#翻译实验室# 两种2米波段的小型螺旋天线
身材虽小，功效却和大型天线一样，这些小型天线无疑是性价比极高的选择。
John E. Portune, W6NBC
长久以来螺旋天线就以其优异的性能而著称。然而它们由于制造起来比偶极、鞭状天线和八木天线复杂，所以还没有受到火腿一族的宠爱。幸运的是，有一种不太知名却具有高性能的螺旋天线——法向螺旋天线——还比较适合火腿们搭建。最重要的是，它体积非常小，不易被人察觉。图1中就是一个两米波段基站台用的半波法向螺旋天线，它只有6英寸高。图2中是一个四分之一波长的便携螺旋天线，只有3英寸高——两个都是使用普通五金店就能买到的材料制作的。用这些材料制作小型HF螺旋天线也是完全可行的.
螺旋天线不只有一种。它们有多种形式。最常见的两种就是法向和轴向两种模式。许多火腿都对轴向模式的螺旋天线十分熟悉。这些都是大螺旋形的方向杆，常常架设在长杆上。它们使用的是大型的螺旋圈，弯曲度较缓，而且末端的接地圆盘也很大。增益沿着杆轴向分布，正如其名称所说的那样。
此处的螺旋形天线是以法向或偶极形式运作的。螺旋圈和螺旋间隔都是为VHF而设定的，单位为英寸而非英尺。我将其中一个便携螺旋天线装在我的休闲车上。它安装在一个由塑料食品容器制成的天线罩里（见图3）。
一个经典的火腿实验
这些天线是经过一系列修剪测试出来的，一开始我只是想，如果我将一个全尺寸的2米波段偶极天线（38英寸长）放到一个小型的螺旋天线里面会有什么效果呢？如果放进一个四分之一波长19英寸的尖端天线中呢？我只知道它们必须变得更小，但它们是否会像全尺寸的时候那样良好的工作呢？
为了找出答案，我制作了5个螺旋天线（1至5个螺旋），每个大概38英寸长，采用1/4英寸铝管制作——一个全尺寸的半波天线。这些螺旋天线都是自谐振的。便携版本则是这个尺寸的二分之一，四分之一波长的铝管。我用如图的电感线圈将这些天线的驻波比都调到1。
根据John Kraus, W8JK(SK)所说，法向模式下的螺旋天线（在螺旋上比半波小得多）有着与螺旋天线垂直的增益方向。换句话说，它们的表现与偶极天线很像。你可以将其想象成一个全尺寸的偶极天线架在螺旋天线的中心轴上。
为了研究它们在代替全尺寸偶极天线的表现，我使用了EZNEC来仿真辐射特性。我惊奇的发现两者并没有太大差异。所有的五个螺旋都具有基本相同的增益和辐射特性。图4中的是两个圈的半波螺旋天线相比全尺寸线性偶极2米波段的垂直方向增益图形。图5是四分之一波长版本的图形。
所以对于之前提出的第一个问题，一个小型半波螺旋天线只少了大约0.4dB的增益，以及比全尺寸偶极天线稍微浅一点的空值。这条对于四分之一波长偶极也同样适用。然而它们却还有差不多一样的辐射特性。我并没有绘制方位图形，因为它们基本上就是全向的垂直天线。
但二者也存在一个很大的区别——极化。电场和磁场在小型螺旋天线中与偶极相比位置完全调换。这对于单环的环形天线也是同样适用的。极化方向旋转了90度。螺旋天线在这里就有一定优势。它同样也有些环形极化的成分。其程度取决于高度与直径的比。因此安装螺旋形天线没有安装线性极化天线那样复杂。这一点对于VHF、UHF和10米波段来说就极其有利，因为这些波段既有水平极化（用于SSB）也有垂直极化（用于FM）。
