平台2m以上,最后用防水胶带裹住M型插头,U型卡螺帽上抹一点黄油,防止日久生锈。

接上驻波表测试一下天线的驻波比。图8是天线完成后驻波比的测量结果,可以看出驻波最小时的频率和设计值是吻合的。

文/徐辉