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台灣無線電俱樂部 TAIWAN RADIO CLUB ( TRC )

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    基地台之光 一等業餘無線電執照獎章 徵文活動獎章

    發表於 2018-12-17 21:32:18 |顯示全部樓層
    我以個人的觀念來說一下這 SWR 的想法與看法...

    大多數人都知道,現代的無線收發機是需要相容於 50 歐姆,所以這個前提不變的狀況下再來說說。

    當一個高頻的訊號要從發射機的電晶體 C 級或 MOS 的 D 級甚至功率模組內發出,後段還會有些測功率與 SWR 及濾波的線路才會接到機器的 M 、N 或 BNC 等接頭上。而這一段廠商應該也會依設計時給予匹配到好,接頭的後方也應該是對應該頻率 50 歐姆的系統才是,因為在機子內的功率級那兒至少是這樣認定的!

    我要講的是從接頭之後的事了,因為整個發射的頻段,廠商都希望使用者能將其接頭給配接 50 歐姆的饋線及天線系統,但是往往事與願違,於是才有了天調這東西的出現。

    一般我們都知道,這頻率與波長的關係,我們假設現在要發射的是 100MHz 好了,它的波長於理論上近乎於是三公尺對吧?!

    我們要就理論上來講這事,因為實際上還有個東西就是天線甚至於是饋線於使用材料上對於電波的波長短縮率這係數,也就是電波在不同總類的金屬材料上行走的數度會略慢於理論上的速度,我們現在要說的是純理論上的一些東西,而波長短縮率這網路上有表可以查到,我就不重複說了。

    現在要說的是從機器功率級發生了假設性的 100W 的無線電功率,玩過這些的無線電玩家或廠家都希望盡可能的將這 100W 完全給輸出出去,因為既使已完全輸出出去了,這功率級的元件還是會發熱對吧?!比如說接頭之後就接個 50 歐姆連續功率 (CW) 的假負載好了,這樣對於功率級而言,也是 1:1 的作功於 100W 至假負載上,但是功率元件還是會發熱,這種熱若是在元件本身的操作溫度下當然這是正常且可以接受的對吧?!

    那饋線先不提,這個的變數也是有存在的,反正有饋線及接頭都會讓這功率開始衰減,大多是饋線內的容阻抗所造成的。我現在要來說的是...天線,一個於理論上單一頻段的三公尺天線。

    這天線它從饋線接頭端直到本體的輻射體整個都希望是理論上的三公尺天線,而剛說的 100MHz 波長剛好與這理論上的三公尺天線相符,我們稱之為全波長的天線,是一個於理論上的全波長的天線。

    但是這理論上天線的饋線端口必須是於這波長下的 50 歐姆才行,因為通常波長變了天線不變的狀況下歐母數會改變,而反過來說波長不變但天線長度改變了這歐姆數也會跟著改變,那這又是意味著什麼?

    一個 100MHz 的三公尺波長的電波是如同一個 SIN 波的狀態在這理論上的天線運作著將其功率與大氣進行匹配而散射輻射到大氣中,若這理論上的天線長了一點或短了一點會發生了什麼狀況呢?

    天線長度改變就會影響這個 SIN 波於天線上的電壓電流分布最後多的與少的電壓與電流...將其相乘好了,多的或少的那部分就會從饋線回灌到機子的功率級上而造成功率級更熱,更快的讓其壽終正寢了!

    所以說到此這天調就出現了,天調的目的是為著保護功率級認為這後段都是處於一個三公尺長且能將這發出的電波功率完全地給傳了出去,所以在機子上或外接的 SWR 表上看來是接近 1:1 的,至少機器上功率級是這麼認為的。

    但是我們都知道,天線長度要改變一般並不太容易,所以天線常要去 TUNE 它的長短好匹配它能符合頻率波長將此所產生的功率給完全轉換到大氣內而全給輻射出去。

    假若指使用天調來調整到機子功率級是 1:1 的 50 歐姆而不管天線的長度會怎樣呢?

    這時...這個帶功率的波長因為天線與大氣的不匹配而多的或少的這長度功率會在這天線上高速的跑來跑去,最後會以諧振波的方式存在於天線上,當然最後也是會散射輻射到大氣內,最終會干擾到別人的無線電接收頻率了!

    我就以兩個狀況來講述,第一個是發生在 HF 到 50MHz,這諧振波通常不但干擾著附近頻帶,也會以倍頻的形式往更高頻段干擾著,它會干擾著早期類比無線電電視的頻道,你一發射,附近的鄰居也別看電視了,因為真的會看不清也聽不到啊!甚至會將您發的聲音從他們的電視或收音機內傳出來的啊!所以我都在這機器的饋線上會裝上個低通濾波器來盡可能地降低對於高於 50MHz 的諧振波給輻射出去。

    第二個問題是發生在 U/V 頻段上,早期很多人為得想通到更遠而去買那五米長的...木瓜天線哈!~

    我沒有說這樣不好什麼的!早說了,天線效率很重要,長一點的天線在頻率越高時還會有增益呢!這有什麼不好的?應該說是會更好吧?!

