高增益四菱形无线数位电视接收天线制作

高增益四菱形无线数位电视接收天线制作中心频率为600MHz＋－－－－＋｜＿＿｜／＼＿＿Ｃ／Ｆ／４＊１。０１＝１２。６ｃｍ｜＼／｜｜／＼｜｜＼／｜｜／＼｜｜＼／｜｜／＼｜｜＼／｜｜｜＋－－－－＋辐射器距反射板约8.2cm细调之,至接收讯号最强反射板到五金行购镀锌铁网来作辐射器使用一般1.0的PVC单心电线绕製辐射体详图:／＼／＼／＼＼／＼／＼／此处交叉,但不短路／＼／＼／＼＼／＼／）（此处不交叉,形成＞＜,中央处接／＼5c2v同轴电缆,同轴电缆中心导体接一边／＼,外部导体接另一边＼／＼／＼／此处交叉,但不短路／＼／＼／＼＼／＼／＼／将5c2v同轴电缆接在处,直接往后透过铁丝网引出增益约有15dbi上下水平波束角约60度到70度之间利用PVC水管及木螺纹钉作为支撑骨架即可若还要提高增益,可再加装导波环四组＿＿＿＿／＼＿＿＿＿Ｃ／Ｆ／４＊０。８＝１０ｃｍ＼／／＼＼／／＼＼／／＼＼／每个导波环置放於辐射体前方约18cm处细调之,至信号最强加装一组(四个)导波环,增益可达17dbi上下加装导波环后,水平波束角会减小..辐射器或导波环的骨架固定例(此处以导波环为例):木螺纹钉｜︿｜＊／＊＼｜＜－此处绕线／｜｜＼－｜－／｜｜＼－。－／｜｜＼－／－－－＋－＋－－－＼－（。＊。）－＼－－－＋－＋－－－／－＼｜｜／＼｜｜／＼＼｜｜／。如此绕线就可以＼＊／＼｜＼在同一平面上｜﹀｜｜＼｜｜＊＼＊｜︿｜＊＼｜＼／＊＼－｜－－－－－＼＼－－－－／｜｜＼｜｜＼＼／｜｜＼－。－－－－－。－＼＼－－／｜｜＼＼。－／－－－＋－＋－－－＼－＼｜＼（。＊。）｜－＼－－－＋－＋－－－／－＊＼＼｜｜／＼｜｜／＼｜｜／＼＊／｜﹀｜︴︴︴︴此天线很适合安装在墙面上或绑在水塔侧边..若觉得您的接收讯号不佳,试试这个自製天线,我拿它在宜兰可以收到台北竹子山的讯号..------------------------------------------------------------------------------------------------------------------最初由Albert发表请教山贼兄这个天线目前使用的情况如何会不会华视与公视两台讯号强度差异太多中视的强度如何另C/F/4*1.01为何是乘1.01而不是乘1.0或0.97--------------------------------------------------------------------------------信号强度的差距,若排除天线频率响应的问题,主要是看转播站位置,距离及接收与发射天线的辐射涵盖图形,另直射波与反射波也会有所关係..在无线电领域,基本的评估方式如下(理想状况):Ri=Po-Co+Ao-92.4-20logD-20logF+Ar-CrRi:接收到的信号準位,单位dbmPo:发射机输出功率,单位dbmCo:发射机电波馈送电缆传输损失,单位dbAo:以接收者的位置观察,发射机天线在此角度的增益,单位dbi,通常发射天线增益会以最大增益方向角度的增益值来标示,但是以广播发射站而言,会因接收者位置的不同,相对於天线角度的不同,而呈现不同的增益..92.4:真空传播衰减常数,若频率单位改用MHz时,常数值则为32.4,因为20logF(Ghz)=60+20logF(MHz),同理,若距离单位改用公尺或英里,也是如此转换,我个人是喜欢用92.4的常数..D:接收点到发射点间的距离,单位公里F:所使用频率,单位GHzAr:接收器天线增益,单位dbi但若发射站位置不在该天线最大增益方向,记得扣除相对增益..Cr:接收器传输电缆传输损失,单位db以上式子是电波在真空中,理想状态下的传输,这裡要特别提到一点是,式子中,似乎频率越高,传输衰减越严重,故有些文章会如此描述,但实则不然,式子中频率越高,衰减越多是因为天线的长度随著所使用波长的缩短而缩短,故等效截收截面积跟著缩减的关係,也因为是面积,故用20log而不是10log..