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天線的最佳長度

發布時間:2011-10-21

天線是一種外形結構簡單、性能評價因素復雜的設備。描述天線特性的參量包括電波極化方式、電波方向圖、波瓣寬度、方向性系數、增益系數、輸入阻抗、輻射效率、中心頻點、信號頻寬等。參量指標優越的天線有利于提高電波信號質量,增強無線通聯效果。但是,在天線的實際設計和應用過程中,很難做到“魚肉和熊掌兼得”,即無法全面兼顧天線的眾多參量指標,必須根據實際情況,做到必要取舍。


對于業余無線電愛好者而言,選擇天線需要綜合考慮使用電波波段、通聯距離、通聯方向、使用場合、架設方式、成本費用等使用因素,以及輸入阻抗、頻帶寬帶、中心頻點、輸入功率、增益、駐波、方向圖和前后比等天線特性。
1、電波波段,是指天線輻射的電波信號處于哪個波段。每種天線都對應一定應用頻段和波段,不能跨波段使用單波段天線。在性能方面,單波段天線的性能一般優于多波段天線。
2、通聯距離,是根據通聯信號覆蓋范圍考慮選用何種天線類型。不同類型天線的輻射效率不同。在相同的條件情況下,定向天線(如八木天線)輻射效率高于全向天線。
3、通聯方向,是指選用天線時需要考慮通聯時的電波信號的發射/接收方位。單一方向通聯使用時,可以選用定向天線,提高通聯效果;不定方向通聯使用,則必須降低通聯效果而選用全向天線。

4、使用場合,主要是指天線的手持、車載、基地等使用方式。不同場合使用的天線都具有一定的場地應用特點,例如,手持機應選擇小巧靈活的天線,車載應選擇風阻小的天線,基地臺應選用效率高的天線。
5、架設方式,是指在選用天線時需要考慮用戶的架設場地、極化方向等因素。V形天線架設高度與波形長度有關;車載天線盡可能安裝在車頂中部;UV段八木天線要側立安裝,產生垂直極化電波。
6、成本費用,體現出業余無線電的“適度”精神。性能優越的品牌天線,其價格一般均較高,而自制天線雖然性能有欠缺,但費用低廉,因此架設無線電臺時,最好充分調研各種天線信息,做好費用預算。


7、輸入阻抗,主要是考慮系統連接時的天饋系統匹配問題,其涉及到電臺發射模塊、饋線及天線等設備。阻抗匹配優良的天饋系統,可以降低駐波值,減少電信號傳輸過程的損耗,提高通聯效果。
8、頻帶寬度,是指天線的工作頻率范圍,一般對應于中心頻點的上下對等頻率范圍。在中心頻點的頻帶范圍內,天線效率較高,增益較大。在短波通聯中,常應用天調以擴大頻帶寬帶,并使天線工作效果最佳。
9、中心頻點,是天線性能最好的工作頻點,此時天線效率最高、增益最大,駐波最小。對于業余無線電應用而言,應將常用頻率范圍的中間值定為天線的中心頻點。

10、輸入功率,是指天線所能承受的最大輸入功率。天線都有一定的輸入功率限制,因此,由電臺輸入至天線的功率不能超過天線最大承受功率,最好為其最大承受功率的2/3為宜。
11、方向圖,有助于分析信號的覆蓋及分析信號傳輸情況,提高通聯效果,尤其是在依靠天波和地波傳播信號的短波通聯時,必須根據天線架設的高度、波長等信息分析波形方向圖。
12、前后比,是指天線所產生電波的主瓣最大值與后瓣最大值之比,用于描述天線輻射電波能力的方向特性。天線的前后比值越高,發射時前方能量越集中,輻射電波信號越強。

此外,再次特別提醒大家,天饋系統的駐波值與天線效率之間沒有直接關系?!榜v波比越小,天線效率越好”、“駐波比越小,通聯效果越好”等觀點,都是片面的理解。
很多“火腿”在安裝制作自己的天線時,覺得天線越長,發射或接受信號的效果就越明顯。其實天線并不是越長越好,只有在最合適的范圍內,天線的作用才能發揮到最大。我們知道有一些參量可以影響到天線的發射或接收的特性,如方向,天氣,周邊環境,質量,安裝方法,壽命,噪聲溫度等。其中天線的長度也是一個很重要的因素。
那么,天線到底在什么長度時,才能達到最佳功效呢?
理論和實踐證明,當天線的長度為無線電信號波長的1/4時,天線的發射和接收轉換效率最高。因此,天線的長度將根據所發射和接收信號的頻率即波長來決定。只要知道對應發射和接收的中心頻率就可以用下面的公式算出對應的無線電信號的波長,再將算出的波長除以4就是對應的最佳天線長度。
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:求業余無線電臺的天線長度
已知業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
對應的最佳天線長度應為 0.69/4 等于0.1725米
當頻率為439MH時,大家可以將計算公式簡化為
波長=300/439
=0.683米
最佳天線長度為0.683米/4,等于0.17米

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