題:
端饋半波天線的阻抗是多少?
K7PEH
2016-12-07 06:46:50 UTC
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任何“現實的”端饋電線天線都有一個平衡點,它可能僅僅是地面或地面上的實際電線導體或某些變化。

確定饋電點R,X的最佳方法(假設這就是您想要的)是使用NEC2計算它們。 NEC2非常易於使用,R,X輸入的計算也非常容易執行,因為它是執行的常規(始終打印)輸出之一。

Internet上有很多資源可通過Google搜索獲得,以了解如何為您的天線設置幾何輸入規格並在給定頻率下運行解決方案。如果要在多個頻率下運行,則可以執行頻率掃描(起始頻率加上增量增量頻率)。

NEC4是許可版本,較新且更準確。而且,在這種特殊情況下,我提到的是,它對於接地模型和地網的接地導線更為準確。根據天線的幾何形狀和對位設計,NEC2和NEC4之間的差異可能會很大。

P.S。對於便攜式操作設備,我經常使用端饋天線,它們始終為QRP,這意味著要進行接觸,天線需要工作,並且它們確實可以工作。通常,我在樹枝上搭起一根電線(借助吊索的出手,先將釣魚線搭在樹枝上)。這條線直接鉤在PL-259的輸入導體上,我用它鉤住我的設備(KX3)。地線僅是接地的導體,並綁在PL-259的屏蔽導體上。實際上,我製作了PL-259,可以隨時連接電線,從而使此任務變得容易。電線大約有60英尺左右,但我也使用較短的電線。 Elecraft KX3的自動調諧器具有很寬的失配調節範圍。

六 答案:
darco
2017-01-17 02:22:22 UTC
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據我了解,端饋半波天線的饋電點阻抗($ Z_a $)至少取決於以下因素:

  • $ L_a $:天線輻射元件的長度。
  • $ D_a $:天線輻射元件的直徑。
  • 天線周圍的環境。

這也是我的理解,當$ L_a = 0.5 \ lambda $時,這樣的天線實際上不是諧振的(意味著阻抗是純電阻性的),而是稍微小一點。我看到的一個常見數字是〜$ 0.41 \ lambda $,但是不同的來源似乎值略有不同。

我的普遍問題是,假設天線在自由空間中輻射,那是$ L_a $,$ D_a $和$ Z_a $之間的理論數學關係?

更具體地說,我想知道如何計算兩件事:

  • 對於給定的$ D_a $,$ L_a $的值是多少(當$ L_a \ le 0.5 \ lambda)$會給我一個真正的(純電阻性的)$ Z_a $自由空間?
  • 給定$ L_a $和$ D_a $(或當這些變量受約束使得$ Z_a $始終為實)時,$ Z_a $在自由空間中的確切值是多少?

詳細說明在實際的非自由空間環境中這些值的關係的加分點。

我已經看到許多關於$ Z_a $的估計值,介於1800Ω和5000Ω之間 ,這是一個很大的範圍。我想更好地了解涉及哪些因素,以及如何在理想情況下以數學方式計算價值。

[低頻天線阻抗計算]的可能重複項(http://ham.stackexchange.com/questions/6919/antenna-impedance-calculation-for-低頻)
-1
添加到答案和問題。我當時就建立了廣播,電視和GSM公司。從大約1984年到1995年之間,我一直是Radio Ham。在理論上,天線的計算工作正常,但這是理論在實踐中不起作用的領域-因此,每次安裝都需要一定程度的“調整”。阻抗與頻率和濕度水平高度相關。直接地,這可能不是對您問題的準確答案,但是現在您知道,為什麼天線計算很複雜。
Phil Frost - W8II
2017-01-18 20:44:36 UTC
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很難預測端饋電線的阻抗,除了說它很高。通常,它是憑經驗確定的。

您正在尋找一個理論表述。考慮一下,饋電點是一個電壓源,它使物體之間的電勢有所不同。偶極子的末端,...什麼?

schematic

模擬該電路 –使用 CircuitLab創建的示意圖 sup>

也許您可以想像饋電點連接到無限半徑的理論殼上,類似於自電容的計算方式?我猜想結果很大程度上取決於電線的幾何形狀,但是通常電線越粗,阻抗越低。我不知道這個模型有什麼實際價值,因為任何真實的天線附近至少都有一條饋線和一條地面/飛機/航天飛機,這將更為重要。

您還可以計算出一個偏心饋電偶極子,非常靠近末端。當饋電點接近無窮大時,您會注意到該功能的局限性。當然,這是一個近似值,假設偶極子相對較薄,並且偶極子另一半的電容是最相關的因素。