然而这也是个双刃剑。好消息是它的极化方式为多种工作环境提供了灵活的空间。坏消息是与线性极化天线相比，它损失了近3dB的增益。环形的极化元件也同样适合卫星信号的接收。图6中是半波螺旋天线在水平方向自由空间下的方位图形，包括水平极化和垂直极化成分和场强。有趣的是，便携版的半波天线在场强上几乎是完整的圆。
信号损失
我的第二个问题是有关效率方面的。小型的螺旋天线会出现比较大的信号损失吗？许多火腿都知道，小型天线经常会有效率不高的问题。这是由于辐射阻抗较低的原因。比如，这种问题通常出现在HF便携鞭状天线和缩短的HF波束天线上，在这些天线上辐射阻抗可能只有1Ω。然而在一个全尺寸的天线上，辐射阻抗接近50Ω，使得效率高出很多。
低效率是由天线辐射阻抗与其导线串联和损失阻抗导致的。辐射阻抗的那一部分产生电磁波。导线阻抗占据的部分会变为热损失掉。这里没有例外。用数据说话，如果天线的辐射阻抗恰好等于它的导体阻抗，那么整体的效率只有50%。有一半的功率都被浪费掉了。在小型天线中，却很有可能出现比这还大的损失。举个例子，装在40米便携鞭状天线的典型线圈通常效率低于5%。
幸运的是，小型螺旋天线的损失可以由以下两个措施最小化：
·使用大直径、电阻率小的导体——铜或铝，而不是钢、黄铜或不锈钢。这些材料的电阻都太大了。
·保持螺旋天线的螺旋大幅度张开，大于其导体直径。
Kraus建议将螺旋留出的空间至少大于导体直径的四倍。空间过小会加剧表面效应造成的损失。RF不能流于与紧密间隔匝环相邻侧的导体上。这使得导体的视在体积减小，电阻也就更大。因此两根天线都必须有足够广阔的螺旋间隔，12倍于导体直径既可。作为对比，请留意图7中我的五螺旋测试天线。它的螺旋间隔为所允许的最小值。
所以对我第二个问题的解答就是，小型法向模式螺旋天线的效率完全可以与全尺寸半波偶极天线或便携四分之一波长鞭形天线相媲美。
带宽
我的第三个问题是带宽。举个例子，我的五螺旋天线比其它螺旋数更少的天线效率更高，但所工作的带宽比较窄。全尺寸的线性偶极或单极具有更大的带宽。
把这些加在一起——效率、带宽、螺旋数和物理尺寸——我得出的结论是双螺旋是激战螺旋天线的最佳选择。同时单螺旋更适合便携天线。由于在底盘形成反射，这种单螺旋表现的跟双螺旋一样。这些螺旋天线比全尺寸线性天线小得多，其工作频段上的驻波比却还在可以接受的范围，见图8。
建造天线
如果这些螺旋是由一般的软铝或铜管制成的，它们就可以支撑自身的重量。一段PVC管就能很好地将将这些组装起来。对于2米波段的螺旋天线我是用的是1/4英寸长的管。6米波段的则用1/2英寸长的。这些管的直径可以稍作调整。
没有严格的尺寸
与照章办事的全尺寸线性天线不同，小型螺旋天线则有许多变数。因此，图9和图10中的尺寸仅供参考。只有在天线安装完毕并进行修剪后才能得出最合适的尺寸。
唯一一个不变的一点是基站台天线的40英寸长管道以及便携天线的20英寸长管道。这接近自由空间中半波线性偶极子的长度。螺旋天线最后的总长就跟这个数值相近。对于便携版本要加上额外的1英寸（共21英寸），以便抽芯铆钉在铝板上固定——这其实是底座的一部分，而不是天线的一部分。
构建半波基站天线
首先钻两个对立的孔，与1/2英寸PVC杆相隔3英寸。参见图1和图9。这些将保持螺旋间距，让它们略大于1/4英寸，以便插入螺旋。并且在一边钻一个比其它孔稍低的孔来容纳螺旋下降的角度。对于更低一些的频率，你可以使用黑色的ABS DWV管，因为这更加便宜同时也能比白色PVC更好地隐藏起来。
