带 J 型匹配的 VHF 天线。方案、说明

J型匹配的VHF天线..无线电电子电气工程百科全书

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这种天线长期以来理所应当地受到无线电爱好者的欢迎。其设计简单，设置方便，与任何特性阻抗的馈线一致。然而，其尺寸较大（总长度为0,75λ），使其难以在高频频段使用。但在 VHF 频段中它的使用非常频繁。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 1.天线设计草图

天线（图1）是一个长度为λ/2的振动器，通过四分之一波开线形式的匹配装置从末端提供动力，在下端封闭。当从端部馈电时，半波振动器的高输入阻抗（几千欧姆）很容易通过选择从功率点（X1，X2）到电缆封闭端的最佳距离转换为电缆的特性阻抗。线。使用开路线路作为变压器可确保高变压比下的低损耗。 J 天线增益为+0,25 dBd，略高于偶极增益（由于两线线路）。

垂直J型天线由于不完全对称，水平极化辐射较小（图2）。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 2. 参数和辐射方向图

我们通过将四分之一波长线弯曲 90 度来修改 J 天线（图 3）。通过稍微调整尺寸，实现良好的匹配和 0 dBd 增益并不困难。然而，对于这个版本的天线，辐射的显着部分已经是水平极化的。它是由两线线路中的共模电流引起的，在J天线中起到配重（受电弓）的作用。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 3.修改天线设计

让我们添加另一个半波振动器，将其连接到两线的自由端（图 4）。我们获得了垂直平面上完全对称的结构。两线线路中不存在共模电流，也不存在水平极化辐射。该选项是由两个半波振动器组成的共线天线，通过末端封闭的四分之一波线馈电。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 4.修改天线设计

SM0VPO 在其网站上的文章“Harry Lythall 的 6 dB 共线 VHF 天线 - SM0VPO”中描述了这种天线。其增益（约2,4 dBd）是通过缩小垂直平面内的辐射方向图来获得的。在水平面内，辐射图是圆形的。该天线结构非常简单，可由一根铝棒或铝管制成。为了保持天线的对称性，建议通过巴伦变压器连接电源线。 SM0VPO 使用 U 型弯头巴伦变压器。您可以将自己限制在靠近天线馈电点的电缆上放置几个铁氧体环。

我们将此设计简称为 Super-J 天线。还可以进行哪些进一步修改？

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 5.修改天线设计

通过在设计中添加反射器，我们得到了两元件 Super-J 天线（图 5）。这已经是增益为+5,8 dBd 的定向共线天线。如果我们添加导向器，我们会得到增益为 +6 dBd（图 8）的三元件 Super-J 天线（图 7）。尝试添加第二个导向器只会增加 0,8 dB 的增益，但会显着增加天线的长度......

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 6.修改天线设计

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 7. 参数和辐射方向图

这些天线与多元八木天线相比有什么优势？

在相同面积的情况下，它们的增益大致相等，但Super-J天线的优点是臂长短、转弯半径小、易于匹配。缺点包括需要使用介电桅杆，至少是其上部。

在图中。图 8 显示了 144 MHz 范围内的三元件 Super-J 天线的照片，该天线由直径为 8 毫米的铝棒制成。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 8. 144 MHz 频段的三元 Super-J 天线

电介质柱（例如玻璃纤维）和绝缘垫片位于元件之间的空间中。在图中。在图9中，它们用较粗的线示出。最好将电源线水平布线在反射器后面，并以宽环方式返回到桅杆，远离反射器末端。在此区域（靠近天线），建议每隔 0,5 m 在电缆上放置一个管状铁氧体磁芯（来自监视器电源线）。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 9. 天线设计

可以为 430 MHz 范围制作类似的三元件 Super-J 天线。在表和图中。图 10 显示了 145 和 435 MHz 频率所需的设计尺寸。元件的尺寸及其轴之间的距离以厘米为单位（D 是制造天线的铝或铜导体的直径）。电源点的输入阻抗为50或200欧姆。如果使用 U 形弯头进行平衡，它会将馈线电阻转换为 200 欧姆，因此两线线路的连接点将距离闭合端稍远。在这种情况下，匹配环的尺寸会略有变化（见表）。

