1、关于菱形天线的原理 1地面高清 2009-08-15 20:27:36 阅读 70 评论 0 字号：大中小 高增益四菱形无线数字电视接收天线制作中心频率为 600MHz 。 辐射器距反射板约 8.2 cm 细调之, 至接收讯号最强反射板到五金行购镀锌铁网来作辐射器使用一般 1.0 的 PVC 单心电线绕制辐射体详图: 此处交叉, 但不短路 ）（ 此处不交叉, 形成 , 中央 , 外部导体接另一边 “, 那么呈现在天线的高频电波相位如下: 此处接同轴电缆中心导体, 定义相位为 0 度 ）（ 换言之另一侧相位就是 180 度, 在经过四分 之一波长的单边长度, 电波延迟移相 90 度, 再经过四分
2、之一波长单边长度, 电波再移相 成为 180 度到左侧, 从图面箭头路径可知 , 从 上到下, 所有天线激励均左右同相位, 依天线 收发等效原理, 接收天线所截收下来的电波, 在馈电点相位都一样, 故波幅增加. 但因为实际环周长是比所使用波长还长, 再 考虑导体传送电波时应有的波长缩短因子, 故实际上每经过单边长度后, 电波延迟所呈 现的相位增加比 90 度还多, 故像这样的迭 接, 以中心点起算到上下两端, 以两个环形(一共四个) 为限, 再多也提升不了多少增益,且当以此天线为发射天线的立场观之, 较大部分的能量集中在靠近中央的两个环上, 故若再增加迭接数量, 提升的效果非常有限.若还要再提
3、升增益, 有几个方法:1.利用导波板(四个环):作用原理如同 YAGI 的导波器, 在增加一组导波板时, 增益约可增加 3db, 在天线方向上再增加导波板数量 , 适当调整距离间格 , 导波板数量每增一倍, 增益多 3db, 而实际上如同 YAGI 的导波器, 并不到 3db 那么多, 且有一定极限 .下图是运用在 2.45 GHz 的频率上, 若要用在 DVB-T 的频带, 记得换算波长:2.利用反射板:作用原理如同碟形天线的碟子一般, 如图3.数个四菱形天线, 利用功率分配合成网络 , 将每个天线的讯号合并在一起, 在 UHF 带, 因为有现成的分配合成器, 且价位低廉, 不像在 SHF
4、带那么昂贵, 建议直接购用现成的分配成器即可, 就如同将两个 YAGI 天线迭接一般, 须考虑各个分支电缆长度, 让每个天线所截收下来的信号, 到达合并点时须为同相位, 但因为菱形天线的水平波束角相当宽, 若想让天线最大增益方向不是在正前方时, 可以增减各个分支电缆的长度, 让在某方向的电波, 经由各个天线接收下来到达合并点时能够同相.如下图, 希望天线组增益最大方向是斜向左侧 N 度同相位的位置 各个天线所接收的电波相位, 以最左边的 天线为零度来当基准, 则 X = x / (C / F) * 360 = 电波路径长 Y = y / (C / F) * 360 Z = z / (C / F
5、) * 360 所使用的电缆长度 c1.c2.c3.c4 , 须让电 波传送到合并器时 相位一样, 那么天线 最大增益方向就会 朝向左侧 N 度的位置 , 这种做法, 就如同 相位数组天线一般. 此处以 c1 的电缆出口 为 0 度, 那么 c2 相位 延迟就是 -X, C3 为 -Y C4 为 -Z, 那么电波到 达合并器时, 相位就 会一样.另外要注意, 一般 VHF/UHF 的功率合并分配器, 其每组分支出口的相位有可能相差 180 度, 譬如一分二(二合一), 其两组输出相位可能刚好相反 (视分配合成器的结构而定), 须把此项因素考虑进去, 通常的做法是若发现此种现象, 将天线馈电点位
6、置左右互换即可.这里要注意的是, 电波在电缆中传送的速度较真空慢, 故利用电缆长度来达到电波相位延迟, 须先查表得知电波在该种电缆的波长缩减比例, 以 RG58 来说, 这个值约为 0.66, 换言之, 300MHz 的电波在真空中波长约为 1M, 该电波在真空中传输一公尺远的点, 电压与原点同相, 故利用一米长的 RG58 传输该电波, 在电缆出口处的电波相位与电缆入口比较将会是L/ (C/F*0.66) * 360 = 1 米 / (光速/300MHz * 0.66) * 360 = 185.5 度.而 SHF 因为频率高, 一般市售 VHF/UHF 功率合成分配器 (变压器结构) 不适用
