10米波段通訊天線的製作和架設

名稱:10米波段通訊天線的製作和架設
10米頻段是HF頻段中頻率最高的頻段，這個頻段有著許多神奇的特性，在傳播開放時由於電離層的衰減很小，即使只用很小的發射功率就能進行出人意料的遠距離的通訊。10米頻段因頻率較高，天線的尺寸較小，容易自製和架設，而且製作所用的材料成本低廉，只要按照一定的要求進行製作、架設和調整，即可自制出與產品天線相媲美的天線。擁有一條性能良好的天線比選擇一部性能優越的收發信機重要。在此筆者介紹四種容易製作，成本低廉，效果不錯的天線。

㈠1/2波長垂直天線
這種天線的基本結構是把兩條1/4波長振子上下垂直架設（如圖一）。天線在水平面上是無方向性的，可以隨時和360度各方向的電台通聯。在垂直方向是約3～5度的低輻射角，天線收發的是垂直極化波，是一種適合作遠距離DX通訊的天線。
名稱
規格
數量
鋁管
直徑15mm長2.5m
2
塑料管
電工用PVC內徑16mm長35cm
1
毛竹或木杆
直徑40mm長5m
1
銅螺絲
4mm x 25mm
2
線耳
4mm用
2
U型夾
與主桿直徑對應
6
絕緣膠布
饋線防水用
若干
扎帶
固定電纜用
若干

●製作
天線所用的材料如表一所示，都是採用容易買到的廉價的東西，一般只要花上一個上午就可買齊。天線的支撐主桿採用約5米長的毛竹或木杆（主桿長一點對電波的輻射有利，但天線的機械強度會降低，要加拉線補強），毛竹要挑結實筆直的，若採用木杆最好要預先塗上幾層油漆，以提高耐侯性。把鋁管的一頭按照圖三中所示的部位和尺寸套著電工用PVC管鑽洞。用銅螺絲把塑料管和兩條鋁管振子連接固定起來。注意PVC管的一邊的孔是大一點的，以使螺絲頭能與鋁管接觸。把同軸電纜分別抽出約20mm芯線和屏蔽線，分別焊上線耳。把同軸電纜的芯線接到準備架設在上面的鋁管的銅螺絲上，把屏蔽線接到下面的鋁管的銅螺絲上。用絕緣膠布纏繞在接頭和同軸電纜上，使天線和電纜防水。用U型夾把鋁管振子固定在主桿上，U型夾可以利用舊的電視天線上的。同時用扎帶把電纜固定好。在鋁管振子頂上安上一個瓶蓋之類的蓋子，防止雨水進入鋁管振子裡面。
天線的材料也可以利用你手頭上容易找到的東西代替。並且在架設時也可以依據實際情況進行變化。例如，若PVC塑料管不好找時，可以不用，只要使上下兩根鋁管振子相隔約5mm固定在主桿上，同軸電纜直接用銅螺絲和兩振子端連接就行了（如圖一中的示意圖），只不過這樣一來，天線的防水性能就會差一些，在下雨較小的地方估計影響不會很大。天線振子也可以用多種金屬材料來替代，如鋁型材、電工用鐵穿線管、細鐵水管和空調機銅管等等。U型夾可以用鐵絲或尼龍繩等代替，只要能把振子結實地固定在主桿上就行。主桿也可以採用1寸鐵水管，這時天線也可以如圖二那樣架設，天線振子和拉線構成上下1/4波長振子。拉線既有固定天線主桿的作用，又有作為天線地網的作用，拉線的絕緣子既可以用厚的環氧樹脂板加工，也可以用後面介紹的方法用塑料管等絕緣材料製作，這樣製作出來的天線同樣工作得很好。而且，天線樹立起來看起來就是十足專業天線的樣子。

