自製 10dbi 小型高增益天線, 不到 nt200

山賊兄:
请問如何能够提高套筒天線的增益.你的E-mail是什么
[email][email protected][/email]

山賊兄:你好!我很想向你取一些天線方面的經,我目前最希望解決套筒天線的增益問題,以前我學你的貼子在制作單極天線時通過疊加二至三層提高了增益,但套筒天線就不知道怎麼提高其增益了請回復!

Hi! Mr. mylcq :

您若有啥私密的事, 可用悄悄話功能傳訊息給我, 因為 email 未必收得到, 但是若是屬於技術研討的事項, 建議您直接在版上發表, 這樣大家都參考得到..

您所說的套筒天線, 是不是 "telescopic antenna" ? 剛到 google 查了一下, 看了相關圖片, 應該就是台灣一般泛稱的 "伸縮天線"..

一般標準所謂的 "單極" 天線, 也就是四分之一波長的 "馬可尼" 天線, telescopic antenna 就是屬於這類的天線, 但是若是使用在 VHF 以下波段時, 因為波長太長, 通常會加上加感線圈以縮短天線長度, 這當然多少也會減損天線有效增益..

在不改變天線結構, 增加增益的方式, 最簡單的方法就是增加導波環片如圖(此為 2.4GHz 的):

[img]http://home.pchome.com.tw/mysite/chuhsingchien/picture/ant-picture/tube.gif[/img]


若是運用在方向性場合, 則加上拋物面反射板或角型反射板都可, 可有效大量地提昇增益, 但是對於低頻用大型天線來說, 體積太大, 不符效益, 加上放大器較佳..

山賊兄,我問的是兩個問題解決的是一個問題.1.套筒天線指饋電點在一個金屬筒內,由d/D形成簡諧振蕩,再由輻射振子將電磁波輻射出去的一種天線形式.其特點是帶寬,容易匹配,但增益低.通常火車上的天線一般采用套筒天線.我一直沒有找到提高套筒天線增益的方法,通常套筒天線按入/4,天線長度是縮短了但增益不夠,效率因而也很低.研究套筒天線的目的是為了研究天線的帶寬.
2.關於天線有效長度問題.我曾請教過你關於天線卷曲其輻射特性的問題.NH6XK / Dean Frazier，稱它為 "BABY LOOP"是一種窄帶天線,但分別在天線一定的波腹點(設計頻率)加載一個同頻率電感(入/4)可以縮小天線的孔徑,一個解決天線一定的帶寬,一個解決天線一定效率.這裡請問您的看法!!!!

下面是:NH6XK / Dean Frazier， "BABY LOOP"天線圖檔

您的問題一是不是指得是
[url=http://www.wlan.org.uk/antenna-page.html]原圖參考資訊來源 These pictures come from www.wlan.org.uk[/url]

[img]http://www.wlan.org.uk/tincan.gif[/img]

這種統稱為 waveguide antenna ?
若是的話, 在天線開口處裝設擴展角度為 30~60度的喇叭口即可, 參考如下連結:
[url=http://www.saunalahti.fi/elepal/antenna2.html]導波管及喇叭口[/url];
或是如 topsyes 君所做的 "洋芋片罐天線 tin can antenna"那樣, 裝設導波板也可以..

問題二的部分, 您問的是如下圖那樣, 在天線適當地方加上移相元件:
[img]http://www.wlan.org.uk/centurion%20image.jpg[/img]

還是:
[url=http://www.comune.ferrara.it/ari/I4JEE/babyloop50mhz.htm]Baby loop[/url]

順便附上有用的連結:
[url=http://qdg.sorbs.net/qdgant.htm]參考我[/url]

山賊兄:為了天線有設計頻率所要求的長度,因此將天線卷曲成下圖形式,這種卷法有什麼問題嗎?如下圖:

[img]http://www.pczone.com.tw/attachment.php?attachmentid=20363&stc=1[/img]
老實說我是第一次看到這樣結構的天線, 聽您所述, 它既是用在火車上, 代表它是垂直極化無向性天線, 從圖面結構來看, 它的中間頂端黑色部分應就是您所謂的振子, 該振子若沒突出於外框那個金屬筒狀物, 電波輻射效率應非常低, 因電場方向應從振子到中間那個傳輸導體的外壁, 呈現垂直極化, 就如一般垂直擺放的赫芝天線, 而該電場碰到筒狀管壁就短路掉, 所以很可能大部分的能量都被轉成熱; 且筒狀物開口方向是向上, 就算電波能夠輻射, 在水平方向的分量也應該很少, 個人是感覺蠻奇怪的......@@"

您文中有提到該天線本體高 入/4, 那麼相當於馬可尼天線的高度; 不曉得您所說的這種筒狀天線的頻寬有多寬?


[img]http://www.pczone.com.tw/attachment.php?attachmentid=20362&stc=1[/img]

這個圖片太小了! 實在是看不出來, 我猜測應該就是這種[url=http://www.comune.ferrara.it/ari/I4JEE/babyloop50mhz.htm]Baby loop[/url], 它是利用加感元件(+xj)去補償因為 loop 天線縮小後, 所呈現電容抗的虛數阻抗(-xj), 就好像在低頻帶用的縮短尺寸的垂直馬可尼天線, 串接加感線圈是一樣的道理; 這樣的做法, 理論增益會比全尺寸同型天線要來得低, 但在低頻帶, 波長太長, 製作標準天線出來的體積會大得嚇人, 所以是不得不的做法..

既然用加感元件去平衡電容抗, 想當然而會是屬於窄頻帶天線..

[img]http://www.pczone.com.tw/attachment.php?attachmentid=20364&stc=1[/img]

有一個觀念要知道的是, 每個天線都有一個等效截面, 您可以看成是風帆, 風帆面積大, 自然受風量就多, 故天線等效截面大, 截收下來的電磁波能量自然就多, 以環路型天線來說, 最大截面的就是一個圓..

您若想要讓這樣的天線有效的工作, 可能要仔細計算, 讓幾個主要的輻射體(每個三角瓣外框), 所輻射的電波, 到達遠方同一地點時能同相位即可; 但從圖中的結構來看, 似乎蠻困難的.....@@"

山賊兄:謝謝你的幫助,前面所講的就是Baby loop 天線,我想將這種方案用於帆型天線結構上,baby有指向,而帆形卻是無指向,而這種帆形在前蘇聯的《天線原理》中稱之為蓿目天線，具有全向性，但『它有一個可能要仔細計算, 讓幾個主要的輻射體(每個三角瓣外框), 所輻射的電波, 到達遠方同一地點時能同相位』 NH6XK / Dean Frazier在闡述BABY LOOP時用入２和3入/4處加載其電感量按下式計算:線圈公式
阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作頻率) * 電感量(mH)，設定需用 360ohm 阻抗，因此：
電感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作頻率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH
據此可以算出繞線圈數：
圈數 = [電感量* { ( 18*圈直徑(吋)) + ( 40 * 圈長(吋))}] ÷ 圈直徑 (吋)
圈數 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈
我不知道這個公式對不對,特別是將阻抗設為:360歐姆,是經驗公式還是標准公式,這是其一。其二：如果按您所講的相位計算准確，那麼這種天線還是可以有效工作的，你能不能給我提供一個相位計算的經驗公式？我具體算一下，再做一下實驗。其目的為了保證低端工作正常。

山賊兄,您好!又來打撓您了!下面我對帆形天線做的仿真傳給您請指點.ant1是結構ant2是theta的方向圖ant3是phi的方向圖和它們的場強圖.