如果你需要的话，你可以用筒状的塑料泡沫来弯天线管，我发现我只需用手就能轻松地将其弯到合适的位置。同样，这里没有严格的执行精度。你可以轻松地将辐射器用螺丝固定在上面的孔上。
构建1/4波长便携螺旋天线
对2米波段的便携式天线，我改装了一个NMO总成和它的天线。见图2。其它形式也能够正常工作。将不锈钢鞭状天线换位实心铜导线来制造耦合回路。见图10，同时你必须将回路顶端接地。我钻了个孔，并以6-23线接到总成以形成接地屏蔽。
正如图2中所示，铆钉将螺旋天线固定在一个小型12号铝板上（大约3x4 1/2 英寸）。如图钻一个7/8英寸的孔。这允许你将整个螺旋组件装在NMO上并用螺母固定住。您也可以将铝板底部密封起来。调谐的方法与基站天线一样。
没有必要将底座与汽车的外壳短接到一起。底座与车外壳之间会形成一个电容，这样RF更容易流过。不过如果方便，你可以做一个尽量大的底盘，越大越好。
修剪与匹配
我发现将螺旋（或环状天线）与同轴线匹配的最简单办法就是加一个分离的磁耦合线圈，如图10。用实心裸铜线（约#12号 AWG）或小直径的软铜管制作。角接匹配或伽马匹配亦可，但不易制作和调试。
注意这里仍然不与螺旋短接。同轴线至连到耦合线圈，通过几英寸的多余导线构成线圈，将末端穿过支撑杆上的孔洞，并用两个额外的孔将它们固定住。见图11。然后将连接处和同轴线末端进行防水处理。
如果你想知道如何回路耦合是如何工作的，只要将主螺旋想象成一个在接收器IF或RF环节的带有连接耦合的L/C谐振回路。连接处的场激发了调谐电路，创造了一个单调谐RF转变器。这同样适用于耦合回路和谐振螺旋。
调谐与匹配
第一步是让螺旋天线在其工作频率上震荡。只有在此之后，你才能将耦合线圈调整到最佳的驻波比范围。连接一个MFJ-259或类似的天线分析器并连接同轴线，首先在天线分析仪上扫频，测得螺旋的初始谐振频率，它将在该频率上给出最低的驻波比。如果这个驻波比并不接近于1，不用担心。
如果螺旋天线的初始谐振频率很低，将螺旋在支撑杆方向彼此掰开一些。反之，亦反。如果工作频率下，在你调整过后天线已经歪得不成样子，就只好再做一个更长一些的螺旋或者将现有的螺旋截短。
现在既然螺旋已经调整至工作频率，你就可以调整匹配了。你会发现，在线圈的区域，其对螺旋的角度和线圈的位置都影响着驻波比。所以，再重申一遍，没有严格的尺寸限定。只要从距离为螺旋半径的地方开始缠绕线圈既可，缠的时候要紧密，并与螺旋平行。参见图9。调整线圈的尺寸和形状，或调整它相对螺旋的位置和角度，直到你测出一个令人满意的驻波比。记得在每次匹配调整过后检查谐振频率。一定要让它保持在工作频率上。
最后，最好将一个扼流器或巴伦装在基站天线上。你可以用几绕RG-58同轴馈线绕在支撑杆上做一个简易扼流器。见图1。在杆上打四个孔以固定住扼流器。或者你也可以在天线正下方用铁氧体磁珠，见图7。注意馈线圈要与螺线圈垂直。这有助保持对称的辐射特性。
我最后的结论是，小型法向螺旋天线基本上就是这个样子的。除了带宽和增益稍微小一些，我认为它们的小尺寸、低成本和利于隐藏的性质与环形极化的特性还是值得一试的，所以我现在正在使用好几架这样的天线。