因此,如果沒有偶極子的另一半,那是相關因素嗎?在實踐中,這將是基礎,而輸電線。都不適合用簡單的表達方式。最好模擬您的特定安裝。

我們可以做一些概括:

末端饋電偶極子會共振(或不共振),就像更普通的中心饋電子一樣偶極子。饋電點(在中間,末端附近或之間)對導線的諧振是透明的。

正好是半波偶極子在其饋電點阻抗具有一個反應成分。 理論上是(73 + j42.5)Ω

當偶極子太短時,其電抗將是電容性的。當它太長時,歸納法。由於正好是半波偶極子的感抗很小,因此縮短它可以消除電抗。縮短的確切數量取決於導線的厚度。 0.41λ聽起來像是一個合理的估計。

反饋點阻抗會在每個波長的波長上重複出現。也就是說,就饋電點阻抗而言,0.5λ,1.5λ,2.5λ,...偶極子看起來都一樣。

隨著偶極子變厚,其帶寬增加。也就是說,對於相等的長度變化,較厚的偶極子的阻抗變化將小於較細的偶極子。

由於阻抗必須在每個波長處重複,因此這也意味著最高阻抗(例如,

最後一點是實際的要點:由於偶極子末端的阻抗很高,所以共模阻抗看起來相對較大。低。成功製作末端饋電偶極子取決於非常有效的扼流(非常高的共模阻抗),這在實踐中很難實現。如果扼流圈不是很有效(也就是說,共模阻抗不會比差模高很多),那麼使扼流圈更有效將增加發射機看到的阻抗。

abcd567
2017-01-18 13:23:32 UTC
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  1. 維基百科:單極天線

    單極始終具有另一組導體,來自源的第二根導線連接到該導體上

    第二個變角器可以是地球,也可以是通常稱為“地平面”的金屬物體。接地平面將單極子變成虛擬偶極子,虛擬偶極子的每個分支的長度等於單極子的長度。因此,半波單極子的虛擬偶極子是全波偶極子。

    單極子的阻抗是其虛擬偶極子阻抗的一半,例如,接地平面的四分之一波單極子的阻抗為36歐姆,而其虛擬偶極子即半波偶極子的阻抗為75歐姆的一半。

  2. 維基百科:偶極子天線

    偶極子的阻抗在其長度上變化非常大isfullwave。等效單極是其長度的一半,所以當單極的長度為半波時,其單極阻抗會急劇變化。最好的方法是使用仿真軟件確定阻抗(R和X)。 R & X與掃描長度之間的關係圖可以為您提供所需值的點。

  3. 如果要使用公式來確定阻抗,請參閱此書: ANTENNA理論-分析和設計,由Constantine A. Balanis 第8章:積分方程,矩量法以及自阻抗和互阻抗

  4. ol>
關於阻抗的上述優點有所不同。重要的是要注意Wikipedia偶極子文章錯誤地將全波導線標記為偶極子,儘管這種說法違反了偶極子的定義。
K9AXN
2017-10-23 21:36:24 UTC
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使用電線尺寸,高度和所有位置屬性對1/2波中心饋電天線進行建模,以確定中心饋電阻抗。

將600除以73歐姆或計算中心饋電的任何數值阻抗,然後將答案乘以600 ---您在家。

例如:$ 600/73 = 8.22 \ times 600 = 4900 $ ohms。

這是原始的並使用600歐姆校正四分之一波變換,以表示單根導線的浪湧阻抗。之前我將600歐姆值編輯為380歐姆錯誤,因為某些CAD天線設計工具顯然使用了大約380歐姆。

使用可重複的測量,單根導線的浪湧阻抗可驗證未經外部源干擾的導線的阻抗約為600歐姆,並且隨著導線直徑的變化比以前認為的要小。

可以在裸線的進線點進行測量並用端接值進行驗證。

用於確定單根線的浪湧阻抗的公式為

$$ Z = 138 \ log \ left(\ frac {4L} {d} \ right)$$

其中$ L $是導線的長度,$ d $是導線的直徑-相同單位;在空間中。


為清楚起見添加的信息:

以下url表示可用於測量單線或傳輸線的浪湧阻抗和速度因子的電路。它是一個可變分壓器,可在50至1050歐姆之間調節。

http://www.k9axn.com/attachments/Finished_3_jpg_final.jpg

以下網址代表了電湧阻抗和速度因子的測量值#14導線的54英尺長。

http://k9axn.com/attachments/Single_wire_4.AVI

重要說明:從上升到115ns的兩條定時線代表進入導線的大約4伏@ .007A波。該波將在中點到達導線的末端,然後在下半年返回,在那裡您看到電壓上升到8伏,電流停止。