[QUOTE=mylcq]
我不知道這個公式對不對,特別是將阻抗設為:360歐姆,是經驗公式還是標准公式,這是其一。其二：如果按您所講的相位計算准確，那麼這種天線還是可以有效工作的，你能不能給我提供一個相位計算的經驗公式？[/QUOTE]

電感感抗計算是 x=2*Pi*F*L, 電容容抗是 Y=1/(2Pi*F*C), 天線基本的等效電路可看成如下:

　　　　　　　Ｌ　　　　Ｃ
　　————＠＠＠———∥————＋
　　　　　　　　串聯諧振　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　／
　　　　　　　　　　　　　　　　　＼
　　　　　　　　　　　　　　　　　／Ｒ
　　　　　　　　　　　　　　　　　＼
　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　———————————————＋

其方程式的表述就是 R+jx-jy..
ps:複雜一點的, 還會並聯電容電感, 最終多還是化減到如上圖; 而有的數學表述會將 "j" 放於係數之後, 如 xj, yj 的方式..
電感上的電壓超前電流90度, 電容洽相反, 故以虛數直角(笛卡爾)座標表之時, 定義感抗為正, 那麼容抗就為負..

　　　　　　　　　　jx
　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　｜　R+jx
　　　　　　　　　　｜
　　　　－－－－－－＋－－－－－－ R, jx=jy
　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　｜　R-jy
　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　jy

左側 R 為負值, 代表是放大器, 為主動元件, 右側 R 為正值, 為被動元件..

天線在諧振時, jx=jy, 故天線呈現純電阻阻抗..
虛數阻抗為 +j(x-y), 當 x>y 時, 就呈感抗, 反之呈容抗..
當天線呈現容抗時(以單一元件的天線來說, 等於是天線短於諧振時的長度), jy>jx, 故此時的呈現阻抗就是 R-jy, 故若以已知大小天線, 事前已計算出或曾實驗測得, 所呈現的容抗部分是 -360j 時, 那麼用電感感抗為 360j 加以串聯, 便可以獲得諧振; 但這裡要注意的是, 所加入的電感, 本身輻射電磁波量很少, 可說不參與輻射, 且本身有導線電阻存在, 故以此種方式製作出的天線, 雖說已諧振, 但效率仍不比原尺寸天線來得好; 這可以用有效截面的觀念來理解, 所以不要期望利用加感方式所製作出來的縮小化天線, 能有原尺寸天線一樣的效能..

看以下 loop 天線的虛阻抗變化圖, 可以推算要加感的 baby loop 大概的大小, 其週長約在 0.85入 左右:
[img]http://home.pchome.com.tw/mysite/chuhsingchien/picture/ant-picture/I-ohm.bmp[/img]

加感線圈所需感抗, 還要視加入線圈在天線的位置而有所變化, 這方面情況較複雜, 我也沒法用文字描述, 建議用模擬程式跑較快..

有關天線阻抗方面概念的建立, 建議您下載 [url=http://www.eznec.com/]EZNEC[/url], 以單一赫芝天線來練習, 其中有一項就是利用頻率掃描, 觀察所設計出來天線在各頻率所呈現的阻抗變化, 您也可以加入虛數阻抗來調整諧振的頻率位置或補償某一頻率所呈現的虛數阻抗使之諧振, 可以很容易地讓您理解..

至於那個苜蓿花狀的天線, 您可以試著用上述的模擬程式跑看看, 只要將各導線位置以 3 度空間座標系建立好, 輸入餽電點等參數, 觀察它所呈現的 3D 波束與阻抗變化, 試著調整花瓣開展角度與瓣間角度及花瓣長度, 看看變化如何; 說實在的, 天線系統種類相當多, 每一種都可建立一套數學公式描述它, 而現在電腦補助設計很方便, 也較少有人會針對某一形狀天線建立一套數學公式來描述了, 對我來說, 也實在是一件非常吃力的事..

另有一觀念, 一條導線或天線的總合行為, 為我們所觀察到的視在阻抗變化, 您也可以將它分割, 探討每一分段的單一行為, 再將它們以向量的方式相加疊, 好似電路分析一樣, 這也是電腦數值模擬的基本方法, 前面所提到的 "nec" 就是以這種方法來進行模擬的..

對了! 提醒您, eznec 未註冊版只容許您建立 20 個分段, 大概只夠您模擬兩線段, 練習足矣, 實用不足; 對我來說, 它是足供我設計碟型天線的輻射器就是了..

對了! 您手上的模擬軟體, 應該也有提供類似的功能, 您不仿試試看, 在適當的點加入虛數阻抗, 觀察與頻率相對的輻射波形與阻抗的變化..

山賊兄:您好!我還是一項一項的請教,關於苜蓿天線,我用4NEC2-VER5.53版軟件仿真過了,它的方向圖、場強與t2fd天線差不多，遠場水平極化在2dBi，場強在69V/M，垂直極化差，圖20是t2fd偶極子天線的水平極化的方向圖，圖11-19是苜蓿天線的水平、垂直極化以及近場與遠場仿真圖，請你看一看還有什麼問題。
其2還有昨天我問，苜蓿天線其相位如何計算，在仿真中怎樣纔能找到最佳加載位置？
其3，關於不同頻率所需電感量計算公式，是 臺灣業餘火腿朋友(謝法安 / BV1AL 臺北市 117-185 信箱 )在1994FEB發表文章中列出的，這個公式本身也說明了天線仰角、相位與天線輻射電阻的關系，天線雖小但有合適的仰角、遠區場的最佳相位，以及最佳匹配可能有一定的效果。

T2FD: Terminated Folded Dipole , 其上的終端電阻會消耗掉約 1/3 的高頻能量; 其能夠有寬廣的頻寬, 與 Beverage 天線加上終端電阻來獲得較寬的頻帶響應, 有相同的動作原理..

至於您的苜宿天線, 因為您的饋電點是在其中一相鄰兩瓣的 "導線對" 上, 該 "導線對" 在往天線中央處是開線, 我的看法是, 這有幾種方法來處理:

1.將您要加上的虛阻抗元件放在開線端以調整之; 也可以試著改變虛阻抗元件在該 "導線對" 的位置..

2.調整供電點在該 "導線對" 的位置, , 因為另一端是開線(閉線也有類似功能, 但動作反應相反), 若調整供電點(饋電點)位置會改變從供電點端觀察到的實阻抗與虛阻抗, 建議優先選擇這種方法測試; 調整時若偏離所欲選定的實阻抗太多, 可以試著調整該 "導線對" 線與線之間的距離..

3.類似對八木天線調整補償常用的手法, 施加髮夾匹配或伽瑪匹配法來調整..