带 J 型匹配的 VHF 天线
米。 10、结构尺寸

表

频率，兆赫	R_索引, 欧姆	а	b	с	d	е	f	g*	h*	k	D
145	50	44	52,5	53	49	34,5	42	5	37	4	0,8
145	200	44	52,5	52	49	34.5	42	5,5	41,5	6	0,8
435	50	14,7	17,5	17,7	16,3	11,5	14	1,5	13	1,4	0,25
435	200	14,7	17,5	17,3	16,3	11,5	14	1,8	13,8	2	0,25

标有星号的元素的尺寸是在设置期间指定的。

为了便于设置，建议匹配装置采用两个动触头（滑块）：一是闭合双线，用于调谐谐振；二是连接馈线，用于匹配谐振。最小 SWR 水平。这使您可以快速配置天线，但在选择滑块的位置后，必须确保可靠的接触（焊接或螺栓）。天线的效率很大程度上取决于接触电阻。值得记住的是，铜铝接触是不允许的，并且接触点应防潮。相反，J型弯头开口端的接触电阻要求不严格，因为那里的电流很小。

最初，天线是按照图4制作的。 145、平均频率为 8 MHz，直径为 23 mm 的铝棒。它连接到一根直径为 0,5 毫米的玻璃纤维管上，用作桅杆。放置在靠近天线馈电点的电缆上的铁氧体管用作巴伦。她的测试表明，当天线放置在与地面平行的木桌上时以及垂直放置时，设置不匹配。因此，天线调谐必须垂直安装。振动器下端到地面的距离大约1,1m就足够了，通过沿着两线环移动闭合跳线并移动电缆连接点（这些调整是相互依赖的），很容易在所需频率下将天线匹配至 SWR<1,5。天线工作频段SWR<5超过XNUMX MHz。

然后，由于手头没有具有所需刚性的介电管，因此将同样由直径为 8 毫米的铝棒制成的吊杆连接到桅杆和主动振动器上。在振子的中点处，电压接近于零，因此导电臂对天线特性的影响很小，这一点通过初步建模得到了证实。

吊臂上安装了反射器和导向器，其长度是根据使用MMANA程序的模型计算来计算的。两根电线和吊杆使用 10 毫米厚的乙烯基塑料板和 U 形支架固定在桅杆上。天线元件使用硬铝 U 形支架和螺栓固定在吊杆上。

无源元件急剧降低了天线的输入阻抗。然而，发现了弱表达的 SWR 最小值。通过移动跳线和移动电缆连接点，我们找到了最小SWR对应于145 MHz频率且不超过1,2的位置。振动器的长度不可调节。

与调谐单元件天线相比，调谐三元件天线更为敏锐和关键。 SWR<1,5 水平时的带宽约为 3 MHz。结果电缆的长度稍短，并且电阻为 50 欧姆的电缆从电缆封闭端到电源点的距离略大于计算值。

该天线的性能之前是在城市条件下（在完全覆盖地平线的高层建筑中）进行的，其轴距地面仅1,5 m的高度进行了评估。与四分之一波汽车杆相比，它的信号有所增强2...3 个点，用于 10...50 km 距离上的通信。水平面的方向性非常明显。总体印象是天线工作正常。当天线被提升到 7 m 高的桅杆上时，在别墅条件下的开阔区域对 Super-J 天线的性能进行了更准确的评估，并将其性能与垂直四元件“方形”天线的性能进行了比较。极化。天线交替安装在同一位置的同一玻璃纤维桅杆上。使用与馈线相同的电缆和相同的收发器。评估了30至100公里距离直放站的开放和可听性工作以及在70公里以内的直接频道中进行QSO时通讯员的评估。

在大多数情况下，估计值非常接近。如果您听说过“square”，那么您也听说过 Super-J。四元“方形”在水平面上的辐射图较窄，因此必须更准确地瞄准通讯员才能获得最大收视率；Super-J 几乎没有转动。总体印象是天线具有大致相等的增益和良好的后瓣抑制。被测天线比“方形”天线轻两倍，并且扭矩和风阻显着降低。

用于在 MMANA 程序中对所述天线进行建模的文件可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/ant86_30.zip 下载。

作者：弗拉迪斯拉夫·谢尔巴科夫（RU3ARJ）

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