●架設
把各部分組裝好以後，檢查固定連接是否結實，之後找幾個人幫忙，一起把主桿豎立起來。天線的架設地點對天線的性能很重要，應選擇開闊無阻擋的地方（如樓頂、屋頂等），盡量避開高壓線、電話線、電視天線、鐵架或其他金屬物體，以免互相干擾和影響。天線要儘可能地架高，以提高其效能。在天線未調整好之前，先虛固定或用人在下面撐著，等天線完全調整好以後，再對天線進行緊固定。一般若主桿靠牆固定，用兩三個Ω型的鐵卡分上中下三個地方固定，就能十分穩固了。若主桿沒有穩固的依靠，就要先想辦法固定主桿的底部使其不能移動，然後在用三到四條絕緣拉繩分別從三到四個方向把主桿拉穩。在放拉繩時要幾個方向同時平均用力，否則主桿會因受力不均勻而折斷，留一個人在主桿底監測主桿是否垂直兼作指揮，當同時把拉繩拉緊而且主桿垂直時，這時即使搖動主桿不會晃動，就可把拉繩固定。
●調試
這種天線的調整很簡單，天線架設完成後，在機器輸出端接上SWR表，通過調整上下振子的長度或者拉線振子的角度，對天線的駐波比（SWR）特性進行調整，使天線與饋線電纜獲得良好的匹配，以提高天饋線系統的效率。

㈡1/4波長縮短型天線
在移動運用或架設地方狹窄，使用上面介紹的全尺寸天線就顯得龐大；一些住在樓房的業餘無線電愛好者，由於種種原因不能在樓頂上架設天線，這樣架設天線就成為一件非常令人傷腦筋的事情。因為在鋼筋水泥樓房的室內是無法收發信號的。所以，可能的辦法是從陽台或窗口伸出小型的天線進行QSO。1/4波長縮短型天線就是讓這些HAM也能實現DX QSO的夢想而設計的天線。
這種天線的結構和原理如圖四，是把原來1/4波長的振子縮短，並在振子的端部加入一個加感線圈，使得縮短后的天線的電氣長度與原來相等，而另一半振子通過接地實現。加感線圈上設置了若干的抽頭，用於對天線進行調整。若是打算把天線設置在固定的地方運用的話，也可以通過先試驗確定加感線圈的圈數，就不用抽頭，這樣天線就更美觀，耐候性也更好。

●製作
天線所用的材料如表二所示，理論上天線的振子越接近1/4波長，天線的效率越高，因此，在架設條件允許的話，鋁管應盡量的長。買的鋁管和塑料管最好選用使鋁管能剛好插進塑料管的尺寸，這樣不但加工方便，也使製作成的天線機械強度高。若打算把天線作移動運用時，鋁管可以用拉杆天線代替。先按照圖五所示的尺寸加工鋁管和塑料管。加工完成後就開始繞線圈，把漆包線一頭去掉絕緣層並用銅螺絲固定，在塑料管外間繞約20圈，隔3圈做一個抽頭（如圖五），刮掉漆包線的絕緣層再焊上裸銅線。一般鋁管振子越長，需要的線圈圈數就越小，當振子等於1/4波長（2.5米）時，就不需要加感線圈了。若要提高加感線圈的耐候性，當線圈製作完成後，在線圈外塗上環氧樹脂，若加感線圈沒有抽頭，也可用熱縮膠管密封。鋁管振子與線圈用預先焊好線耳的絕緣導線連接。
名稱
規格
數量
鋁管
直徑15mm長約1.8m
1
塑料管
電工用PVC內徑16mm長30cm
1
漆包線
直徑1.2mm長約1m
1
銅螺絲
4mm x 25mm
4
銅螺絲
4mm x 20mm
2
線耳
4mm用
2
U型夾
與主桿直徑對應
1
絕緣電線
2mm長2.5m
1
鱷魚夾
切換線圈抽頭用
1
●架設
為了使天線產生最大的效能，注意配合自己的陽台或窗口，天線要盡量架設在遠離建築物的位置。天線可以斜上45度地伸出去，當在上面沒有阻擋時可以垂直地設置，也可以水平地伸出去（如圖四），利用原有的涼衣架來固定本天線是個好辦法。由於這種天線屬於接地型的天線，接地的好壞會決定天線的性能和輻射效果，但要在陽台或窗口上裝置真正的接地是不容易也是不現實的。可以試試利用陽台的欄杆或窗口的金屬部分來代替接地看看。在靠近天線饋電點的地方鑽一個小洞，用自攻螺絲把電纜的外屏蔽層接上，最好外屏蔽層焊個線耳，這樣就可使連接既方便又牢固。連接好以後，要進行防水處理，防止日後生鏽造成許多麻煩（如圖五的示意圖）。另外，也可以把電纜的外屏蔽層接上一到兩條2.5米長的電線來代替高頻接地，電線要盡量拉直，與天線振子成90到130度張開，以不影響美觀和他人為妙（如圖四）。
●調試
首先，接上SWR表，一邊改變加感線圈抽頭的連接，一邊測量天線的駐波比，若接地正常的話，駐波比應該可以下降到非常低的值。當調試到最低點仍嫌駐波比太大或者駐波比無法調小時，就說明接地有問題。檢查電纜的外屏蔽層和接地的連接是否可靠，作地線的電線伸展得是否足夠，天線的周邊是否有金屬物的影響等等。最後，還要確認一下所用的電纜是否50歐姆的。若在沒有駐波比測試儀器的情況下，只能根據接收效果來粗略調整，因為天線具有收發兩重性，接收效果好的天線，發射效果也是好的（當然反過來也是一樣的）。把接收機調到靈敏度最高，調整加感線圈抽頭，使接收到的雜訊或信號最強（最好能請本地的HAM發射信號協助調試），然後試改變作地線的電線位置或與天線所成的角度，尋找信號最強點。試發射信號，請本地的HAM確認你的信號強度，不斷調整加感線圈抽頭和地線位置直至對方接收到信號最強點。
這種天線不單可以應用在10米頻段，通過增加或減少加感線圈的圈數，還可以使天線工作於其他的業餘頻段。當調試熟練后，轉換頻段只要轉換加感線圈的抽頭就可以。要獲得精細的調諧，就要製作更多的抽頭，或者採用天線調諧器。