另外請問您在模擬這天線時, 有無加上地面反射效應的條件來模擬? 地面反射波會影響天線的阻抗, 由輻射圖來看似乎是在自由空間下, 您試著加上地面反射的條件, 調整與地面距離來觀察輻射圖形及阻抗變化..

苜蓿天線的總環長若遠低於使用波長, 其行為應該類是極小型環型天線, 不知您的苜宿天線的線總長, 瓣幅長與所使用頻率?

山賊兄:您好!我上傳的天線仿真圖是在自由空間做的,在水平方向是圓,而在有限地上仿真其方向圖是垂直方向的半圓,波形有變化而場強沒多大變化,頻率為3.8MHZ,天線總長度為50米,但半徑為1.6米.關於導線對我用的是200歐姆假負載進行調整;具體位置我想與您討論一下:
1、天線相位角：
│天線相位角│=（2×Π)/λ×L
L為天線長度，故當天線等於3MHZ且天線長度等於100米時，其相位角為360度,並且是高仰角，只能近距離通聯，如何要進行遠距離通聯，還必須調整天線至30度左右的仰角。天線的相位與天線仰角是天線的關鍵。
2、天線的有效面積
天線的長度可以達到天線自諧振，但天線的半徑太小，我在前幾天和您談過天線卷曲時應解決的問題，用什麼辦法解決天線的孔徑呢？如何解決天線的開放性電容和開放性電感的問題？天線雖然很長，但是卷曲的孔徑很小，電感和電容自諧振能量很小，如何解決呢？這就是我問的用謝法安 / BV1AL 老師所講的在天線的λ/4和3λ/4處加適當電感量的方法來解決，也許能使電容和電感有一定的開放程度，再加上仰角和相位高速，您看結果會是什麼呢？

您打算將波束偏移及求算適當的虛組抗補償, 可用以下觀點來達成: 我們可以把整個天線分解當成數個獨立小天線, 也就是每個花瓣, 每個天線都在花瓣根部(導線對)施加獨立的波源, 試著調整各波源之間的相對相位, 在達到您所需要的輻射圖場後, 回頭看此時各獨立波源的相位差, 就可以獲得您要在花瓣根部加上的虛數阻抗補償..

另外天線與反射地面間的距離, 會影響輻射圖場及天線阻抗, 試著調整與地面的距離是很重要的步驟之一, 那個式子您是可以參考看看, 但是我並不認為一定要如此做; 移相的獲得, 並不全然一定要用電感來達成, 而且求算出來的數值, 在加上地面效應後, 就不是您當初所想要的, 這在您試著加入地面反射條件, 並觀察天線與地面間的距離改變時就會發現..

苜蓿天線捲曲的部分, 也就是往中心彎折的導線對, 其目的就是在提供花瓣外框輻射體適當的電波相位, 因此花瓣長度的改變, 影響輻射圖場及阻抗甚巨, 但改變其長度是很困難的, 因此我建議您不要用施加固定虛阻抗元件的做法, 改為可調式, 方法如下:

每組導線對, 除了加入波源的那組, 其他原本的是:

　｜
　｜
　＋－－－－－－－－－－－－－－＋
　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　＋－－－－－－－－－－－－－－＋
　｜
　｜

改成:

　｜
　＋－－－－－－＋－－－－－－－
　　　　　　　　｜
　＋－－－－－－＋－－－－－－－
　｜　　　可調位置短路線

如此便可以改變每組外框輻射體的電波相位, 而且所呈現的阻抗值也可調整, 既然是可調整, 建議導線對的長度要比原本設計要長些, 如此才有額外的餘裕可供調整, 但是不要與其他導線對短路(瓣長超過圓半徑時要想辦法作隔離)..

此外每組導線對本身就是個終端短路傳輸線, 在適當長度與線對距離, 會呈現不同的實阻抗及虛阻抗(可成為容抗或感抗), 故改變各組線對本身的距離, 也要列入可供選擇的設計參數之一..

山賊兄:您好!根據您的建議,我做了一下通聯實驗,具體情況是:在苜蓿天線的未端加了一個假負載,始端加pi型匹配網絡,天線低部加感70uH,通聯7MHZ-21MHZ效果不錯最遠通澳大利亞,但屬水平極化,仰角偏低.
山賊,我前面所提到的電感計算公式可能有誤,式中電感單位應爲uH而不是mH應該更合理，否則無法做這個空心電感，最主要的是其呈容性．所請幫助驗證一下短波電感公式的正誤．謝謝！

山賊兄:您好!本站sintsu1101 發表了一篇關于《美國最新天線設計》的貼子，你是專家請提一點看法！


----------------------------------------------------------------------------美國最新天線設計----

美國最新天線設計可大幅縮小尺寸了!

最近美國海軍軍方完成的一項獨立測試證實了一位天線發明者的研究。這位發明者聲稱，其skunk-works天線設計能縮小天線尺寸達70%，同時能夠維持同等的靈敏度，並增加頻寬。這種由四個元件組成的(four-part)的天線取消了傳統天線設計中的常規感性負載，因此使能量輻射沿著其天線桿線性化，並讓天線尺寸變小了。
發明這種天線的美國Rhode Island大學物理系的研究工程師Rob Vincent表示：「當2004年公佈我的較小型天線設計時，曾受到許多人的質疑。如今，美國海軍的測試結果支持了我們的研究成果。」

Vincent將其發明稱為分佈式負載單極(distributed-load monopole，DLM)天線。這種新型設計採用螺旋狀物及一個負載線圈，來縮小常規四分之一波的單極尺寸。據Vincent表示，他的設計能縮小目前使用的每一種天線的尺寸，從手機內微小的gigahertz元件到大型的kilohertz AM天線。

例如，3英吋長的gigahertz天線有可能縮小到一英吋，300英呎高的AM頻帶天線可望減短至80英呎高。
(原文連結處：Tweak to inductive loading shrinks antenna)
[url]http://www.uri.edu/news/vincent/boxboro_files/frame.htm[/url]

[QUOTE=mylcq]山賊兄:您好!本站sintsu1101 發表了一篇關于《美國最新天線設計》的貼子，你是專家請提一點看法！
[/QUOTE]

我不是專家, 我只是無線電愛好者......^_^"

以我的看法, 這個天線設計者的想法, 似乎類似 CFA (Cross field antenna, 交場式天線)..

高頻電波在天線上跑, 兩個電極間有電場朝空間分佈, 又天線導體上有電流流動, 故環繞天線導體有磁場朝空間分佈; 因為電場與磁場相差度 90 , 且電場路徑較長, 磁場路徑較短, 故在一定距離內, 電場與磁場不會同步相交(電場與磁場相互垂直, 向量方向朝外, S=ExH, 這個式子有個專有名詞: 坡印廷向量 poynting vector), 這個距離範圍, S 幾近於零, 電磁場能量會回到天線, 稱為 "感應場", 在感應場內的物質, 會影響天線的特性, 到達某距離後, 電場與磁場開始相交就會有輻射, 稱為輻射場, 在輻射場內物質的存在, 不影響天線特性, 且會感受到輻射 "壓力"; 因此若有辦法在適當的時間(相位)及位置上, 直接產生這電場及磁場, 理論上應該可以作出非常小且大頻寬的天線(相較於所使用的波長)..