上升和下降時間是儀器限制的結果。浪湧電流表現為純電阻性,就像空間阻抗一樣。它用於計算天線的輻射電阻,並且很大程度上不受靠近地面的影響。

為清楚起見而添加的信息結束


enter image description here

上圖為電湧阻抗的測量值和單線速度因子。它可用於測量同軸電纜,雙絞線或任何天線導線中的浪湧阻抗和速度因數。

單個導體或傳輸線的浪湧阻抗主要由兩個主要概念組成,即空間阻抗377歐姆和用於加速電子的能量。請注意,在1 KW 14MHz傳輸線或天線中的電子將保持在它們開始時大約1 / 10,000英寸的範圍內。可以使用牛頓支架將其可視化。

借助這些信息,可以清楚地了解到有關末端饋電天線的觀點:饋電點的阻抗不是無限的,並且很容易計算。到達末端時,在天線內流動的反射波/電流將被完全反射。

下一個編輯將包括天線繞線時對測量和事件逐個循環的敘述。

平行於大地的導線的浪湧阻抗的公式為[** here **](http://www.w0btu.com/bev_ant_impedance-math.html),這是最主要的公式。您可能需要從那裡將.gif圖像複製到您的答案中。
邁克,感謝您添加方程式的建議。我在復制等式時遇到了麻煩,因此將其寫成。
您的回答很有趣,對我來說是一個新概念。另外,您所做的一切都很好,但是您要做的就是右鍵單擊該圖像,然後在菜單中單擊“另存為”。 (沒關係,我為您添加了它。:-)而且我看到Kevin為您“縮小”了它。
邁克,我無法縮小gif圖像---再次感謝
這個答案沒有道理。您引用的公式是對於一根導線的阻抗,該導線的阻抗只是地面上的一小部分波長,只是一條傳輸線。它對於遠離地面的諧振天線的阻抗沒有用。沒有單獨的“單根導線的電湧阻抗”​​。
@tomnexus該公式適用於諧振或非諧振天線,並且是準確的。 K9AXN是否正確,我不能肯定地說。
是的,單根導線可測量的浪湧阻抗約為600歐姆。重要的一點是進入天線的所有功率都通過導線的浪湧阻抗。完美的類比是並聯調諧電路。 L和C值為600歐姆,並且有一個72歐姆的電阻代表輻射電阻。饋電點是調諧電路的頂部,而底部則是接地的,這是信號源的責任,我將在我的網站上輸入完整的說明---註釋長度在此有所限制。完成後將顯示url。
@K9AXN當您要添加信息時,應該[編輯]答案,不要留下冗長的註釋或將信息放在其他位置。
謝謝Kevin,這個網站會接受視頻片段嗎?如果不接受,留下網址是可以的嗎?
我不確定@K9AXN;試試看。 :-)無論如何,您當然可以在相關視頻中發布URL。我期待著看到它!而且由於任何URL都可能消失,因此始終建議您在答案中*包含要點的簡短摘要。
Richard Fry
2018-03-29 18:29:46 UTC
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下面是對EFHW的更詳細的分析,在其饋電點處連接了一段垂直同軸電纜。它包括來自“未阻塞”的射頻電流的輻射影響,該輻射可能會沿著同軸電纜外導體的外表面流動。圖形。

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Richard Fry
2017-12-08 18:34:43 UTC
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下面的圖形顯示了此處顯示的其他條件下的端饋式1/2波(EFHW)天線的自由空間輻射方向圖包絡和輸入Z。

輻射方向圖最大場以天線的物理中心為中心,但是此圖中的方向圖向左移動,以便更好地顯示天線兩端的零點。

注意:天線發射器和發射器均為兩端設備,如果僅連接其一個端子,則幾乎不會提供/輻射任何能量。如圖所示,實際上,“端饋”天線的短的所謂平衡天線意味著這種配置是偏心饋電偶極子。

enter image description here

出色的模擬。您正確地表明,隨著饋電點移到末端,偏心饋電偶極子的阻抗趨於無窮大。儘管OP沒有畫出來,但我建議末端饋電的半波天線實際上是導線的半波,饋電點,然後是一條長線,全部同軸。您可以添加一個模擬並在整個頻率上顯示Z嗎?


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
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