天線的基本概念及制作
我將介紹一些常見而且容易自制的天線,這些天線能夠用我們日常生活中容易得到的材料制作。我會逐一制作這些天線,將制作的過程拍成照片,并給出 盡可能詳細的尺寸數據。盡管我在制作過程中會動用天線分析儀甚至是綜合測試儀等設備,但是我將告訴讀者不使用這些昂貴儀器的調試方法。至少,完全按照我的 材料、尺寸總不會錯。
天線是FM DX的耳朵,微弱的電波從天線經過饋線進入接收機,才能讓我們聽到遠方電臺的聲音。一個接收系統的好壞,天線占了一半。我們希望天線能有高的增益,把微弱 的信號變得響亮,我們希望天線能有一定的選擇能力,把傳呼臺干擾和本地強臺擋在外面,我們希望天饋系統盡量減小損耗,把每一微伏的信號都送到接收機的前 端。
對于大多數使用便攜式收音機來收聽FM DX的人說,他們的天線也許只是收音機上的拉桿天線,這樣的天線雖然簡單方便,但是對于FM DX來說,無論如何是不夠的,盡管拜電離層的恩賜,這樣的天線系統也不是沒有可能接收到DX信號。
電波
在講天線之前,不能不先提一提電波。
我們制作天線的目的是為了捕捉電波,因此,在考慮天線的問題之前,絕對有必要先研究一下電波的問題。
FM廣播波段,頻率上是從87.5MHz到108MHz,對應的波長是3.4米到2.7米,一般稱做3米波段,是VHF(Very High Frequency)的一段。這個波段以下,54MHz到87.5MHz是電視廣播波段,以上,108MHz到136MHz是航空通訊波段。VHF波段的 電波傳播,主要有三種途徑:
直接波
這是指從發射天線到接收天線之間,不經過任何發射,直接到達,電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。視線傳播這個名字也表明了這種傳播 方式能夠傳播的距離不遠。這有兩個原因,首先是電波從發射點出發,其能量是以冪級數遞減的,而接收機要能良好地解調出廣播,需要一定的信號強度。所以太遠 的地方,信號太弱,不足以解調。如果只是這個原因,那么拼命提高發射功率或增加接收天線的增益,也許就可以擴大收聽的范圍了。但是,還有一個重要的問題 是,地球是圓的,在地球上任何一點發出的電波,按直線前進的方向,最終將離開地球射向天空。主要是由于第二個原因,一般地講,地面上一個發射臺發出的直線 波,只能傳播到70km遠處地面上的接收處。如果雙方的高度增加,那么這個距離還可以增加,但總是有限的。所以,70km,是本地收聽的極限,實際上,由 于山脈、丘陵、房屋的阻擋、反射,這個距離還要大打折扣,一般可以估計的距離是35km。
電離層發射波
這是指電波通過電離層的發射達到接收方。這里面的名堂很多。電離層本身是有多個層次的,支持短波(1.8MHz到30MHz)反射的電離層是 F1和F2層。F1和F2并不是甘心反射所有的無線電波,它們能反射的最高頻率是有限的,超過這個頻率的電波完全得不到反射,而是穿過電離層射向太空。如 果沒有這個特性,那么通訊衛星就不可能存在了,通訊衛星就是在電離層外工作的。這個最高頻率叫作MUF(Max Usable Frequency)。 MUF與很多因素有關,主要是和太陽黑子活躍程度以及季節有關。太陽黑子活躍,MUF就高,天氣熱,MUF也高。MUF最高能高到多少呢?一般在太陽黑子 活躍期的夏天,MUF在20MHz到 40MHz之間,很少超過50MHz。在低的時候甚至會低到10MHz以下。但是在太陽黑子異常活躍的時候,MUF也有可能偶然達到100MHz。這時 候,就有可能通過F層發射收到DX FM了。但是這不是FM DX的主要形式,FM DX主要是通過另外一個電離層E層。本來E層的出現是破壞F層,所以我們不妨記F層為Friend層,E層為Enemy層。但是Es層的出現,卻會形成一 個短期內密度極高的反射層。反射層的密度高,意味著能更好地反射電波。所以Es層開通的時候,DX電臺的信號會異常地強。在6米和10米業余波段工作的業 余電臺都知道, Es層開通的時候,很小的功率,甚至5W,也有可能做DX聯絡。Es的開通,主要是提供了 800km以內電波的傳播路徑。由于信號很強,其實很多時候并不需要很好的設備就可以接收,需要的是耐心和運氣。除了這兩種反射,FM DX還有可能通過對流層反射和流星余跡到達你的接收機。
地波和大氣波導
本來來說,理論上 VHF 是不存在地波的。但是無數的實踐表明,VHF 也存在著某種程度的地波傳播。所以我們能穩定地接收200km左右電臺的信號。江蘇和安徽兩省的業余電臺,每年國慶的時候都進行全省 VHF 移動通訊實驗,也證明了 VHF 電波可以在 200km 左右的距離得到傳播。大氣波導是另外一種可能傳播VHF電波的手段,不過人們研究得還不夠多。
既然存在著這些可能,那么如何知道我收到的信號是以什么方式來的呢?一般來說,如果收到的信號來自 70km 以內的電臺,基本上可以認為是直接波;如果是 200km 以內,而且信號穩定(不一定強),那么大概是地波;如果是800km以內,信號很強,但是極不穩定,而且偶爾才出現,多半是 Es層傳播;如果距離更遠,信號很弱,大概是F層或其他形式的電離層傳播了。
知道這些有什么用呢?用處在于幫助我們選擇對天線的要求。比如,F層的傳播有一個特點是越距,大約 500km 以內的電臺是不可能通過 F 層的傳播來的,這個距離內的電臺信號只能以 Es 層來。就象在杭州想要接收***的FM電臺信號,只能PNP(Plug and pray),等 Es 層,那么天線就要考慮適合Es層的特點。
還有一個很重要的因素是極化方式,這是很容易被很多愛好者忽略的問題。電波的極化方式有三種:水平極化、垂直極化和圓極化。不管理論上怎么計 算,簡單的判斷方法,就是看振子的方向,振子是水平放的就是水平極化,垂直的就是垂直極化,圓極化不用在 FM廣播,可以不管。極化方式之所以重要,是因為要求發射方與接收方的極化方式必須一致,才能有好的接收效果。我國廣播的極化方式是水平極化,所以,接收 天線也應水平架設。如果極化方式不一致,會有10dB到20dB的損失。可是,經過電離層的反射過來的電波,早就被反射得七葷八素、顛三倒四,說不定是什 么極化方式了。所以,接收DX信號,其實垂直極化也不錯,附帶的一個好處,就是可以削弱本地電臺的影響。
評論
查看更多