這個 DLM [distributed load monopole] 似乎與 E-H 天線有著類似的想法, 其目地無非都是設法在較近的距離內, 就產生有效的電場與磁場相交, 藉以產生輻射; 部分人士是認為 CFA 僅是傳統極短天線加上大的電感負載以平衡, 不曉得其他研究學者對這個 DLM , 會不會有著類似 "就好像縮短偶極加上加感線圈般" 的看法....

山賊兄:我的苜蓿天線本意也是希望能做爲類似EH天線的短波天線,其中如前所談的在天線的入/4和3入/4處加載並用車體作爲反射地平面,其目的就是找一個比較合理的方法滿足電場與磁場相交輻射場," 在輻射場內物質的存在, 不影響天線特性, 且會感受到輻射 "壓力"; 因此若有辦法在適當的時間(相位)及位置上, 直接產生這電場及磁場, 理論上應該可以作出非常小且大頻寬的天線(相較於所使用的波長).."請問你有沒有具體的方法.

您要不要試試看用在電磁船驅動的那種方法?!

用適量的電線繞線圈成為電磁鐵, 通入數 MHz 高頻交流信號以建立交流磁場, 電場的部份則是利用兩塊極板施加同頻率高頻交流高壓來建立, 電場與磁場在三度空間上方向互為垂直, 所建立的電磁波方向垂直於電場與磁場; 利用移相電路或用 SRAM or EPROM or Flash rom 等來建立兩組可調相位的波形描述輸出電路(直接數位合成信號產生器), 分別供應給線圈與極板, 讓電場與磁場同相, 這應該可以驗證理論的可行性..

山賊兄：前面談的問題主要是在無源條件下，采用什麽方法能夠調整天線在不同頻率下的相位和仰角。
如Baby loop 天線在入/4和3入/4加電感後（按照頻率所需電感量），在14MHZ-21MHZ以上是高仰角，而在7MHZ-14MHZ是低仰角，其相位調整的規律和計算式能不能找出一個計算方法。

推公式? 那是大工程耶! 我已經離開學校很久了...... :|||:

基本上各種天線都可推出一套適用的公式出來, 但某種天線的公式, 並不全適於套用在另一種天線上; 您若要問我為何 baby-loop 在高頻段仰角高, 低頻段仰角低, 這我可以解釋; 但若要我推公式......, 請饒了我的腦袋......@@"

我也要 試試看
[email][email protected][/email]tw

山賊兄：baby-loop 在高頻段仰角高, 低頻段仰角低, 請解釋一下並請提一個如何將baby-loop 調整低頻為高仰角,高頻為低仰角的具體方案行嗎?

原本在悄悄話中說要幫您挖我十餘年前寫的, 內含相關式子的天線向量合成那個程式, 剛已確定儲放的那顆硬碟 Maxtor 7120A 壽終正寢, 待明日我下班, 翻翻看家中另一部電腦, 看當初備份的映像檔還在不在; 剛上網蒐尋, 可以用 ghost explorer 直接讀取映像檔內的檔案, 嗯! 應該還有希望.....^_^"

這邊先用文字解釋一下, 您把 baby loop 分解如下成兩部份:

　　＋－－－　　　　－－－＋
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜
　－ｏ　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　｜
　－ｏ　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　＋－－－　　　　－－－＋

左半部及右半部都視為各自獨立的有源天線:

　　｜　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　ｏ　　　　　　　　　　ｏ
　　ｏ　　　　　　　　　　ｏ
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　｜　　　　　　　　　　｜

在您的天線模擬軟體上定義此兩條天線, 相距 1/4入, 左邊輸入相位 0 度, 右邊則輸入相位 0 ~ 315 度每次增加 45 度的波源, 重複觀察波束方向, 再增減天線間距以重復觀察, 便可以發現合成波束方向是可以隨您操縱的..

那麼再變更輸入頻率, 相同地變更條件項目觀察, 在特定的天線間距, 會有您所期望的結果(低頻為高仰角,高頻為低仰角)..

此時依所獲得的間距, 嘗試重新構建 Baby loop, 變更線 a 與 b 的長度以模擬之前的天線間距..
　　　　　ａ
　　＋－－－－－＋
　　｜　　　　　｜
　－ｏ　　　　　｜
　－ｏ　　　　　｜
　　｜　　　　　｜
　　＋－－－－－＋
　　　　　ｂ

應該會獲得您所要的..
此時要注意的是天線阻抗特性的變化, 必要時在輸入端施加補償..

不過基本上與其利用頻率(波長)的變化來獲得波束方向變更的早期做法, 倒不如利用向量合成方式去控制波束方向, 也不需變更頻率..

山賊兄:我看了您的帖子後能不理解爲:baby loop antenna 的仰角調整應從調整該天線A B兩點的距離或長度著手,或從軟體仿真中去尋找波束方向變化,來掌握天線的相位.具體方法爲:
1、垂直天線（ＧＰ）屬低仰角，ＧＰ天線波束通常爲２０∼５０度，采用物理方法壓低ＧＰ天線使其天線波束調整爲５０∼８０度來達到低仰角。
　２、baby loop antenna 屬于高仰角天線，是不是也可以調整天線的仰角來達低仰角的目的，
　３、采用電感的方法來調整天線的仰角，比如高頻電感在不同頻率其電感量不一樣，其圈數是否決了天線的相位，相位與仰角有什麽關系嗎？？

天線輻射方向角度的調整, 有機械式及電氣式兩種, 機械式就如同您所說那樣, 將天線傾斜以獲得所需的輻射方向角, 電氣式就是控制天線各部幅射元件的輻射相位, 來達到所需合成波束方向的要求..

底下以兩組 dipole 來說明如何以相位來控制天線波束方向:

如圖兩組 dipole 以側面觀察之, 相距 d, 各天激勵相位, 以參考點 P0 為 0 度, 另一為 P1



　　　　　　　　　Ａ






Ｄ　　　。　＜－　ｄ　＞　。 　　　　Ｂ
　　　　P1　　　　　　　　P0




　　　　　　　　　Ｃ



先以文字描述該組天線輻射波形, 因從側面觀察, 各單組 dipole 從螢幕前的您來觀察,
均為圓形, 也就是說單組 dipole 往整個螢幕平面為均等輻射(垂直方向的輻射圖),
故各個天線其在垂直面上的輻射方程式 F(p,S) = A, A 為常數, 若兩天線分配功率不同, 則分別以 A0,A1 表示之....

假設 P1 及 P0 相位相同, , 相位差 P = 0, 則在上方 A 及下方 C 的無限遠方, 兩組電波相位相同,
獲得最大輻射(輻射方向); 觀察左右側無限遠方, 兩組電波相位差取決於距離 d / 入,
譬如 d = 入, 則左 D 右 B 無限遠方獲得同相位的兩組電波, 一樣獲得最大輻射,
但倘若 d = T / 2入, T 為奇數, 則左 D 右 B 無限遠方獲得反相的兩組電波, 獲得最小輻射..