㈢倒「V」型天線
垂直天線是沒有方向性的，能夠接收四面八方的信號包括干擾雜訊等。如果希望常與某個方向的電台進行通訊，又或者需要避開某個方向的干擾的話，就可架設倒「V」型天線（如圖六）。倒「V」型天線的水平方向輻射圖是8字型的，天線在0和180度輻射最大；而在90和270度幾乎沒有輻射。倒「V」型水平天線收發的是水平極化波，而一般地面上的干擾大多表現為垂直極化波。因此，倒「V」型水平天線的接收噪音和抗干擾性能比垂直天線好。倒「V」型天線在性能上可能不如水平1/2波長偶極天線好，但這種天線所用的支撐主桿只用一根，安裝架設相對比較方便，調整也相對容易。

●製作
天線所用的材料如表三所示，先把PVC塑料管裁好，因為它只是作為絕緣和支撐的功用，因此也可以利用手頭的其他絕緣物代替。按圖七的尺寸鑽好洞。因振子並不太長，因此振子採用較粗的2mm絕緣導線製作，當然也可以用裸銅線或裸鐵線等代替。把作振子的絕緣電線焊上線耳，穿過塑料管上的洞打結固定好，把電纜和振子拉線連接好，做好防水措施后，就完成了天線的饋電部分的製作。再用U型夾把塑料管饋電部分固定在主桿上（如圖七所示）。絕緣電線的另一端穿過作絕緣子的塑料管后，先假固定，不要扎死結，以方便以後進行調整。導線可以先預留長一些，這樣就可避免發現振子短了以後要接長導線。在靠近天線饋電點的地方，把電纜以80mm的直徑繞成一個約9圈的線圈（如圖六），作為平衡-不平衡轉換器，然後固定在主桿上。當然也可以採用產品的平衡-不平衡轉換器，甚至不用。不過若不用平衡-不平衡轉換器的話，在電纜的屏蔽層外就有高頻電流流過而產生寄生輻射，不但擾亂天線的輻射方向圖，同時會引起TVI（對電視機的干擾）等干擾。絕緣子可以用其它絕緣材料製作，也可以乾脆不用，用作拉線的尼龍繩直接打結綁住振子端頭，只是這種做法其耐久性差一點，但用作移動運用臨時架設時就沒有問題。振子的拉線最好採用金屬以外的材料，以免拉線影響天線的輻射。主桿採用4～6米長的毛竹或木杆（主桿不能過短，否則輻射效果會大打折扣）。主桿也有用鐵水管的，但據說金屬的主桿對天線的方向圖稍有影響，我沒有認真比較過差別。
●架設
名稱
規格
數量
絕緣電線
直徑2mm長約2.5m
2
塑料管
電工用PVC內徑16mm長15cm
3
尼龍繩
直徑1.75~2mm長7m
2
毛竹或木杆
直徑40mm長5m
1
銅螺絲
4mm x 25mm
2
線耳
4mm用
4
U型夾
與主桿直徑對應
6
絕緣膠布
饋線防水用
若干
扎帶
固定電纜用
若干