7、, 此时可以利用电缆来制作, 大体上有两种方式 , 一是共振线法, 一是迭接并接法, 参考以下我以前写的网页:http:/.tw/mysite/ch.ant-network.htm网页中的数值, 是以 50 ohm 阻抗的系统来举例, 75 ohm 的系统也可用, 只是共振线的取得较困难,尤其是 1 to 2 时, 其共振线传输阻抗会是 sqr(150*75)= 106ohm 及 sqr(37.5*75) = 53ohm 两种数值,前者很难找到这样的电缆, 后者倒是可以用 rg58 (5052ohm); 而 1 to 4 及迭接合并法则没这样的困扰.这里顺带一提, 使用共振线法, 因为频率不同
8、, 共振线长度就需要不同, 故共振线方式只能用在窄频带.而底下这张照片中的 16 菱形天线, 就是利用迭接法将四组四菱形天线合并, 故每两组天线的馈电点左右相反, 而分支电缆长度都相同, 故最大增益方向垂直于天线面, 也就是朝向您的方向.这个天线排列方式, 其水平波束角相当窄, 约在 1020 度之间, 若全部以垂直方式来合并如同下图方式, 则水平波束角与原 4 菱形同, 但垂直波束角约只有 3 度:/ 共 16 个/ / / / / / / / 至于所制作出来的天线大小, 请各位以天线单边长来绘图想象一下吧. 当初我所制作的那个拿来收台北数字电视讯号的 4x 含一组导波 , 印象中高近 90
9、 cm, 厚近 30cm (不做导波装置会薄很多), 宽约 3040 cm 忘了! 故真要像照片那样做 16 菱形, 则天线长宽各约 . 1 米, 若想垂直方向迭接, 天线将高达 3 米.“最初由 antion 发表车机建议还是使用全方位的垂直天线比较适当。因为在车天线上装上反射板，天线会变成有方向性，可能会影响行动时的收视讯号喔！除非您车辆定点收视。但是一般全向性垂直天线为垂直极化, 极化不匹配, 会有损失, 其实只要做出水平极化的全向形天线即可:建议可以试着装设环型天线, 如双菱形的型态, 而不加反射板, 若车用机有自动天线切换装置(空间分集接收型, 大多为拥有两组天线输入接座, 找看看,
10、 看是否有四输入的机型 ), 则装设两组, 分别朝向相差 90 度的方向.因为不加反射板的双菱形, 其辐射图场是类似赫芝天线的 “ 8 “ 字型 / | | / 从上往下看 / | | / 因此如下图摆放, 那么左边的天线接收前后方向 (出入屏幕方向), 右边摆放接收左右方向, 因此不管波源在哪个方向都可涵盖到.左边天线 右边天线 左边天线 右边天线 从前后看 从侧边看每一组天线各接往接收机其中一组天线输入端子接座若制作技巧足够者, 可以试着将它们复合在一起:每一组天线也一样各接往接收机其中一组天线输入接座若接收机是单一天线输入型态者( 无空间分集), 可以参考上次在 pczone 所讨论的全
11、向性天线的做法, 将每个环的方向个别朝向相差 90 度的面向如下图: 从前后看 从左右看或者如下图: 从前后看 从左右看或者像渔船的通信天线如下图: 这两组天 这两组天 线端子接 线端子接在一起， 在一起，接同轴中心 接同轴外部从侧面看 从底侧往上看不然将个别朝向不同方向的方向性天线, 利用合并分配器连结后成一路后, 接到接收机也是可以:前 左 右 后 ：代表合并器从上(下)往下( 上)看若是两组天线输入的机器, 可用 2 to 1 的合并器两组, 以两组天线为一单位 , 分别接续两组, 个别接到接收机天线输入端头.若您的接收机为具备四组天线输入端子的空间分集接收机, 那么将个别天线接往各端子, 会是最佳组合.-最初由 chenyu6 发表看过这篇文章觉得“ 菱形天线“好像很不错所以我想制作一个山贼兄的“ 菱形天线“,我不是读电子,那些公式我看不懂有那位好心的大大可以告诉我那“ 菱形天线“要怎么做才可以给接收机用 谢谢 -