假設波源 P1 與 P0 相位相反, 相位差 P = 180 度, 以徑度表之為 pi , 則在上方 A 及下方的 C 無限遠方, 兩組電波相位相反, 獲得最小輻射; 觀察左右側無限遠方, 兩組電波相位差取決於距離 d / 入, 如 d = n * 入, n 為正整數, 則左 D 右 B 無限遠方獲得兩組反相的電波, 一樣獲得最小輻射, 但倘若 d = T / 2入, T 為奇數, 則左 D 右 B 無限遠方獲得同相的電波, 獲得最大輻射..


因此在左右無限遠方的合成電波為 A0 + A1 * sin((d/入)*2pi+P)



而在 AB, BC, CD, DA 的方向, 以 AB 方向為例, 波源 P1 經過路徑 L = d * sin(S) 到達平面 K, 兩組電波從平面 K 到達遠方為等距, 也就是說相位的差異, 取決於 p1 多走的路徑 L ; 到達平面 K 若為同向則在該方向上獲得最大輻射, 若為反相則為最小輻射..


　　　　　　　　　Ａ

　　　　　　　Ｋ
　　　　↑　　　@
　　　　｜　　　↗@
　　　　｜　　↗　　@
　　　　｜Ｓ↗Ｌ　　　@
　　　　｜↗
Ｄ　　　。　＜－　ｄ　＞　。 　　　　Ｂ
　　　　P1　　　　　　　　P0




　　　　　　　　　Ｃ

因此我們可以推演出這兩組天線的合成波束式子為:

其中

pi=3.141592654 為圓週率.

S = s / 180 * pi, s 為度數 0 ~ 360, S 為換算後的徑度.

兩組天線波源激勵相位各為 p0 及 p1 且為均等輻射, 相位差 p = p1 - p0, 一樣以徑度換算為 P = p / 180 * pi..


得在各方向上的相位合成輻射方程式為:

F(P,S) = A0 + A1 * sin ((L / 入) * 2pi + P)

因在各角度方向的路徑差計算式為 L = d * sin(S), 得

F(P,S) = A0 + A1 * sin (((d * sin(S)) / 入 ) * 2pi+ P)

您可以將它程式化以極座標的方式繪出輻射圖, 角度順時針從 s = 0 到 360, 強度就是 F(P,S)..

其中若各個天線在各角度本就會有不同的輸出變化, 則以該天線在各角度的輸出函數代替 A0 與 A1,
此處因為是探討水平極化天線的輻射仰角, 故可以在觀察垂直輻射圖時以等向天線視之..

從此方程式我們可以知道適當調整兩天線激勵相位差與調整距離 d, 可以控制所需輻射波束方向,
當距離 d 固定, 則可單以調整兩天線激勵相位差來達到控制波束方向..

同理, 從式子中可以發現, 當兩天線以之前所討論的 loop 型態相接時, 若距離 a b 短於所使用最高頻率的 0.5 波長時而被固定時(不考慮導體波長縮短率),
所使用波長越長, 因為距離 d 相對於使用波長所產生兩分離天線的相位差越小, 故波束越往上, 也就是低頻仰角高, 高頻仰角低..

山賊兄:非常感謝您的指導,從理論上我得到了啓發,在實踐中有人做了個相位變換尾巴來調整天線的相位,您能具體指點一下相位變換尾巴調整相位的原理嗎???

可否就您所說的 "尾巴" 繪個示意圖, 因為有時候對相同的東西, 有著不一樣的形容名詞.........^_^"

山賊君:"相位變換尾巴"這個詞源自[url]http://www.qsl.net/bv3f/[/url]及[url]http://home.kimo.com.tw/bv3fg.tw/ant/multi.htm[/url]
《水平與垂直天線如何選擇》( reversing stub) 在變相位的垂直天線上稱之爲（phased verticals)bv3fg他做了一個圖我沒看懂，有點像您在前面講的：在饋點後加入４饋線來進行調整相位的，不知是不是？

[QUOTE=mylcq]山賊君:"相位變換尾巴"這個詞源自[/QUOTE]

您說的是 "PHASE REVERSING STUB", 也就是像下圖的這個是嗎?

　｜
　＋－－－－－－＋－－－－－－－
　　　　　　　　｜
　＋－－－－－－＋－－－－－－－
　｜　　　可調位置短路線

這個要從傳輸線說起, 開路傳輸線與閉路傳輸線都會反射原本在傳輸線上的信號, 故對信號原來說, 反射信號與原本信號間, 因為開路或閉路傳輸線的線長, 而呈現電感性, 電容性, 全開路, 短路的特性組抗來..

您也可以把它當成單一電流迴路, 因為是迴路, 信號流經其上要花費時間, 故在另一頭流出時, 會比直接連線要多延遲一段, 等於相位就不同了, 如以下延遲 120 度圖例:


　　　｜
　　　↑　　　　　　９０
１２０＋－－←－－－－←－－－－←－＋
　　　　　　　　　　３０　　　　　　↑６０
　　０＋－－→－－－－→－－－－→－＋
　　　↑
　　　｜　　六分之一波長平衡傳輸線

山賊君:是的像,您能不能上"http://www.qsl.net/bv3f/及[url]http://home.kimo.com.tw/bv3fg.tw/ant/multi.htm？？[/url]"幫我看一看《水平與垂直天線如何選擇》文章？

這兩個我都連不到咧......><"

來一份，謝謝！
[email][email protected][/email] :D

與樓下重覆,刪除!

山賊君:我將這篇文章發給您請參兌.
《水平與垂直天線如何選擇》
天線的種類和選擇
天線的選擇和設計是捉 DX 的諸多要件中，最重要也最煞費心機的主要事項。

自有無線電以來，出現過各式各樣的天線，不下數百種，如馬可尼式、齊伯林式、水平式、垂直式、三角式、四方式等等。有人用旋轉定向天線，而呼不到 DX；也有人用屋檐下的雨槽，甚至用舊床的彈簧墊，也能將電波發射出去。

依目前業余界流行的天線來看，天線主要可分爲‘水平式’與‘垂直式’二大類。

本文針對其要點，首先依據各電波放射的特性，再依據電波在太空及地面反射的情況，將此二類用于短波波段 (即 10 ~ 160 公尺波段 )的天線，予以說明。如此分析，才能對症下藥，以配合各個電台所需要的條件。

超短波 (VHF/UHF) 波段，主要是件直線傳播，性質不同，本文暫不討論。




電波的發射角度
首先來看看電波的發射角度。我們知道無線電波能發射到遠處，主要是靠 "F" 電離層的反射。因此，電波發射的角度很重要 (平視遠處地平線的角度爲 0°，仰頭垂直向上望的角度爲 90°)。根據多年來科學家的研究和實驗發現，若以一束 HF 的電波，以 90°的角度向上發射，"F" 層會將此束電波垂直反射回來至原先的發射地點，結果是原位不動。