各部分安裝完成後，小心豎立起主桿然後固定好主桿的底部。慢慢向兩邊拉開振子線，最好一個人拉一邊振子，一個人扶住主桿並察看主桿的垂直情況。振子拉好后先進行假固定，等完全調整好后再對拉繩進行緊固。兩邊振子應盡量在一個平面上（成180度）拉開，這個平面應正對著你欲通聯的方向。同時兩邊振子與主桿所成的夾角應盡量相等；天線的兩臂夾角應在90到120度之間，可以獲得最佳的輻射效果，同時可獲得與電纜的匹配。若夾角小於90度，兩臂的輻射會部分抵消，使天線的輻射性能變差。若夾角大於120度，天線將變成水平偶極天線的性能。振子端離地面或樓面的距離應在2米以上。若振子兩端太靠近地面（樓面），會產生電容效應，地面（樓面）會吸收損耗一部分電波。當主桿豎立垂直並拉好振子后，發現主桿不牢靠，應在主桿的適當地方加尼龍繩等絕緣材料拉線進行補強，以提高天線的安全性，對此絕不能掉以輕心。
●調試
製作天線振子的導線可以預留長一些，在兩端捆綁時留出一點線頭。天線架設完成後，接上SWR表大致測試一下天線的SWR，調整發射頻率，確定天線的諧振頻率，在發射信號調試天線時，功率要盡量減少，以免造成干擾和損壞發射管。若天線的諧振頻率偏低，可適當縮短振子的長度或使天線兩臂的夾角增大。縮短振子的長度時並不用真的剪短振子，而是把天線的端頭縮短后纏繞捆綁起來就可以（如圖七）。當發現天線的頻率偏高時，還可以放鬆出來。這樣，經過逐步地修整，可使天線的SWR最校當天線沒有加入平衡-不平衡轉換器或電纜自製的平衡-不平衡轉換器的圈數不足時，會出現兩臂振子的長度不相等，天線的SWR才能調好的現象。
天線調整測試時，人應遠離天線，否則天線調整的結果不準確。天線調試完成後，緊固好天線的固定點，確保天線牢固可靠。

㈣框型天線
框型天線不但有方向性，而且比偶極天線的增益高，因此接收和發射的效能更好。框型天線天線的周長約為1個波長，橫向支撐是用鋁管製作，為了左右絕緣，用PVC塑料管支撐饋電部分，縱向振子是用直徑2mm絕緣電線製作，調整線的長度可以使天線SWR降低（天線總體安裝圖如圖八所示）。框型天線的饋電和倒「V」型天線一樣是平衡的，所以在與50Ω同軸電纜連接時，要進行平衡-不平衡轉換。這種天線等效為兩條1/4波長垂直天線，水平面的方向性為尖尖的8字型。
●製作
天線所用的材料如表四所示，都是垂手可得的平常物品。購買材料時要注意鋁管的外徑和PVC塑料管的內徑配合。按照圖紙的尺寸加工鋁管和塑料管，用鋼鋸鋸開鋁管后在其端部會產生許多毛刺，使鋁管不能順利插入塑料管里，因此，要用銼刀磨去這些毛刺。把鋁管按圖九的尺寸插入塑料管內並略加臨時固定，然後把鋁管和塑料管一起鑽孔，這樣做的好處是可以使鑽出來的孔都能對位準確。但要注意的是，如果鑽頭不鋒利，再加上鑽的時候用的壓力太大的話，會使鋁管的鋁鋒口嵌入外面的塑料里，卡住鋁管而不能再拉出來。所有的孔鑽好后，拉出鋁管，按圖中所示在塑料管的一邊打四個大孔，以使螺絲頭能陷進去與鋁管接觸。完成各鋁管的加工和裝配后，把電纜接上並用絕緣膠帶把接頭和電纜頭等密封防水處理。依照圖八中的總體安裝圖所示把橫杆管子安裝在主桿上。兩根振子線預留稍長一點，線的一端先不要焊上線耳，等調整完成後再焊上。把振子線臨時固定在兩根鋁管振子之間。

