业余爱好者的正V天线、谐振巴伦的测试与总结
该用户不需要名字 2020-5-23原创 业余无线电

刚接触SDR,学习和总结一些关于天线的内容。这个接收系统,是为了接收NOAA的137MHz的模拟下行链路制作的。


首先是选择天线。在选择天线前,有几点是需要明确的。天线的S11回波损耗小不代表天线是合适的。阻抗没有匹配到接收端的天线基本是不合适的。天线只是整个系统中间的一环,还需要配合巴伦,匹配电路,传输线,滤波器,前放才能有最好的接收效果。选择正V天线的理由主要是:

  1. 在137MHz谐振的偶极天线,尺寸都能接受。

  2. 设计制作比较简单,能用手头的材料直接实现。

  3. 具有比较大的接收角度,适合快速过境的卫星。

  4. 具有完备的理论模型,适合进行学习。

  5. 能直接匹配到50欧姆,省略一个匹配电路(天调)。


正V天线的简单小结:它是DP(偶极)天线中的一员,是一种电流型的谐振天线。常用在天线理论最开始的模型推导中,是一种适合新手入门的天线。有各种开角,其中120度的开角就会带来50欧姆的阻抗。但是同时,它也是平衡天线,巴伦是必不可少的一部分(如果需要很好的表现),无法直接使用同轴线缆馈电。


馈电一直都是一个比较令人迷惑的部分,许多爱好者对巴伦和馈电不甚了解。所以我就整理了一些最简单的内容,来感性地理解。而详尽的技术分析则非常专业和复杂,我并没有那种能力。图片来自网络,是一个接入了同轴线缆的DP天线,可以看见电流会分布在同轴电缆的外皮上。而在DP天线的远场辐射推导上,并没有这些额外的电流。

简单的说,天线中有能量储存着,并进行谐振。本来这些能量应该全部位于两个振子上,而现在有部分能量分布到外皮上了。这就导致了远场的辐射产生变化,并且天线偏离原本设计的阻抗。当然谐振点主要还是由振子的长度决定的。



微信截图_20200522162234.png

(图片源自网络)

为了减少或者消除这种影响,馈电就需要被仔细地设计。而最为爱好者们接受的是电流扼流圈,就是谐振巴伦,和变压器巴伦。

微信截图_20200522162211.png

(图片源自网络)

我也给我的正V天线用同轴线绕了个扼流圈,它相当于一个电感来阻隔高频的电流。但是定量的描述它的影响并不是一件简单的事情。由于处在近场区,使用仿真会更好解释。


微信图片_20200522150339.jpg


下面是我对我制作的天线的测试结果:

新的振子直接用了黄铜制作,捡的。比较软好调节长度。通过鳄鱼夹连到线上。通过调节长度能很好地把它匹配到50欧姆。


微信截图_20200521190259.png


做了两个小实验来展示巴伦的效果。首先去掉巴伦,将绝缘外皮平行靠近连着同轴线中心的那个振子,相隔10cm左右,天线的阻抗明显变化。当然此时天线的辐射图样也会变化,不过我没有暗室来测量。然后加上巴伦,将巴伦后方的同轴线再次靠近,可以看见S11好了10dB,巴伦在发挥作用。


微信截图_20200521190206.png


微信截图_20200521190414.png




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