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GP天線的設計問題 —— 加感線圈

GP天線基本形式定型為 1/4 波長的加感天線

相信大家當然和我一樣不會滿足于動手做一根6米波段或者10米波段的簡單1/4波長的GP，我打算做的是一根可以覆蓋20米以下的短波加感GP天線。或者應該換成另外一種說法：14MHz以上的短波天線？呵呵，無論它應該叫什么名字，既然要工作在10米甚至更低波段，就不得不需要用到加感線圈了。

基本原則：

一、加感天線的原則：加感線圈在整根天線中所處的相對位置越高，則效率越高。

    依據這個原則，對天線結構進行了調整，原來線圈上方的拉桿天線是1米的，換成75CM；原來線圈下方支撐桿是120CM的，換成150CM的，以期得到線圈較高的相對位置。

二、使線圈的長度與直徑一致： 在全部其它條件相同的情況下，線圈的外貌比值 （ 長度對直徑的比值 ） 影響它的的Q 值。長度與直徑接近的時候有一個最佳點。不要用很長 （ 大于兩倍直徑 ）或很窄 （ 小于一半直徑 ） 的線圈。

    依據這個原則，線圈骨架直徑從 10MM 增加到 20MM，以期望得到比較高的線圈Q值。

三、天線是一寸長、一寸強的

依據這個原則，調整天線時保持線圈上方的拉桿天線處于最長狀態，僅僅依靠增、減線圈匝數來使天線諧振。

四、線圈上方振子長度調整是非常敏感的（相對線圈和下方振子長度）。

問題：

1、GP天線在中部加感時，線圈上、下方的振子哪個是天線功率的主要輻射部分？

按照原則一來解釋，應該是主要依靠線圈下方振子向外輻射電磁波。因為在天線整體長度不發生變化的情況下，線圈位置提升所帶來的變化就是下方振子長度增加。這樣理解是否正確？

2、依照上述第四點來分析的話，在線圈上移之后，線圈上方振子縮短了，而對應的下方振子有所增加，但是由于線圈上、下振子的敏感程度不同，理論上線圈部分應該有所增加才能使天線重新諧振，這樣是正確的嗎？

幾點意見：

1、線圈的Q值大些比小些肯定要好，10mm的直徑有些小了。ARRL天線手冊上用的Loading Coil直徑都在50mm左右；

2、天線長度就做1/4波長的，不要考慮其他波長了。縮短時一樣沒效率，還增加了匹配的麻煩；

3、調試好的話，只更換加感線圈就可以各個波段使用。不過實際情況下可能要稍微調整上端的振子長度。

便攜GP天線第二版——增加15米波段測試通過，首先向配合我測試的 BG6AHU（安徽寧國市距離鄭州大約700KM） 表示深深的感謝，因為這也是我在15米波段的首通記錄。

以下是詳細的測試數據：

• 21.000MHz     ： 1.60 

• 21.050MHz     ： 1.60 

• 21.100MHz     ： 1.60 

• 21.150MHz     ： 1.60 

• 21.200MHz     ： 1.60 

• 21.250MHz     ： 1.60 

• 21.300MHz     ： 1.60 

• 21.350MHz     ： 1.60 

• 21.400MHz     ： 1.60 

• 21.450MHz     ： 1.60 

• 21.500MHz     ： 1.55 

測試環境：

• 底部支撐：15 CM； 

• 下半部分振子：30 CM *4； 

• 線圈（接線部分）：17 CM； 

• 上半部分拉桿天線：50 CM； 

• 線圈（導線部分）：150CM； 

• 地網：     7750px（250CM用于10米波段的+2根30CM跳線）；     

從上述測試數據來看，整體的駐波比有些偏高；在15米波段的高端有下降趨勢，理論上需要增長部分振子來調整振子的諧振頻率。

本打算進一步對線圈尺寸進行調整，讓拉桿天線在其最長長度時能諧振，以得到更好的發射效果，但是測試過程由于其他原因被迫中斷，只好暫時記錄上述信息，以備下次有機會調整天線時使用。

天線的縮短與加感

在很多時候，為了減少天線的占用空間，我們常常需要將天線的尺寸減少。那么怎樣在天線尺寸減少的情況下，天線仍然能準確地產生諧振呢？這是我們下面討論的問題

一根短于1/4波長倍數的天線是呈容性的。 這是由于它不產生諧振而且其電流和電壓的合成相位關系與電容性電路的相位關系很相似的緣故。那么，我們可在天線上加一個電感來使天線產生諧振。一個偶極子天線，天線的兩臂小于1/4波長， 這時我們可在兩臂上分別接入一個電感使天線產生諧振。這兩個電感裝在離天線的接線端約幾公分位置比裝在臂的兩端效果更好，電感的大少可通過實驗的方法獲得。例如，我們可通過測試天線的駐波比來獲得合適的加裝電感量的大少。

將一條長度為半波長的導線繞成螺旋形式，其效果和一條四分之一波長的天線相差無幾，這種設計稱為螺旋天線。由于這種天線很少能找到與之匹配的傳輸電纜，所以這種天線多用在不需要傳輸電纜的設備中，如手提電話、手持式無線對講機等。

通常我們稱1/4波長的天線為鞭狀天線。 這種天線也是一些小型的無線收發設備用得最多的一種天線。在實際應用中由于受到體積的限制，往往天線的長度總是做成小于1/4波長的，所以要在天線上加電感，電感的加載方式有三種：1、底部加載，2、中部加載，3、頂部加載，每一種加載方式都有其優點和缺點，從機械的角度看，底部加載最為理想，但是這種加載方式的輻射電阻很低而且由于大多數能量是從加載線圈輻射出來，因此效率比較低。中部加載的輻射電阻會增加，但在這種情況下會消耗掉電臺的許多功率

垂直架設的鞭狀天線只能接收垂直極化波，但有時我們可把1/4波長天線制成垂直和水平相結合的組合結構天線。即既可接收垂直極化波又可以接收水平極化波，在這種情況下，我們可將垂直部分的長度做成大于1/4波長，使天線呈電感性， 然后在天線的頂部用一個十字形導線與垂直部分形成一個電容而使天線發生諧振

天線最佳長度是這樣算嗎？

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，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