●架設
全部元件都安裝妥當后，把同軸電纜以約100mm的直徑繞成一個約9圈的線圈，作為平衡-不平衡轉換器，用絕緣膠帶固定好形狀后，再用扎帶牢固地固定在主桿上（如圖八所示）。如果找不到U型夾，可以用鐵線等固定橫杆，但是調整時沒有U型夾來得方便。把整個天線架設起來后，若用的主桿太細會有頭重腳輕的感覺，這時就要另加絕緣拉繩固定。因為天線有方向性，若要求天線要隨時旋轉，就要考慮加上能使天線靈活轉動和鎖定的措施。一般的做法是先用角鐵焊接一個鐵塔架，裡面安裝電動的旋轉器帶動天線旋轉。如若打算把本天線用於移動運用，可以預先製作並調試好各振子。為了攜帶方便，上部鋁管振子可以裁成兩截，即分成兩條長約1米的鋁管，使用時中間利用U型夾加補強條再把兩條鋁管駁接起來。攜帶時拆分成四跟振子連兩條振子線、螺絲、U型夾等，放入一個釣魚竿袋裡。到設置地點，把主桿豎起來，只需約二十分鐘就可架設起來使用，十分方便。
●調試
名稱
規格
數量
鋁管
直徑15mm長約2m
2
塑料管
電工用PVC內徑20mm長50cm
1
絕緣電線
直徑2mm長約3.7m
2
水管、毛竹或木杆
直徑40mm長5m
1
銅螺絲
6mm x 25mm
8
線耳
6mm用
6
U型夾
與主桿直徑對應
2
絕緣膠帶
饋線防水用
若干
扎帶
固定電纜用
若干
這種天線主要是靠調整縱向的絕緣電線長度來進行，接上SWR表大致測試一下天線的SWR，調整發射頻率，確定天線的諧振頻率。一般稍微切短預先留長的絕緣電線，就能在工作頻率上獲得最低的SWR值。等SWR調整完成後，再把線耳焊上，固定各部分螺絲，然後把全部螺絲連接處用絕緣膠帶進行防水處理，務求使天線能承受得住今後的風風雨雨。
以上所介紹的天線都是很適合入門級的業餘製作的，不但材料的要求比較靈活，而且製作的重複性好，調試簡單而實用。改變天線振子的尺寸就可以應用在其他頻段上。很多朋友在星期天上午到五金店等把零件材料買齊，下午進行製作，傍晚找幾個朋友架起來，晚上就可以QSO了。對於喜歡玩移動通訊的HAM，可以先製作好各部分，到達移動運用地，充分地形地物，依靠能找到的材料，就可以在半個小時之內架設起來，和各地的HAM聯絡了。
架設天線屬於高空作業，要作好安全保護措施，嚴防人員和物體從高處掉下。切莫掉以輕心，牢記安全第一。天線不要架設在不牢靠或者靠近電力線路的地方，就算勉強架起來，也令人日夜擔心，帶來無盡的煩惱。在下雨和打雷時要暫停施工，下雨使施工場地濕滑、環境變得惡劣，容易導致危險，而且，潮濕的環境會影響天線的特性，使天線的調整不準確。
天線架設好以後，要時時留意天線SWR的變化，當SWR突然變壞時，就說明天線遭受不測。每年要例行對天線檢查兩次，查看天線的防水膠帶是否有脫落和變質，天線和電纜有否進水，拉線是否鬆脫，主桿是否牢靠等，發現異常立刻處理。
在業餘無線電活動中，秉持業餘精神，製作天線就是一項實踐業餘精神的活動，只要用心製作，細心調整，必會成為一件精巧的作品。