由此式子我们也可以知道,距离每增一倍,在其他条件都不变的情况下,接收信号準位少6db,故距离增一倍,若要维持相同的接收信号强度,除了增加功率6db外,就是要提昇天线系统Ao+Ar6db..这是理想状况的式子,在实际情况下,我们还会碰到障碍物所引起的绕射,反射等多重影响,这就用到夫累聂带的评估,这在以后有兴趣时,再来谈谈..至於为何要乘上1.01,主要是环型天线周长约略等於1.01~1.1波长时,虚数阻抗几近为零(天线谐振),此时其阻抗值约为100ohm,我们看这种天线结构,刚好主要是两个环型并接,故可得到50ohm的天线阻抗,虽然用在75ohm的接收系统时,因阻抗不完全匹配,其SWR会稍高,但因为是接收系统,没有发射机,故不必担心因阻抗不匹配而损坏发射机,更何况加上反射板时,天线整体会呈电感性,阻抗也会增加,用在75ohm的接收系统,不会有啥大问题..引用:--------------------------------------------------------------------------------最初由NVF发表不过有关式子的运算对大部分的人来说恐怕不是那麼容易了解,请问能否依这型天线作范本,实际算出接收DVB/T的尺寸,让大家可由实践并去推理式子的原理.另外此天线很适合使用双面PC版来製作,不过4个环状天线并连需要用电路匹配吗?--------------------------------------------------------------------------------单一组(四个环)的不须特别做阻抗匹配,但要再合併多个时就需要..这种利用两组环形天线并联,加上反射板的天线,记得好像是一位德国人发明的,因为效能良好,尤其是在UHF频带,製作也简单,水平波束角宽,且为水平极化,阻抗在50ohm附近,在UHF及微卫星通讯的业餘自製天线,常被採用..一个环形天线的圆週长等於所使用波长乘上1.01~1.1时,处於谐振状态,且等长线段涵盖最大截面积是呈现圆形,在此状况下,环形天线有效截面比dipole大,故约比dipole天线多出1db的增益,已知标準dipole天线增益为2.15dbi,故一组环形天线增益约为3.15dbi,当将两组环形并接时,截面积增一倍,增益加3db,再加上反射板,将朝后的能量往前送,增益再增一倍,故双环形天线加上反射板,增益可达3.15+3+3=9.15dbi,实作上可以利用调整到反射板的距离,将波束集中一些,故可获得约9~12dbi的天线增益;而四环形天线,环形数量比双环形多一倍,有效截面积多出将近一倍,故增益约可达12~15dbi..我们以4菱形天线来看其动作原理..假设馈电缆中心导体接天线右侧激励点,外部导体接天线左侧激励点,那麼呈现在天线的高频电波相位如下:０／＼↗↘２７０／＼９０＼／↖↙１８０＼／０／＼↙↖２７０／＼９０＼／↘↗此处接同轴电缆中心导体,定义相位为0度１８０）（０换言之另一侧相位就是180度,在经过四分↗↘之一波长的单边长度,电波延迟移相90度,／＼再经过四分之一波长单边长度,电波再移相＼／成为180度到左侧,从图面箭头路径可知,从↖↙上到下,所有天线激励均左右同相位,依天线＼／收发等效原理,接收天线所截收下来的电波,／＼在馈电点相位都一样,故波幅增加..↗↘但因为实际环週长是比所使用波长还长,再／＼考量导体传送电波时应有的波长缩短因子,＼／故实际上每经过单边长度后,电波延迟所呈↖↙现的相位增加比90度还多,故像这样的叠＼／接,以中心点起算到上下两端,以两个环形(一共四个)为限,再多也提昇不了多少增益,且当以此天线为发射天线的立场观之,较大部分的能量集中在靠近中央的两个环上,故若再增加叠接数量,提昇的效果非常有限..若还要再提昇增益,有几个方法:1.