注：
1 J. Kraus, W8JK (SK), Antennas, 第三版, McGraw-Hill Education.
2 几个版本的EZNEC可在开发者Roy Lewallen,W7EL的网站上下载www.eznec.com
ARRL会员John Portune, W6NBC, 在1960年获得俄勒冈州立大学的物理理学士学位，于1961年获得他的FCC商业一般无线电话许可证，于1965年获得业余无线电高级执照。他在英国花了五年时间，期间呼号为G5AJH并在1985年升到业余Extra类执照。John曾是一名广播电视工程师与伯班克KNBC电台的技术指导，以及位于加州圣何塞的索尼电子集团。John活跃在多个频段及模式，主要由于它拥有多个HF设备和RV移动站。他曾在火腿电台和流行的电子杂志上撰写过各种文章，并仍然任职VE队队长、火腿执照导师和网站设计者。你可通过1095 W McCoy Ln #99, Santa Maria, CA 93455或jportune@aol.com联系到他。
火腿之声
天线分析器——用于测量天线或天馈系统连接的阻抗和驻波比的测试仪器。参见www.arrl.org/reviews-listed-by-issue并寻找2005年5月刊。
方向图表——对于天线周围不同方位角的辐射级别函数的图像。通常取某一特定仰角值
带宽——通过系统的一个信号中，最高频和最低频的频差。在天线中，带宽常指可接受的驻波比（如2:1）以内，最高频和最低频的频差。
主杆——许多天线的主要结构部分，用来支持有源元件，并保持它们的相对间距离。
同轴线——同轴电缆。一种不平衡传输线，由屏蔽层中央的导线作为导体。电介质被一层管状的屏蔽层包围，屏蔽层通常采用编织导线网制成。外层的导体被起保护作用的绝缘皮包起来。
偶极——一种多数情况下，两个馈电线在同一直线上的天线。常指一种长度等于半个电气波长的天线。经常作为参考天线，并用于多元天线阵列的一个单元。
EZNEC——天线模型软件，为强大的数字电磁码（NEC）计算引擎简单易用的界面。在QST杂志中采用的许多天线图形都是用该软件生成的。几个版本的EZNEC可在开发者Roy
Lewallen,W7EL的网站上下载www.eznec.com
FM（频率调制）——一种常用于火腿电台中级的操作模式。
HF——高频频段。电磁波波谱自3兆赫分布至30兆赫的部分。常称为短波，以经由电离层的远距离传播著称。
单极天线——单独的垂直天线单元，经常用于四分之一波长或更大波长的天线。常被用于接收或发射天线，单独使用或与其它同类型天线组合使用。
RG-8X——一种具有50Ω阻抗特性的同轴电缆类型。RG-8X的尺寸介于RG-58与RG-8之间。它具有泡沫绝缘层，比RG-58损耗小。配上RG-59线的适配接口可用于PL-259插头。
SWR——驻波比。用于计量一个负载，如天线，适配传输线的程度。驻波比为1则可完美适配。同轴电缆，取决于其长度、类型和工作频率，通常可在驻波比为3以下时高效工作，有时甚至更高。定态发射机需要达到2以下的驻波比。
UHF——频率在300至3000赫兹的电磁波。
VHF——频率在30至300赫兹的电磁波。
图1——2米波段的双螺旋半波基站天线，高6英寸，直径6英寸。注意由多圈缠绕的RG-58同轴馈线组成的巴伦。杆由半英寸长的PVC管组成。
图2——接地的2米波段四分之一波长11⁄4 圈螺旋，装在改进的NMO基座上，3英寸高，直径6英寸
图3——装在RV上的接地便携式四分之一波长螺旋天线，用一个塑料食品容器封装起来
图4——2米波段半波垂直偶极（蓝）和半波双螺旋总场强（红）在自由空间EZNEC的垂直辐射特征图像。它们看起来十分相似。偶极的空值比螺旋要浅一些。增益已被归一化处理，但也只相差0.5dB
图5——垂直方向的四分之一波长垂直鞭状天线（蓝）和接地的2米波段四分之一波长便携式螺旋天线的总场（红）——在放在车辆外壳时的典型图像
图6——在自由空间的2米波段半波双螺旋在水平方向上的EZNEC方位辐射特征图像。总场为蓝色，垂直分量为红色，水平分量为绿色。四分之一波长的版本几乎全是垂直的，有利于移动作业
图7——我的五螺旋2米测试天线，采用的是最小的螺旋间距。留意其下方的铁氧体巴伦
图8——双螺旋基站天线额驻波曲线
图9——基站螺旋天线的结构细节和设计尺寸
图10——便携螺旋天线的结构细节和设计尺寸
图11——基站天线RG-58同轴线与耦合线圈的连接处。注意将连接处做防水处理
John E. Portune, W6NBC
长久以来螺旋天线就以其优异的性能而著称。然而它们由于制造起来比偶极、鞭状天线和八木天线复杂，所以还没有受到火腿一族的宠爱。幸运的是，有一种不太知名却具有高性能的螺旋天线——法向螺旋天线——还比较适合火腿们搭建。最重要的是，它体积非常小，不易被人察觉。图1中就是一个两米波段基站台用的半波法向螺旋天线，它只有6英寸高。图2中是一个四分之一波长的便携螺旋天线，只有3英寸高——两个都是使用普通五金店就能买到的材料制作的。用这些材料制作小型HF螺旋天线也是完全可行的.
