10米波段通讯天线的制作和架设

10米频段是HF频段中频率最高的频段，这个频段有着许多神奇的特性，在传播开放时由于电离层的衰减很小，即使只用很小的发射功率就能进行出人意料的远距离的通讯。10米频段因频率较高，天线的尺寸较小，容易自制和架设，而且制作所用的材料成本低廉，只要按照一定的要求进行制作、架设和调整，即可自制出与产品天线相媲美的天线。拥有一条性能良好的天线比选择一部性能优越的收发信机重要。在此笔者介绍四种容易制作，成本低廉，效果不错的天线。㈠1/2波长垂直天线这种天线的基本结构是把两条1/4波长振子上下垂直架设（如图一）。天线在水平面上是无方向性的，可以随时和360度各方向的电台通联。在垂直方向是约3～5度的低辐射角，天线收发的是垂直极化波，是一种适合作远距离DX通讯的天线。名称规格数量铝管直径15mm长2.5m2塑料管电工用PVC内径16mm长35cm1毛竹或木杆直径40mm长5m1铜螺丝4mmx25mm2线耳4mm用2U型夹与主杆直径对应6绝缘胶布馈线防水用若干扎带固定电缆用若干●制作天线所用的材料如表一所示，都是采用容易买到的廉价的东西，一般只要花上一个上午就可买齐。天线的支撑主杆采用约5米长的毛竹或木杆（主杆长一点对电波的辐射有利，但天线的机械强度会降低，要加拉线补强），毛竹要挑结实笔直的，若采用木杆最好要预先涂上几层油漆，以提高耐侯性。把铝管的一头按照图三中所示的部位和尺寸套着电工用PVC管钻洞。用铜螺丝把塑料管和两条铝管振子连接固定起来。注意PVC管的一边的孔是大一点的，以使螺丝头能与铝管接触。把同轴电缆分别抽出约20mm芯线和屏蔽线，分别焊上线耳。把同轴电缆的芯线接到准备架设在上面的铝管的铜螺丝上，把屏蔽线接到下面的铝管的铜螺丝上。用绝缘胶布缠绕在接头和同轴电缆上，使天线和电缆防水。用U型夹把铝管振子固定在主杆上，U型夹可以利用旧的电视天线上的。同时用扎带把电缆固定好。在铝管振子顶上安上一个瓶盖之类的盖子，防止雨水进入铝管振子里面。天线的材料也可以利用你手头上容易找到的东西代替。并且在架设时也可以依据实际情况进行变化。例如，若PVC塑料管不好找时，可以不用，只要使上下两根铝管振子相隔约5mm固定在主杆上，同轴电缆直接用铜螺丝和两振子端连接就行了（如图一中的示意图），只不过这样一来，天线的防水性能就会差一些，在下雨较小的地方估计影响不会很大。天线振子也可以用多种金属材料来替代，如铝型材、电工用铁穿线管、细铁水管和空调机铜管等等。U型夹可以用铁丝或尼龙绳等代替，只要能把振子结实地固定在主杆上就行。主杆也可以采用1寸铁水管，这时天线也可以如图二那样架设，天线振子和拉线构成上下1/4波长振子。拉线既有固定天线主杆的作用，又有作为天线地网的作用，拉线的绝缘子既可以用厚的环氧树脂板加工，也可以用后面介绍的方法用塑料管等绝缘材料制作，这样制作出来的天线同样工作得很好。而且，天线树立起来看起来就是十足专业天线的样子。●架设把各部分组装好以后，检查固定连接是否结实，之后找几个人帮忙，一起把主杆竖立起来。天线的架设地点对天线的性能很重要，应选择开阔无阻挡的地方（如楼顶、屋顶等），尽量避开高压线、电话线、电视天线、铁架或其他金属物体，以免互相干扰和影响。天线要尽可能地架高，以提高其效能。在天线未调整好之前，先虚固定或用人在下面撑着，等天线完全调整好以后，再对天线进行紧固定。一般若主杆靠墙固定，用两三个Ω型的铁卡分上中下三个地方固定，就能十分稳固了。若主杆没有稳固的依靠，就要先想办法固定主杆的底部使其不能移动，然后在用三到四条绝缘拉绳分别从三到四个方向把主杆拉稳。在放拉绳时要几个方向同时平均用力，否则主杆会因受力不均匀而折断，留一个人在主杆底监测主杆是否垂直兼作指挥，当同时把拉绳拉紧而且主杆垂直时，这时即使摇动主杆不会晃动，就可把拉绳固定。●调试这种天线的调整很简单，天线架设完成后，在机器输出端接上SWR表，通过调整上下振子的长度或者拉线振子的角度，对天线的驻波比（SWR）特性进行调整，使天线与馈线电缆获得良好的匹配，以提高天馈线系统的效率。㈡1/4波长缩短型天线在移动运用或架设地方狭窄，使用上面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，这样架设天线就成为一件非常令人伤脑筋的事情。因为在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DXQSO的梦想而设计的天线。这种天线的结构和原理如图四，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的抽头，用于对天线进行调整。若是打算把天线设置在固定的地方运用的话，也可以通过先试验确定加感线圈的圈数，就不用抽头，这样天线就更美观，耐候性也更好。●制作天线所用的材料如表二所示，理论上天线的振子越接近1/4波长，天线的效率越高，因此，在架设条件允许的话，铝管应尽量的长。买的铝管和塑料管最好选用使铝管能刚好插进塑料管的尺寸，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。先按照图五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，在塑料管外间绕约20圈，隔3圈做一个抽头（如图五），刮掉漆包线的绝缘层再焊上裸铜线。一般铝管振子越长，需要的线圈圈数就越小，当振子等于1/4波长（2.5米）时，就不需要加感线圈了。