利用导波板(四个环):作用原理如同YAGI的导波器,在增加一组导波板时,增益约可增加3db,在天线方向上再增加导波板数量,适当调整距离间格,导波板数量每增一倍,增益多3db,而实际上如同YAGI的导波器,并不到3db那麼多,且有一定极限..下图是运用在2.45GHz的频率上,若要用在DVB-T的频带,记得换算波长:2.利用反射板:作用原理如同碟形天线的碟子一般,如图3.数个四菱形天线,利用功率分配合成网路,将每个天线的讯号合併在一起,在UHF带,因为有现成的分配合成器,且价位低廉,不像在SHF带那麼昂贵,建议直接购用现成的分配成器即可,就如同将两个YAGI天线叠接一般,须考量各个分支电缆长度,让每个天线所截收下来的信号,到达合併点时须为同相位,但因为４菱形天线的水平波束角相当宽,若想让天线最大增益方向不是在正前方时,可以增减各个分支电缆的长度,让在某方向的电波,经由各个天线接收下来到达合併点时能够同相..如下图,希望天线组增益最大方向是斜向左侧N度同相位的位置＼＼＼／各个天线所接收的电波相位,以最左边的＼＼／＼天线为零度来当基準,则＼＼／＼X=x/(C/F)*360＼＼／＼＼ｚ=电波路径长Y=y/(C/F)*360＼＼／＼ｙ＼Z=z/(C/F)*360↘／↘ｘ↘↘↘↘↘↘ＯＸＹＺ所使用的电缆长度－＋－－＋－－＋－－＋－c1.c2.c3.c4,须让电｜｜｜｜波传送到合併器时｜｜｜｜相位一样,那麼天线ｃ１｜ｃ２｜ｃ３｜ｃ４｜最大增益方向就会｜｜｜｜朝向左侧N度的位置＼＼／／,这种做法,就如同＼｜｜／相位阵列天线一般..＼｜｜／此处以c1的电缆出口＋－－－－－－－－－－－－－＋为0度,那麼c2相位｜｜延迟就是-X,C3为-Y｜｜C4为-Z,那麼电波到｜｜达合併器时,相位就｜｜会一样..另外要注意,一般VHF/UHF的功率合併分配器,其每组分支出口的相位有可能相差180度,譬如一分二(二合一),其两组输出相位可能刚好相反(视分配合成器的结构而定),须把此项因素考量进去,通常的做法是若发现此种现象,将天线馈电点位置左右互换即可..这裡要注意的是,电波在电缆中传送的速度较真空慢,故利用电缆长度来达到电波相位延迟,须先查表得知电波在该种电缆的波长缩减比例,以RG58来说,这个值约为0.66,换言之,300MHz的电波在真空中波长约为1M,该电波在真空中传输一公尺远的点,电压与原点同相,故利用一米长的RG58传输该电波,在电缆出口处的电波相位与电缆入口比较将会是L/(C/F*0.66)*360=1米/(光速/300MHz*0.66)*360=185.5度..而SHF因为频率高,一般市售VHF/UHF功率合成分配器(变压器结构)不适用,此时可以利用电缆来製作,大体上有两种方式,一是共振线法,一是叠接并接法,参考以下我以前写的网页:网页中的数值,是以50ohm阻抗的系统来举例,75ohm的系统也可用,只是共振线的取得较困难,尤其是1to2时,其共振线传输阻抗会是sqr(150*75)=106ohm及sqr(37.5*75)=53ohm两种数值,前者很难找到这样的电缆,后者倒是可以用rg58(50~52ohm);而1to4及叠接合併法则没这样的困扰..这裡顺带一提,使用共振线法,因为频率不同,共振线长度就需要不同,故共振线方式只能用在窄频带..而底下这张照片中的16菱形天线,就是利用叠接法将四组四菱形天线合併,故每两组天线的馈电点左右相反,而分支电缆长度都相同,故最大增益方向垂直於天线面,也就是朝向您的方向..这个天线排列方式,其水平波束角相当窄,约在10~20度之间,若全部以垂直方式来合併如同下图方式,则水平波束角与原4菱形同,但垂直波束角约只有3度:/\↓共16个\//\\//\\//\\//\\//\\//\\//\\/↑至於所製作出来的天线大小,请各位以天线单边长来绘图想像一下吧....当初我所製作的那个拿来收台北数位电视讯号的4x含一组导波,印象中高近90cm,厚近30cm(不做导波装置会薄很多),宽约30~4