圖一：電波發射角度與 "F" 電離層第一次反射距離的關系。角度愈小，距離愈遠。沿地面射出的角度爲 0°。
若將發射角度降至 50°經過 "F" 層第一次反射的電波，可達 300 ~ 650 公堣宏 (此距離是第一次反射的距離，以下均相同 )。再降至 30°，則可達 600 ~ 1200 公堻B； 20°時可達 1000 ~ 1500 公堙F10°時可達 1,700 ~ 2500 公堙C

再將發射角度降至 3°則第一次反射的距離可達 2,700 ~ 3500 公 (見圖一 )。

因爲地球在赤道的圓周是 40,075.51 公堙A所以從地球的某一點至最遠的一點，即有半個地球之遙 (如從台中至南美洲的阿根廷 )，約爲二萬公堙C發射角度如爲 10°時，電波要跳躍約十次；30°時約二十次；50°時，約四十次才能抵達目的地。
水平天線發射的電波是‘水平波’，垂直天線發射的是‘垂直波’。

在 VHF/UHF 領域中，接收天線的極性也要和發射者相同，即水平發射天線要用水平接收天線；垂直者相同；否則會收聽困難。但是在 HF 領域中 (10 ~ 160 公尺波段 )，則不用擔心極性。電波經電離層、山川等多次反射後，其極性已亂成一團。所以在接收方面，不論用水平天線、垂直天線，或僅拖一條尾巴，甚至不用天線，也可以收到電訊。
水平天線的發射角度
現在談談標准水平半波天線 (偶極天線 )的發射角度。

圖二 A 及 B 是天線架設離地高度 1/8 波長 (14MHz 爲 2.5 公尺高 )，及 1/4 波長 (14MHz 爲 5 公尺高 )的情況。

由圖可看出電波發射的角度範圍是 30° ~ 90°。絕大部份的電能向天頂射去，形成浪費。只有一小部份電能在 30°處溜出，希望能射向遠處。

圖二 C 是天線架設離地 1/2 波長高的情形 (14MHz 爲 10 公尺高 )。角度自 15° ~ 45°主力在 30°，"F" 電離層第一次反射的路程達 300 ~ 1,800 公堙A電波散布面積相當廣闊。
降低水平天線發射角度的方法
欲使水平架設的單線半波天線、或是定向的八木天線的發射角度降低，最有效方法是在原先的一根天線上方 (距離 1/4 波長 )，疊置另一根同樣天線 (STACKING)，並輸以相同相位 (IN PHASE) 的電能。這般的裝置可將有用的波瓣發射角度降至 8° ~ 28°。

如想要將角度再降低，可在此二根天線上方，離最高的一根 1/4 波長處，再加裝一根，亦輸以相同相位電能。三根重疊者，角度可降至 5° ~ 15°；再加一根，共四根時，角度可降至 3° ~ 12°。

此種設計在 VHF/HF 天線中甚爲普遍；在 HF 領域中雖不多見，但亦有不少有能力的火腿，在院子或牧場中，豎起 40 公尺高的鐵塔，每隔 10 公尺挂上一根八木天線。

有些設計是四根天線同時、同方向轉動，而鐵塔固定不動。有些則將天線固定在鐵塔上，變換方向時，整座鐵塔連天線一起轉動。龐然巨物，聲勢浩大，羨煞僅用單根簡單天線，如筆者般的火腿們。
垂直天線的發射角度
話說回來，窮人也有窮福。另一降低發射角度，簡單經濟而有效的方法是，采用垂直天線，因爲垂直天線具有低發射角度的天性。

圖四是四種不同長度的垂直天線發射角度。圖四 A 是 1/4 波長天線發射角度，自 10° ~ 55°。圖四 B 是 3/8 波長，角度是 8° ~ 40°。圖四 C 是 1/2 波長，角度更降至 3° ~ 27°，雖在主瓣的上方出現一小波瓣，但無傷元氣。
降低垂直天線發射角度的方法

圖 A 是在 1/4 波長天線上方多加一節 1/2 波長，可將電波射角降至 3° ~ 20°，並可獲得 3.2dB 的增益。

圖 B 是二根 1/2 波長天線，射角再降至 3° ~ 15°，有 4.3dB 增益。弧形虛線是電流分布狀況，箭頭表示電流方向。上下二根天線的電流，經相位變換後，成同一方向，相互加強，乃有增益。
圖五：重疊式垂直天線示意圖
前文說過，既然將水平架設的天線重疊起來，可以降低它的發射角度，同理，將垂直天線重疊，也可降低它的發射角度，但由于構造不同，重疊的方式也就不一樣。

垂直天線重疊的方式，是在原來的天線近天的一端，如接一條半個波長的導體 (線或管 )，並在二者之間，加裝一只‘相位變換尾巴’ (PHASE REVERSING STUB)，以求此二節的天線所發出的電波相位相同。

在相位相同時，兩者的電能相加；相位相反時，互相抵消。這樣結構的天線，稱之爲‘同線重疊式’天線 (COLLINEAR 或 COLLINEAR STACKING)，見圖五 A。可將發射角度降低至 3° ~ 20°並有 3.2dB 的增益 (GAIN)。

這條天線總長度雖然是 1- 1/4 波長之長，但不能稱爲‘ 1- 1/4 波長天線’，因爲其構造與作用和簡單一條線截至 1-1/4 波長不同，爲避免誤解，不妨噜嗦些，稱之爲 "1/4 波長的垂直天線重疊上一段半波部份’。

在學理上講，要獲得 3.2dB 的增益，重疊式天線要有三個半波的天線相連才行。現在只有 1-1/4 波長的長度，而能有同樣的增益，是因爲垂直天線利用地面的反射，所以可將長度減半。

更進一步說明，假如將天線豎立在一面鏡子上，看起來天線的長度便增加一倍。在電波上來講，地球便相當于一面鏡子。

同線重疊式的天線，可重疊再重疊。如在上述 1-1/4 波長的天線上方，再加接一根同相位的半波天線，其發射角度可再降至 3° ~ 15°，增益可有 4.3dB，請見圖五 B。

話說回來，雖然重疊式的垂直天線很容易獲得低發射角度，但在實際架設上，要豎立一根數十公尺高的金屬管子和線，以用于 HF 被段，可不如想像中容易。再者，重疊天線每一段和相位變換的尾巴，都要諧振，調整起來，要花數倍功夫和耐心。如要用于多波段，更要特別設計。



綜合起來，水平和垂直天線，各有千秋。比較起來，可列出以下的優缺點：

垂直天線容易獲得較低的發射角度

一根安裝在地面上 1/4 波長的垂直天線，其主波的發射角度已是 30° (波瓣自 10 ° ~ 55° )，見圖四 A。水平的單根半波天線要架設到離地面半個波長高 (14MHz 爲 10 公尺 )，才能達到相同的角度，見圖二 C。

垂直天線制造容易，安裝簡單

即使要豎立 20 公尺高的垂直天線，也不需要拉索 (GUY WIRE) 固定，而自立式的 (SELF-SUPPORTING) 金屬管，也不是難事。

垂直天線占地面積不廣

雖然要用多條地線 (RADIALS)，像樹根一樣向四方散開，但這些地線不需要拉直，可以沿地形、屋頂、牆壁，彎曲上下，也不一定要向四方平均散開，即使所有的地線都傾向一個方向，也不太影響效率。