若要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。名称规格数量铝管直径15mm长约1.8m1塑料管电工用PVC内径16mm长30cm1漆包线直径1.2mm长约1m1铜螺丝4mmx25mm4铜螺丝4mmx20mm2线耳4mm用2U型夹与主杆直径对应1绝缘电线2mm长2.5m1鳄鱼夹切换线圈抽头用1●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度地伸出去，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（如图四），利用原有的凉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，接地的好坏会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（如图五的示意图）。另外，也可以把电缆的外屏蔽层接上一到两条2.5米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度张开，以不影响美观和他人为妙（如图四）。●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，若接地正常的话，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等。最后，还要确认一下所用的电缆是否50欧姆的。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。这种天线不单可以应用在10米频段，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，转换频段只要转换加感线圈的抽头就可以。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。㈢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，又或者需要避开某个方向的干扰的话，就可架设倒“V”型天线（如图六）。倒“V”型天线的水平方向辐射图是8字型的，天线在0和180度辐射最大；而在90和270度几乎没有辐射。倒“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。●制作天线所用的材料如表三所示，先把PVC塑料管裁好，因为它只是作为绝缘和支撑的功用，因此也可以利用手头的其他绝缘物代替。按图七的尺寸钻好洞。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，就完成了天线的馈电部分的制作。再用U型夹把塑料管馈电部分固定在主杆上（如图七所示）。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（如图六），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-不平衡转换器的话，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。绝缘子可以用其它绝缘材料制作，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时就没有问题。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4～6米长的毛竹或木杆（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。●架设名称规格数量绝缘电线直径2mm长约2.5m2塑料管电工用PVC内径16mm长15cm3尼龙绳直径1.75~2mm长7m2毛竹或木杆直径40mm长5m1铜螺丝4mmx25mm2线耳4mm用4U型夹与主杆直径对应6绝缘胶布馈线防水用若干扎带固定电缆用若干各部分安装完成后，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度）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；天线的两臂夹角应在90到120度之间，可以获得最佳的辐射效果，同时可获得与电缆的匹配。若夹角小于90度，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度，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2米以上。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补强，以提高天线的安全性，对此绝不能掉以轻心。●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，功率要尽量减少，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用真的剪短振子，而是把天线的端头缩短后缠绕捆绑起来就可以（如图七）。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