尋找窗台邊的天線- HB9CV - 2M(波段)

hinojimmy

住大樓窗台邊或陽台, 因為侷限空間, 加上鋁窗金屬或建物本體干擾,
先前安了500木瓜, 200木瓜, 距離大樓外2米,天線--HB9CV
天線收發效果都被侷限干擾, 比較之下. 跟我常用的SG-7700天線收發品質差不多.

一ˊ直在尋覓適合安裝窗邊的天線, 因為一般GP天線360度收發訊號,
在大樓窗邊似乎無用武之地, 也就一直保留一隻SG7700車天線, 成為我基地台主力天線,
但仍希望收發效果有進步的空間, 故偏向尋覓指向性天線來測試.

繼上篇Quad Yagi antenna-4單元製作, 測試使用收發效果均不錯,
算是蠻好用的指向天線.本想繼續改裝成6單元或8單元, 提升功力.在預計規劃冥想中,
看到前輩-酒鬼, 發表的一天線--HB9CV,
可以收訊157公里外, 南投友台的呼叫, 清晰HIFI, 效果真好! 很震撼的收訊能力.
又看到一篇外國友台可以通聯164公里外的電台, 又再次引起我的興趣.
開工找材料吧!  上網GOOGLE找圖....
圖片來源: http://g8tti.blogspot.com/p/how-to-make-hb9cv.html




按圖說故事, 製作完成
通訊測試, 可惜所學不精, 有些圖表看不懂




SWR





S11 (無線電反射功率, 不知道是否正確??)



這是SWR &  ????(z-紅線)


這是SWR &  ????(R-白線  X-紅線)


????(R-綠線  X-紅線)



史密斯圖, 看不懂含意??


手機+天線, 目前測試 高雄--關廟 30公里勉強收發!

不知道我哪裡調整不好, 沒法100公里通訊??

繼續測試使用調整!!

bv3fg

前提：
你所找的這篇文章 http://g8tti.blogspot.com/p/how-to-make-hb9cv.html
原作是考量 HB9CV 是小巧的定向天線，他是製作用來作為 RDF (Radio Direction Finding，無線電測向)，這通常是業餘的一種比賽活動，比賽的範圍通常只有方圓 1,2 公里，不會有收不到訊號的問題，一般還要配合衰減器衰減信號才有辦法判斷信號從哪裡來，所以他對於此天線的收發效果如何並沒有描述。此外他提到如果是饋電在導波棒會比較好，但只有這麼一句話，沒有多做描述。

問題1：原設計圖的短路棒是 120mm 與 130mm，但是從你的照片看來似乎接近兩倍的長度，是拍攝角度的問題嗎？

問題 2：接到 Gamma Match 的可變電容是什麼材質？如果不是空氣電容，很有可能造成不小的訊號損失，需注意電容器在發射後是否會發熱。此外，依據我以前看過的文章，Gamma Match 在VHF以上的頻率效率似乎不佳(有可能很糟)。請參考 https://www.qsl.net/bv3fg/ant/quagi.htm , Quagi 的研發過程那一段。

回覆1.
**天線的阻抗寫法是 電阻+電抗 (R+Xj)，X若為正值代表電感抗，若為負值代表電容抗，X 為 0 代表沒有電抗，即天線在此頻率諧振，你的天線目前大約諧振於 145.7MHz。
**S11 的圖是將反射功率以 db 來表示，例如 SWR=2.26時，反射10%，即為 -10dB。
**Smith chart 要單純以文字說明，有點困難，再看看網路上有沒有人已經有文圖並茂而且是以白話文所寫的介紹。古早以前的工程人員沒有電腦可以解問題，所以 Smith Chart是很好的工具，現在都是用模擬軟體在跑，非射頻工程人員不懂沒關係。

回覆2
>>不知道我哪裡調整不好, 沒法100公里通訊??

這個你不用太煩惱，如果是住在平地的兩個電台，視距傳播一定無法達成。
地球是圓的，地球的弧度會擋住電波，假定高度為 h(公尺)，可視距離 d(公里)，公式為
d(公里) = 3.57 * SQRT(h(公尺)) (sqrt 代表開平方根)
因為大氣會稍微折射電波，即電波不是完全走直線，會沿著地表稍微彎曲，使得涵蓋範圍稍微再長一點，上面的公式修正為 d=3.57*SQRT(k*h)，k 這個參數會隨大氣狀況而變動，一般狀況下 k=1.33
所以最後公式變為 d(公里) = 4.12 * SQRT(h(公尺))
假定你的天線高度為 40公尺(約13層樓)，視距為 26 公里。如果視距為 100 公里，則天線高度需為 600公尺。
以上，是在海面的計算，過於理想單純，但至少有一個標準，不會把通聯幾十公里當做理所當然的事，同時可以預測在陸地上可能會有的表現。

視距通訊
**在都市的低樓層、丘陵山區的谷地，通訊會受阻，大家都有經驗。
**在台地或高原，雖然海拔比較高，因為通訊區都一般高，所以上面的公式必須以相對高度來看。但如果電波能越過台地高原的邊緣繼續前行，高度的優勢又顯現出來了。
**即使在平原區，地形還是有微幅的起伏，愈接近視距的邊緣，地形上不怎麼高的隆起就能阻擋電波。
**假定雙方各在沖積平原的不同側，中間低兩邊高，視距會延長。
**是否能達成視距通訊，還是看地形圖才準，對都市或近郊而言，能夠 50 公里應該就不錯了。