最近市上發展出多種半波垂直天線 (VERTICAL DIPOLE)，無需用樹根式的地線網，不論在效率及架設方面，都更爲優良和方便。

垂直天線沒有方向性

垂直天線另一優點是沒有方向性，一聲 CQ，可八面四方 360°發射出去；同理，躲在天涯地角的 DX 在呼叫時，也不會因爲自己的天線，朝向反方向而失之交臂。

因此，很多電台在安裝強大的定向天線之外，亦多加裝一條垂直天線，作爲‘監聽’之用，以防稀有的DX漏網。

垂直天線也可構成定向天線


圖六：變換電波相位來變更發射方向的垂直天線示意圖。
垂直天線也可以采用二根，放置在相隔 1/4 波長之處，以構成定向天線，見圖六，再用開關，將電波向前或向後切換方向，這種天線稱爲‘變相位的垂直天線’ (PHASED VERTICALS)。

其電波發出的面積，可達 120。之廣，並且有 3dB 的增益，加上低發射角度的優勢，捉起 DX 來，可直追三元件的八木天線。

假如使用三根垂直天線，各相距 1/4 波長距離，用選擇開關來控制其發射方向，每一方向 120°，三個方向便是 360°，也就是廣及全球各地。這種用電來轉換方向的方式，優點是迅速，舉手之勞去轉開關而已，沒有機械磨損，可靠性高。

用過旋轉器的同好，一定曾經體會到將天線轉一圈時，雖然只有一分鍾之久，可是在捉 DX 時，卻猶比一年還長，就怕這守候多年的 DX 機會不再。筆者曾用過四根的PHASED VERTICALS，相當滿意。

垂直天線對電視影響不大

垂直天線發射的是垂直波，對電視的影響不大大，因爲電視是水平波。有說垂直天線會影響廣播收音，這並不是由于垂直波的關系，而是垂直天線發出的電波角度低，且強而有力所致。

垂直天線較易受雜音影響

垂直天線在收聽方面，似對下雨、下雪、及鄰近電器所造成的噪雜音，易受到影響。

垂直天線一定要有良好的地線系統

水平及垂直半波天線，不需要良好的地線系統來幫助電波的發射;1/4 波長的垂直天線則一定要有良好的地線系統。

水平天線可加裝輔助元件使電波集中于某一方向，成爲高增益的定向天線

水平天線可加裝輔助元件如反射元件 (REFLECTOR)，和引導元件 (DIRECTOR)，使電波集中于某一方向，以求增益。此即所謂八木 (YAGI) 天線，以紀念發明人八木教授。又因形似魚骨，亦稱之爲魚骨天線。

八木天線體積重量大，易受天氣影響

一般八木天線由于體積和重量都很大，多限制在 14MHz 以上的波段。且易受天氣影響，元件怕大風和結冰而折斷；旋轉器因受潮結冰而不能轉動。架置八木天線用的鐵塔和地基 (屋頂 )要夠堅固，以備萬一因台風及地震等而倒下時，不致引起慘重的災情，及賠償等問題。

垂直天線很容易達到低角度

水平天線的發射角度與生俱來便偏高，難以捉 DX。即使將天線高度架到離地一個波長處 (14MHz 的高度是 20 公尺 )，其發射角度才降至 10° ~ 20°。垂直天線則很容易達到此角度。

如果要水平天線獲得更低的發射角度，唯一方法是將天線‘同相位重疊’。這般的裝置要使用較高和堅固的支柱。




個人的經驗
現在筆者將個人使用的經驗寫出來，給火腿諸君參考。我曾經用過不少種類的天線，有水平、垂直、八木、倒 V、及方形的等等。有自制、改裝、也有買現成的。現單由水平和垂直天線來談：

多年來，我的電台裝裝拆拆，QRT( 停用 )的時候，比 QRV( 准備好 )多。每次開台時，總是匆匆忙忙，急于 ON AIR。

每次 QSO 的第一根天線，總是一根水平半波單波段，取其制造容易，校正也容易，隨便找屋角或樹幹一挂便成，歪歪斜斜也不打緊，可靠性高，電波一定可以發射出去，只是效率高低的差別而已。

當過了一陣 QSO 瘾之後，心媮`覺得這根天線不夠理想，捉起 DX 來，總落人後，連做夢都想要一根更優越的天線；一根三波段三元件十五米高的八木和鐵塔，或更巨形的天線，是理想的目標。

鑒于自己的能力，和四周的環境，及‘人和’的因素，實在沒有此福份，退而求其次，只有采用‘地平面式’的垂直天線 (GROUND PLANE VERTICAL，或稱 G.P.)。它的優點是發射角度低，只要四條地網 (RADIALS)，輸電容易，架設簡單，不必大興土木，而且細細的一條，直上雲霄，也不刺眼。

我的興趣是在多波段工作，心理上總覺得自制的天線沒法做科學的校正，效果必定會差些，叫不到 DX 時，總是歸罪于天線不好，所以幹脆買現成的。廠制品各有各的設計，同一廠商也經常在改進。

我經試用數種之後，滿意的一根，也是目前使用多年的‘白胡桃’ (BUTTERNUT) 的 HF6V 型六波段的垂直天線。六波段包括 10、15、20、30、 40、80 公尺。

它的地線系統 (RADIAL SYSTEM)，設計得別有心裁。依理，每波段用 4 根，六波段便是 24 根，一堆亂麻，非常難處理。而白胡桃竟能將之簡化爲四根，80 公尺和 30 公尺各有各的 4 根。如果對 80 及 30 公尺波段沒有興趣，則只用四根便可。這項聰明的設計，我奇怪他們不去申請專利權。

我的屋頂離地四公尺高，天線垂直部份的底部，也就離地約五公尺。這個高度據學術界的實驗，並爲業余界再證實，是要使 GP 式天線，充分將電能發射出去的最低高度，此高度與電波發射角度無關。

HF6V 的設計特點是不用‘截波器’ (WAVE TRAP) 來分波段，因爲截波器會消耗寶貴的發射電能。其天線的主幹夠長，除 30、40、80 公尺波段外，10、15、20 公尺波段的長度，最短不低于 1/4 波長，所以能將電能充分發射出去。

我覺得這條天線最強的波段是 15 公尺及 20 公尺，多次和十余個電台同時搶著回答某一電台的 CQ 呼叫，對方都很快回答我，所以我知道這只 HF6V 的效率相當好。猜測這十余電台之中，一定有人用八木天線、半波天線、垂直天線等。

有時遇到遠地稀有 DX 電台，戰況更加熾烈，長程大炮型的大電台如猛虎出山，照理說，怎麽也輪不到我這小小步槍手，但事實上並不如此，我的口徑尺寸雖小，托垂直天線低發射角度之福，射程不比長程大炮差。