螺旋天线不只有一种。它们有多种形式。最常见的两种就是法向和轴向两种模式。许多火腿都对轴向模式的螺旋天线十分熟悉。这些都是大螺旋形的方向杆，常常架设在长杆上。它们使用的是大型的螺旋圈，弯曲度较缓，而且末端的接地圆盘也很大。增益沿着杆轴向分布，正如其名称所说的那样。
此处的螺旋形天线是以法向或偶极形式运作的。螺旋圈和螺旋间隔都是为VHF而设定的，单位为英寸而非英尺。我将其中一个便携螺旋天线装在我的休闲车上。它安装在一个由塑料食品容器制成的天线罩里（见图3）。
一个经典的火腿实验
这些天线是经过一系列修剪测试出来的，一开始我只是想，如果我将一个全尺寸的2米波段偶极天线（38英寸长）放到一个小型的螺旋天线里面会有什么效果呢？如果放进一个四分之一波长19英寸的尖端天线中呢？我只知道它们必须变得更小，但它们是否会像全尺寸的时候那样良好的工作呢？
为了找出答案，我制作了5个螺旋天线（1至5个螺旋），每个大概38英寸长，采用1/4英寸铝管制作——一个全尺寸的半波天线。这些螺旋天线都是自谐振的。便携版本则是这个尺寸的二分之一，四分之一波长的铝管。我用如图的电感线圈将这些天线的驻波比都调到1。
根据John Kraus, W8JK(SK)所说，法向模式下的螺旋天线（在螺旋上比半波小得多）有着与螺旋天线垂直的增益方向。换句话说，它们的表现与偶极天线很像。你可以将其想象成一个全尺寸的偶极天线架在螺旋天线的中心轴上。
为了研究它们在代替全尺寸偶极天线的表现，我使用了EZNEC来仿真辐射特性。我惊奇的发现两者并没有太大差异。所有的五个螺旋都具有基本相同的增益和辐射特性。图4中的是两个圈的半波螺旋天线相比全尺寸线性偶极2米波段的垂直方向增益图形。图5是四分之一波长版本的图形。
所以对于之前提出的第一个问题，一个小型半波螺旋天线只少了大约0.4dB的增益，以及比全尺寸偶极天线稍微浅一点的空值。这条对于四分之一波长偶极也同样适用。然而它们却还有差不多一样的辐射特性。我并没有绘制方位图形，因为它们基本上就是全向的垂直天线。
但二者也存在一个很大的区别——极化。电场和磁场在小型螺旋天线中与偶极相比位置完全调换。这对于单环的环形天线也是同样适用的。极化方向旋转了90度。螺旋天线在这里就有一定优势。它同样也有些环形极化的成分。其程度取决于高度与直径的比。因此安装螺旋形天线没有安装线性极化天线那样复杂。这一点对于VHF、UHF和10米波段来说就极其有利，因为这些波段既有水平极化（用于SSB）也有垂直极化（用于FM）。
然而这也是个双刃剑。好消息是它的极化方式为多种工作环境提供了灵活的空间。坏消息是与线性极化天线相比，它损失了近3dB的增益。环形的极化元件也同样适合卫星信号的接收。图6中是半波螺旋天线在水平方向自由空间下的方位图形，包括水平极化和垂直极化成分和场强。有趣的是，便携版的半波天线在场强上几乎是完整的圆。
信号损失
