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T2FD -- 性能优异的接收天线

[日期:2007-06-22] 来源:  作者:佚名 [字体: ]

  
    如果对所有的短波 DXers 做一次调研来看看他们都用的是什么天线,我猜想大多数用的是长线天线,其次可能是商品化的斜拉天线和水平偶极子天线。
  然而,天线的流行程度并不说明其有优异的性能,虽然长线天线安装非常简单和廉价,但是极易受到电磁干扰,且相对于不同的接收频率,呈现了很宽的阻抗变化范围,难以与接收机取得匹配。





  这个端接的,倾斜的,折合的偶极子天线(T2FD) 虽然很少为人所知,但性能非常出色。与半波偶极子天线相比尺寸要小很多(60米波段天线大约有67英尺长),T2FD有增益高,频率覆盖宽和噪声低的优点。

  最早关于T2FD的讨论出现在1949年6月出版的QST(一本在业余无线电界非常上受欢迎的杂志)。更近一点的关于T2FD的文章发表于1984年5月的73杂志上。

  1988年的WRTH手册给出了T2FD天线的详细描述和图表,那一年的WRTH通讯稿提供了制作的资料。更多的细节发表在1989年的WRTH上。但是WRTH也出现了一些另人误解的或者不完全的信息,这些文章在后来被更正。

设计

  一些人称T2FD为“压扁的菱形”天线。T2FD具有一些与非谐振菱形天线相似的设计,但是理论上性能要差一些。虽然,T2FD在大多数频率上的性能很好,然而菱形天线可以做得更宽--事实上是不切实际的--在所有的SWBC波段上。

  T2FD本质上是一个两端折叠后用一个无感电阻连接的环型天线,传输线可以是300-600欧姆的扁馈线。

  由于扁馈线会被附近的金属物影响(落水管,金属窗框等等),更好的传输线是同轴电缆,并用balun做阻抗匹配

    T2FD具有5或6比1的频率特征,这意味着它可以有效工作在设计的最低频率到5或6倍的频率间。打个 比方,T2FD的设计最佳频率在4.9MHz,但可以工作在一直到25-29 MHz 的范围。事实上这个天线可以满意工作到75-90米的热带波段,但是效能没有专为75或90米设计的水平或三角天线那么好。

性能

  美国海军于1940年在加里佛尼亚的Long Beach对T2FD的发射和接收性能做了大量的测试。他们使用了一个Model TCC Navy 1KW 的发射机,频率范围从2.0 到 18.0 MHz。经过一年的使用,发现在所有的频率上T2FD的性能要优于各个波段的单独天线。

  在同样的时段,日本九州的电子局得出了类似的结果。他们的实验说明这个端接、斜拉、折合的偶极子天线性能要优于以前通常使用的“zepp”和半波偶极子天线。他们注意到这个天线的宽带特性,并且发现在不同的接收地点,使用T2PD后接收信号强度增加了4到8dB。

  我的体会是当条件只允许架设一根天线时,由于有宽带的特性,T2PD是最佳选择。另外相对于长线天线甚至于偶极子天线,它的抗干扰能力非常好。

终端电阻

  正如QST的文章提到的,终端电阻的取值是非常临界的。这个值取决于馈点的阻抗,通常还要大些。比如,如果使用300欧姆传输线(或者使用75欧姆的同轴电缆,4/1的balun),合适的值是390欧姆。如果使用600欧姆的传输线,650欧姆的值是最佳的。假如使用450欧姆的传输线,正确的值是500欧姆左右。我并不是太清楚为什么终端电阻的值要高于馈点的阻抗,也不清楚两者换算的公式。

  当馈点阻抗降低时,终端电阻取值变得更为临界。当使用低阻抗馈线时(包括直接和50欧姆同轴电缆连接),临界值在5欧姆以内(QST杂志没有给出使用低阻抗传输线时得精确的值)

  WRTH 有误,认为T2FD天线需要500欧姆的电阻和10:1的平衡-不平衡变压器,使用50欧姆的同轴电缆。其实并不是这种情况,尽管你使用这些参数天线会工作得很好,但是T2FD的推荐值是使用75欧姆的同轴电缆(RG-59 or RG-6),普通的4:1 baluun,和390欧姆的终端电阻

  电阻一定不能选用线绕型的,自感会很大程度上影响到效能。一个1/2到1瓦的碳质电阻就非常好(T2FD仅仅用来接收)。1988年的WRTH 通讯上指出T2FD的线必须使用3mm-5mm的纯铜线。其实线的直径和线的类型很少影响到T2FD的接收性能。你要考虑的主要是线的强度而不用关心直径的大小。

安装技巧

  T2FD比典型的水平偶极子天线有更多的部件。要保持两根平行导线之间的间隔的均匀度,还要考虑天线的坚固度,第一次吊升天线时T2FD就损坏了,我低估了线两端的张力,现在的T2FD已使用1-1.5年,使用了14股的冷延铜线。

  天线间隔的支撑棒可以是直径5/8" (最小值)的木棍,甚至是聚丙烯棒。在两端钻孔,以便电线通过。这些间隔棒不能损害线体,也不能滑动。

  非常有必要将终端电阻用一个塑料合保护起来,可以防止风雨。另外避免这个电阻受到线的张力。

  我推荐在分割棒的两端使用羊眼圈螺钉以供线体通过。很多无线电商店提供4:1的成品balun,您只需要将连接部分密封起来以防止水气侵入。同轴电缆的连接器最好选用PL259。

  插图说明了这样的构造,使用通常的4:1balun,390欧姆电阻合75欧姆同轴电缆。

T2FD尺寸的计算公式:

1.从一端到中心的A的长度是50000除以最低的操作频率(使用KHz)再乘3.28,结果单位用英尺表示

2.两条线体的间距B等于3000除以最低的操作频率(使用KHz)再乘3.28,结果单位用英尺表示

3.如果是非方向性的设计,斜拉角度是30度,但是在20-40度范围内是可接受的。

例子:设计一个3300kHz频率(90M)波段的天线


"A"
(50.000 / 3300) x 3.28
49.70 英尺

"B"
(3000 / 3300) x 3.28
2.98 英尺

天线的总长是 99.4 英尺 (2 x 49.7), 宽是2.98英尺 ("B").

完成这个天线总计需要用线为 204.76 英尺 (4 x 49.7) (2 x 2.98).

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