有次偶然聽到 VS6JR 在 20 米用 CW 叫 CQ，由于他叫 CQ 的時間稍長些，引起很多台在備戰，美國東部很少聽到香港，大家都在爭取這一新的國家。

開始的數分鍾內，我沒叫到他，這時叫他的電台越來越多。我知道大勢已去，但仍不放棄，繼續監聽，再過數分鍾，呼叫的電台更多更擠，連他也分不清誰叫誰。突然間，這 VS6 電台音息全無，我立刻意識到，他在找沒有 QRM( 幹擾 )的空隙，所以我立刻跟著也在找。找到一空隙之後，以守株待兔之勢，等他出來。

果然不出所料，他一叫便給我捉到，雖然我的訊號只有 RST559，但可確知且安心的是，我的訊號既能經這根天線射到香港，當然也能射到地球任何一角落。

這根 HF6V 爲我立下不少汗馬功勞，雖然在今天科技日新月異的時代中，已顯得落伍，但仍老當益壯，舍不得棄舊換新。

至于垂直天線和單根的半波天線，與八木、方形等定向而有增益的天線相比又如何？這得說實話，事實上，無增益的單根天線，是無法和有增益的天線相比的。但話又說回來，單根天線並不是毫無用處，通訊天候良好時，並不示弱，用 CW 比用 SSB 占優勢；只有在搶叫時會吃虧，訊號給大電台的聲音蓋沒。

但也不盡然，有很多 DX 電台同情弱小的電台，如低電力 (QRP) 及使用垂直天線者，予以優待，因爲他本人也是過來人，深知其中辛酸。

我們在回答時，可加注自己的情況，如 "KM2X QRP" 或 "KM2X WITH VERTICAL ANTENNA"，來引起對方的注意。當然在呼叫時要用些技巧，例如抓住其他電台剛好在換氣而停聲不叫時的一刹那，將自已的呼號，清晰簡明地送出。最忌的是將呼號的每一個音拉長，好似唱歌似的唱出，這會極度增加對方收聽你呼號的困難。

這次經驗說明一項事實，即常聽人說垂直天線根本不能用，這話不一定對。我個人認爲：一、垂直天線架設時要注意各項小節，尤其是地網部份，否則電能損失很大，除 1/2 波長者外。二、用 CW 毫無問題。三、由于訊號不強，QRM 及雜音易將訊號蓋沒，SSB 尤甚。四、個人通訊的技巧也很有關系。




結論
我個人對水平及垂直天線的結論是：單根的垂直天線，不論 1/4 成且 /2 波長，無法和有增益的八木、方形等天線相比，但與水平的半波天線相仲伯。二元件變相位的垂直天線 (PHASED VERTICAL) 則不太輸于二元件八木天線。

現在市售的垂直天線，已發展到多波段半波式，不需用占地的地線網，比 1/4 波長的種類多，增益、發射角度也更低 (18° )，性能相當好，價錢也就不便宜。

嗯! 從文章描述, 可以確認這裡所指的 "相位尾巴", 就是 PHASE REVERSING STUB..

以電離層反射電波來達成通訊, 這在短波遠距離通訊是必備的手段, 因此主要波束輻射角度, 在到達電離層後被反射, 能否到達通訊對象所在區域是非常要緊的事; 因為有效反射的電離層高度, 是隨著時間而變化, 有週期性的高度變化的主要因素是太陽的照射與否; 白天有太陽照射, 較低層空氣可因太陽伽瑪射線與帶電粒子而解離, 形成電離層, 等於電離層高度降低; 晚上低層電離層因無太陽輻射而消失, 剩下高層電離層, 等於電離層升高; 另外每十一週年為一期的太陽黑子也是幾可被預期的, 除此之外, 非預期性的太陽閃焰也可影響電離層..

一般來說, 波被反射的次數越多, 衰減越快, 故仰角角度較高的波, 在到達通訊對象時, 被反射的次數會較低角度的波來得多, 故短波遠距通訊多半會設法獲得低仰角度的天線輻射..

也因為電波是被反射到達彼方, 故中間被跳躍過的地區反而收不到, 所以適當的天線幅射仰角與天線波束角是相當要緊的; 而天線波束角越窄(天線增益越高), 因而導致被照射區域範圍較狹小, 輻射仰角的精密性要求就越高, 也因為電離層高度隨時在變化, 變成若天線波束角太窄, 反而容易因電離層高度變化, 反射不到欲通訊的地區; 所以短波電離層通訊, 不是天線增益越高越好..

以往短波遠距通訊, 為因應電離層高度變化, 多採用變更所使用頻率的手法; 利用同一天線在不同頻率時, 有不同的波束角與仰角, 來應付不同高度電離層所需的輻射仰角; 現今因為電腦科技的發達與天線相關知識的增進, 相位合成法已開始被採用..

如前面所介紹, 利用兩組天線輸入不同相位的信號源, 可以調控天線輻射角度, 故若通信雙方都裝設數組檢測天線, 便可即時通知對方變更天線輻射仰角, 這一切可以自動化達成, 原理如下:

　　　　　電離層
　　禳禳禳禳禳禳禳禳禳禳禳禳禳禳
　　　　↗↘　　　　↗↘
　　　↗　　↘　　↗　　↘
　　↗　　　　↘↗　　　　↘
　A1A2A3　　　　　　　B1B2B3

電波從 A 端主天線 A2 輻射而出, 經反射到達 B 端, B 端佈建 B1 B2 B3 三組天線, 若電離層高度偏高, 波束將往 B3 移動, B3 所接收到的強度開始增加, B1 開始減少, 此時 B 端可通知 A 端, 升高輻射仰角, 如此反射波就可被調回到 B2 天線; 反之若電離層降低, 反射波束往 B1 移動, B1 信號強度增加, B3 開始減少, 此時 B 端就通知 A 端降低輻射仰角, 如此反射波束就會回到 B2, 當然 A 端也可依此方式通知 B 端變更波束仰角; 這些動作可被自動化, 在頻譜運用效率上, 也因不需更換頻率, 而大大地提高..

因此就我的看法, 倒也不必拘泥於用水平極化或垂直極化, 取用適當的波束仰角與波束角, 讓電波能通達對方才是最要緊的..

取用適當的波束仰角與波束角, 讓電波能通達對方才是最要緊的..具體做法怎樣?還是按您所講的哪樣嗎???

是呀! 就按照之前推出來的式子, 例如取天線相距 1/4 入, 改變其中一組天線激勵的相位, 譬如輸送到右側的天線, 延遲相位從 90 到 0 度, 自然就能控制波束方向從朝向水平到天頂來掃描, 通常會有數個角度是都可以通達對方的, 當然仰角越高, 代表反射次數越多..

至於波束角, 您可以這樣想像, 以前面所舉的兩組天線為例, 倘若是三組天線, 四組天線, 甚或是六組天線來合成該波束, 是不是可以得到受控的波束角寬度? 且一樣可以控制仰角, 這種技術, 就是相位陣列雷達的應用技術..

山賊君：您好！在BABY antenna 天線上加上1/4入或者加1/6入傳輸線的相位變換尾巴，能不能保證低頻電感量，加載電感後對相位是不是還有調整作用。請舉一個5MHZ baby loop antenna 加相位變換尾巴的實例好嗎！