我的第二个问题是有关效率方面的。小型的螺旋天线会出现比较大的信号损失吗？许多火腿都知道，小型天线经常会有效率不高的问题。这是由于辐射阻抗较低的原因。比如，这种问题通常出现在HF便携鞭状天线和缩短的HF波束天线上，在这些天线上辐射阻抗可能只有1Ω。然而在一个全尺寸的天线上，辐射阻抗接近50Ω，使得效率高出很多。
低效率是由天线辐射阻抗与其导线串联和损失阻抗导致的。辐射阻抗的那一部分产生电磁波。导线阻抗占据的部分会变为热损失掉。这里没有例外。用数据说话，如果天线的辐射阻抗恰好等于它的导体阻抗，那么整体的效率只有50%。有一半的功率都被浪费掉了。在小型天线中，却很有可能出现比这还大的损失。举个例子，装在40米便携鞭状天线的典型线圈通常效率低于5%。
幸运的是，小型螺旋天线的损失可以由以下两个措施最小化：
·使用大直径、电阻率小的导体——铜或铝，而不是钢、黄铜或不锈钢。这些材料的电阻都太大了。
·保持螺旋天线的螺旋大幅度张开，大于其导体直径。
Kraus建议将螺旋留出的空间至少大于导体直径的四倍。空间过小会加剧表面效应造成的损失。RF不能流于与紧密间隔匝环相邻侧的导体上。这使得导体的视在体积减小，电阻也就更大。因此两根天线都必须有足够广阔的螺旋间隔，12倍于导体直径既可。作为对比，请留意图7中我的五螺旋测试天线。它的螺旋间隔为所允许的最小值。
所以对我第二个问题的解答就是，小型法向模式螺旋天线的效率完全可以与全尺寸半波偶极天线或便携四分之一波长鞭形天线相媲美。
带宽
我的第三个问题是带宽。举个例子，我的五螺旋天线比其它螺旋数更少的天线效率更高，但所工作的带宽比较窄。全尺寸的线性偶极或单极具有更大的带宽。
把这些加在一起——效率、带宽、螺旋数和物理尺寸——我得出的结论是双螺旋是激战螺旋天线的最佳选择。同时单螺旋更适合便携天线。由于在底盘形成反射，这种单螺旋表现的跟双螺旋一样。这些螺旋天线比全尺寸线性天线小得多，其工作频段上的驻波比却还在可以接受的范围，见图8。
建造天线
如果这些螺旋是由一般的软铝或铜管制成的，它们就可以支撑自身的重量。一段PVC管就能很好地将将这些组装起来。对于2米波段的螺旋天线我是用的是1/4英寸长的管。6米波段的则用1/2英寸长的。这些管的直径可以稍作调整。
没有严格的尺寸
与照章办事的全尺寸线性天线不同，小型螺旋天线则有许多变数。因此，图9和图10中的尺寸仅供参考。只有在天线安装完毕并进行修剪后才能得出最合适的尺寸。
唯一一个不变的一点是基站台天线的40英寸长管道以及便携天线的20英寸长管道。这接近自由空间中半波线性偶极子的长度。螺旋天线最后的总长就跟这个数值相近。对于便携版本要加上额外的1英寸（共21英寸），以便抽芯铆钉在铝板上固定——这其实是底座的一部分，而不是天线的一部分。
构建半波基站天线
首先钻两个对立的孔，与1/2英寸PVC杆相隔3英寸。参见图1和图9。这些将保持螺旋间距，让它们略大于1/4英寸，以便插入螺旋。并且在一边钻一个比其它孔稍低的孔来容纳螺旋下降的角度。对于更低一些的频率，你可以使用黑色的ABS DWV管，因为这更加便宜同时也能比白色PVC更好地隐藏起来。