    我不知各位是否都有使用過 U/V 手機來接過這種高增益又長的 U/V 段長天線呢?我是從來沒有,但是早期有去友台那兒了解過,小小 5 W 手機去推一個一兩百瓦的 Booster (烏龜)然後在某一頻段上一直的喊,此時...很多於那頻率附近的接收機會聽到其原頻道上其他台的訊號忽大忽小的,有時甚至是 S 表顯示有很強的訊號但是喇叭什麼也聽不到,不知道您與各位是否有遇過這狀況?!

    其實,經過了與當時幾個朋友一起進行了解與測試,這樣的接是沒錯!當初架設時也調整到好好的,那 SWR 也是極低的,但是忘記了一件事!任何器件都會有老舊的狀況發生,那五米長天線內的振子是分成三段要先用那小六腳板手給固定住才能將整支天線的振子給連接組起來,但是連接處雖然都是放在玻璃纖維內,不過仍不敵天天日曬雨淋紫外線與潮濕所造成的接點接觸有變化,而饋線端的那 M、N 接頭處若沒有是用自融膠帶給完全隔離也發生接觸上阻抗發生變化,尤其功率越大越容易發生說。

    最後簡短的說一下剛沒談到的饋線問題,饋線我們一般會看其規格每米或每百米對於各頻率的衰減量,通常我們都知道饋線是越粗衰減越小這是沒錯,但是別忽略了它的屏蔽層。屏蔽得越好或多層當然越有利於衰減變小,但是想要衰減小也未必屏蔽得越好就會越小。屏蔽的越好只能說從饋線的這部分散射輻射出去的順行波與反射波越小,相對地可以有效的讓鄰近的電視收音機等接收機或附近的頻道使用者干擾相對的會減少很多造成別人的困擾更少些,整個無線電收發訊號也會更好些吧?!

    說了這些還有一個物理現象忘記說了,發射機除了濾波需處理得極佳外,否則或多或少都會產生其頻率的三倍諧振波的。所以通常有了 144MHz 它的三倍頻 430MHz 也開放給業餘使用,在 HF 段通常也如此,不是二倍頻就是三倍頻,三倍頻的諧振干擾發生會更多餘兩倍頻的,反正都不會希望業餘頻道干擾到其他用途的頻道就好!

    好啦!我瞎扯完了,在此俱樂部有許多大老在,容我小的在此耍花刀了,許多地方都是個人的理解與見解,不一定就是其真理。也盼各位大大先進們不吝給予賜教,今有個小空就先說到這兒,很多地方會與理論及實務上有些出入,而 Keyin 了咋多字的估計也有需多錯別字出現,盼 BX2AFU 兄及各位能容忍與諒解,謝謝各位看完我的瞎扯,也感謝大家了。。。
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    BX3AC + 3 很認真的文章.但是可能內容有些需要修改!.
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    發表於 2018-12-19 22:44:02 |顯示全部樓層
    我很認真地讀完了!
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    發表於 2018-12-20 00:25:27 來自手機 |顯示全部樓層
    tn177848 發表於 2018-12-19 22:44
    我很認真地讀完了!

    你太棒了
    讚............
    哈哈
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    tn177848 + 3 很給力!

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    發表於 2019-1-12 21:57:52 |顯示全部樓層
    本帖最後由 BX3AC 於 2019-1-13 01:24 編輯

    我也看完了... 哈哈哈?
    我先指出兩點好了:
    全波長天線是泛指1/2波長設計的天線.並非全波長度.業餘天線為了提高天線增益採用5/8波長設計(這是天線設計的長度極限).
    但是使用者仍嫌不夠.設計者以5/8波長加段來提高增益...就是以加感方式多接一段5/8波長.這樣設計的優點是增加增益的成本不會太高.缺點是無法設計太多段數!
    何種垂直天線才是最理想的設計?答案是偶極陣列天線.就是外面常常看到警用.警消用基地天線.這天線採用1/2波長設計.每組天線都是獨立體.天線組合以同軸分配器連結.以天線陣列的原理.可輕易提高天線的增益.缺點是成本較高.

    同軸電纜..一般人誤以為同軸電纜的衰減高低.是靠外層屏蔽.這是錯誤的.主要是靠隔離的材料!
    但是選擇同軸電纜是使用跟損失平衡的問題.我指出一些實例:
    軍用規格電纜..野外用的軍用電纜RG開頭規格的電纜.隔離層用PE..這是ˋ造成衰減大的材料.但是耐壓耐折繞.所以RG58 RG213 RG214電纜ˊ這類規格的電纜現今仍繼續被使用.
    非軍事規格電纜 大部分採用發泡技術隔離製作.優點輕.電纜損失小.缺點不耐壓.不可過度折繞.

    1/13 01:19 補充
    業餘無線電頻段為何很多都剛好開放在2倍頻率或是3倍頻率上? 當頻率開始被人類拿來商業化使用之後.好用的頻率都被挑走了.什麼是好用的頻率? 就是容易傳播.傳播特性穩定...白話的說法就是.不用太大的功率就可以傳得很遠.所傳播使用的頻率在可用的傳播時間可以使用很久! 業餘頻率反而就沒這麼好.但也因此增加了挑戰跟ˊ實驗的困難度!讓業餘玩家從此百年樂此不彼.

    天線調諧器的設計不是用來保護機器.而是用來提升當下使用頻率在當下天線的使用效率!

    我會陸續修改留言內容在加強補充!
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