如果你需要的话，你可以用筒状的塑料泡沫来弯天线管，我发现我只需用手就能轻松地将其弯到合适的位置。同样，这里没有严格的执行精度。你可以轻松地将辐射器用螺丝固定在上面的孔上。
构建1/4波长便携螺旋天线
对2米波段的便携式天线，我改装了一个NMO总成和它的天线。见图2。其它形式也能够正常工作。将不锈钢鞭状天线换位实心铜导线来制造耦合回路。见图10，同时你必须将回路顶端接地。我钻了个孔，并以6-23线接到总成以形成接地屏蔽。
正如图2中所示，铆钉将螺旋天线固定在一个小型12号铝板上（大约3x4 1/2 英寸）。如图钻一个7/8英寸的孔。这允许你将整个螺旋组件装在NMO上并用螺母固定住。您也可以将铝板底部密封起来。调谐的方法与基站天线一样。
没有必要将底座与汽车的外壳短接到一起。底座与车外壳之间会形成一个电容，这样RF更容易流过。不过如果方便，你可以做一个尽量大的底盘，越大越好。
修剪与匹配
我发现将螺旋（或环状天线）与同轴线匹配的最简单办法就是加一个分离的磁耦合线圈，如图10。用实心裸铜线（约#12号 AWG）或小直径的软铜管制作。角接匹配或伽马匹配亦可，但不易制作和调试。
注意这里仍然不与螺旋短接。同轴线至连到耦合线圈，通过几英寸的多余导线构成线圈，将末端穿过支撑杆上的孔洞，并用两个额外的孔将它们固定住。见图11。然后将连接处和同轴线末端进行防水处理。
如果你想知道如何回路耦合是如何工作的，只要将主螺旋想象成一个在接收器IF或RF环节的带有连接耦合的L/C谐振回路。连接处的场激发了调谐电路，创造了一个单调谐RF转变器。这同样适用于耦合回路和谐振螺旋。
调谐与匹配
第一步是让螺旋天线在其工作频率上震荡。只有在此之后，你才能将耦合线圈调整到最佳的驻波比范围。连接一个MFJ-259或类似的天线分析器并连接同轴线，首先在天线分析仪上扫频，测得螺旋的初始谐振频率，它将在该频率上给出最低的驻波比。如果这个驻波比并不接近于1，不用担心。
如果螺旋天线的初始谐振频率很低，将螺旋在支撑杆方向彼此掰开一些。反之，亦反。如果工作频率下，在你调整过后天线已经歪得不成样子，就只好再做一个更长一些的螺旋或者将现有的螺旋截短。
现在既然螺旋已经调整至工作频率，你就可以调整匹配了。你会发现，在线圈的区域，其对螺旋的角度和线圈的位置都影响着驻波比。所以，再重申一遍，没有严格的尺寸限定。只要从距离为螺旋半径的地方开始缠绕线圈既可，缠的时候要紧密，并与螺旋平行。参见图9。调整线圈的尺寸和形状，或调整它相对螺旋的位置和角度，直到你测出一个令人满意的驻波比。记得在每次匹配调整过后检查谐振频率。一定要让它保持在工作频率上。
最后，最好将一个扼流器或巴伦装在基站天线上。你可以用几绕RG-58同轴馈线绕在支撑杆上做一个简易扼流器。见图1。在杆上打四个孔以固定住扼流器。或者你也可以在天线正下方用铁氧体磁珠，见图7。注意馈线圈要与螺线圈垂直。这有助保持对称的辐射特性。
我最后的结论是，小型法向螺旋天线基本上就是这个样子的。除了带宽和增益稍微小一些，我认为它们的小尺寸、低成本和利于隐藏的性质与环形极化的特性还是值得一试的，所以我现在正在使用好几架这样的天线。
注：
1 J. Kraus, W8JK (SK), Antennas, 第三版, McGraw-Hill Education.
2 几个版本的EZNEC可在开发者Roy Lewallen,W7EL的网站上下载www.eznec.com
ARRL会员John Portune, W6NBC, 在1960年获得俄勒冈州立大学的物理理学士学位，于1961年获得他的FCC商业一般无线电话许可证，于1965年获得业余无线电高级执照。他在英国花了五年时间，期间呼号为G5AJH并在1985年升到业余Extra类执照。John曾是一名广播电视工程师与伯班克KNBC电台的技术指导，以及位于加州圣何塞的索尼电子集团。John活跃在多个频段及模式，主要由于它拥有多个HF设备和RV移动站。他曾在火腿电台和流行的电子杂志上撰写过各种文章，并仍然任职VE队队长、火腿执照导师和网站设计者。你可通过1095 W McCoy Ln #99, Santa Maria, CA 93455或jportune@aol.com联系到他。
火腿之声
天线分析器——用于测量天线或天馈系统连接的阻抗和驻波比的测试仪器。参见www.arrl.org/reviews-listed-by-issue并寻找2005年5月刊。
方向图表——对于天线周围不同方位角的辐射级别函数的图像。通常取某一特定仰角值
带宽——通过系统的一个信号中，最高频和最低频的频差。在天线中，带宽常指可接受的驻波比（如2:1）以内，最高频和最低频的频差。
主杆——许多天线的主要结构部分，用来支持有源元件，并保持它们的相对间距离。
同轴线——同轴电缆。一种不平衡传输线，由屏蔽层中央的导线作为导体。电介质被一层管状的屏蔽层包围，屏蔽层通常采用编织导线网制成。外层的导体被起保护作用的绝缘皮包起来。
偶极——一种多数情况下，两个馈电线在同一直线上的天线。常指一种长度等于半个电气波长的天线。经常作为参考天线，并用于多元天线阵列的一个单元。
EZNEC——天线模型软件，为强大的数字电磁码（NEC）计算引擎简单易用的界面。在QST杂志中采用的许多天线图形都是用该软件生成的。几个版本的EZNEC可在开发者Roy
Lewallen,W7EL的网站上下载www.eznec.com
FM（频率调制）——一种常用于火腿电台中级的操作模式。
HF——高频频段。电磁波波谱自3兆赫分布至30兆赫的部分。常称为短波，以经由电离层的远距离传播著称。
单极天线——单独的垂直天线单元，经常用于四分之一波长或更大波长的天线。常被用于接收或发射天线，单独使用或与其它同类型天线组合使用。
RG-8X——一种具有50Ω阻抗特性的同轴电缆类型。RG-8X的尺寸介于RG-58与RG-8之间。它具有泡沫绝缘层，比RG-58损耗小。配上RG-59线的适配接口可用于PL-259插头。
SWR——驻波比。用于计量一个负载，如天线，适配传输线的程度。驻波比为1则可完美适配。同轴电缆，取决于其长度、类型和工作频率，通常可在驻波比为3以下时高效工作，有时甚至更高。定态发射机需要达到2以下的驻波比。
UHF——频率在300至3000赫兹的电磁波。
VHF——频率在30至300赫兹的电磁波。
图1——2米波段的双螺旋半波基站天线，高6英寸，直径6英寸。注意由多圈缠绕的RG-58同轴馈线组成的巴伦。杆由半英寸长的PVC管组成。
图2——接地的2米波段四分之一波长11⁄4 圈螺旋，装在改进的NMO基座上，3英寸高，直径6英寸
图3——装在RV上的接地便携式四分之一波长螺旋天线，用一个塑料食品容器封装起来
图4——2米波段半波垂直偶极（蓝）和半波双螺旋总场强（红）在自由空间EZNEC的垂直辐射特征图像。它们看起来十分相似。偶极的空值比螺旋要浅一些。增益已被归一化处理，但也只相差0.5dB
图5——垂直方向的四分之一波长垂直鞭状天线（蓝）和接地的2米波段四分之一波长便携式螺旋天线的总场（红）——在放在车辆外壳时的典型图像
图6——在自由空间的2米波段半波双螺旋在水平方向上的EZNEC方位辐射特征图像。总场为蓝色，垂直分量为红色，水平分量为绿色。四分之一波长的版本几乎全是垂直的，有利于移动作业
图7——我的五螺旋2米测试天线，采用的是最小的螺旋间距。留意其下方的铁氧体巴伦
图8——双螺旋基站天线额驻波曲线
图9——基站螺旋天线的结构细节和设计尺寸
图10——便携螺旋天线的结构细节和设计尺寸
图11——基站天线RG-58同轴线与耦合线圈的连接处。注意将连接处做防水处理
还没人转发这篇日记