雜散的反射波通訊
**低海拔0~300的地貌、高層建築反射電波，可延伸通訊距離。除了下雨、濃霧，很少有其他大氣狀況影響通訊，如果兩電台是透過這種反射波通訊，此通訊路徑幾乎是固定及穩定的(穩定的好或穩定的不好都算)。
**雲層會吸收，也會反射電波，有可能大幅延伸通訊距離。但是有沒有雲、雲高如何、反射狀況如何，均不可預測，即使是因為雲層反射而通到遠方電台，你也不知道是雲幫了忙。如果有些莫名奇妙、令人驚喜的遠距通訊，可以把雲列入考量之一。
**中高海拔山岳反射電波：其實有不少超視距通訊是利用這種通訊路徑。例如北部友台常利用雪覇山區與南部通訊(有定向天線的人大概就有感覺)，我在新竹144/5W曾經與花蓮玉里游泳台，以及430/3W 與臺南、南投、臺中、臺北達成通訊，天線都是指向雪覇山區。不過，山區多雲霧，訊號如果要穿越雲霧，經山岳雜散反射，再次穿越雲霧往下，可能已經衰減到無法構網，所以山岳反射的路徑固定存在，但並不是一直開通。
**小結：試想：雷達可以偵測數百公里外的一架飛機，訊號一來一往跑了將近一千公里，雖然我們的功率遠小於雷達，但是距離近得多，而且現今的電子產品跟五六十年前比起來，靈敏度實在是很高，同樣的觀念還是可以套用，或許某不知名山坡上的幾間鐵皮工寮正是你跟某地區達成通訊的功臣，其實也不無可能。

大氣導波管
前面提到大氣會稍微折射電波，如果遇到冷空氣-熱空氣-冷空氣這樣的夾層(通常發生在冷鋒與暖鋒交會的鋒面)，就可能形成導波管使VHF傳播數百公里，這種現象也不算稀罕，但導波管的開口經常在無人的海中。以前曾經有高雄友台與香港達成通訊(650km)，每年我偶爾會有幾次收聽到來自泉州的FM廣播(約230km)，推估傳播路徑就是大氣導波管。

電離層通訊
太陽黑子約有11年的週期，在高峰的幾年期間，電離層有可能偶爾好到會反射 VHF 電波，大約在1998 1999的中日韓V/U 通訊實驗，我曾經用500木瓜/50W 與日本達成通訊(約2200km)，就是靠電離層通訊。

以上拉拉雜雜寫了一堆 VHF 傳播路徑，重點是
**日常穩定的視距、反射波通訊範圍(不管訊號好不好)，依經驗通訊半徑約在30~50km以內
**電波強度在反射以後大幅衰減，提升裝備能力一定有助於遠距通訊，但平原區之間百公里以上的通訊，並不會天天、常常發生，需要生天時、地利、人和各條件配合。
**聽到有人能夠通多遠多遠，可以羡慕(因為他的運氣不錯)，但不需自歎，最重要的是問：通訊雙方的條件，地點，標高、天線的方位角、通訊時間，有助於暸解傳播路徑。如果你遇到的遠距通訊，也要記得問對方這些資訊，趕快上中央氣象局網站查詢及留存氣象圖、雷達回波圖、可能路徑上的氣象狀況，才可能推測所謂的運氣，到底是天時、地利還是人和促成了這次通訊。

chieh

感謝胖虎OM詳細分享~~

Amigo9453

揪  感  謝  分  享  ...........................................




    

hinojimmy

bv3fg 發表於 2021-11-10 10:19
>>>>349要乘以單倍數使用嗎? 偶數倍比較不好嗎?(網路上查詢資料)
>>有網址還是它的說明解釋嗎？
看來我誤會 ...

不好意思!  您看到可能是之前的照片, 先前支架圓桿子是100公分
這是今天拍得, 先臨時架設, cable都沒啥固定, 兩隻天線方管支架中間距離120cm,

其實裝好後, 這是裝在旋轉臂支架上, 可以左靠到窗戶, 要再調整swr, 只能調整到一邊(左邊)的gamma match,
另一邊就沒再調整了, 因為高空窗外很有挑戰性(危險), 天氣變冷了, 北風有點強!
不過我只調整一邊的gamma match, 也是調降了一些swr.

正反向, 我意思是2支天線, gamma match, 上下都行嗎?


收訊試了一天, 收訊效果目前和這隻升不高的quad antenna 6單元(安裝環境限制, 升不高. 無法遠離下方鋁架)差不多.



2支天線加在一起, 感覺上都好像只比較好一點點, 起初可能會有錯覺, 應該會有2倍效果才對呀!!(哈哈...  肖想!!)

1隻和2隻, 效果感覺差異不是很大!本來規劃, 輕便的小yagi能用的話, 收發效果能超過委屈在窗邊的Quad antenna的話,
就將Quad Ant卸下, 因為蠻顯眼很大隻, 怕有異議. 小Yagi比較不顯眼.
1隻小yagi, 就不錯了!!

小Yagi讓他長大點, 應該也不會像Quad ant顯眼.
Hb9CV - 2單元Yagi - 雙排2單元yagi. (完)

bv3fg

>>>>349要乘以單倍數使用嗎? 偶數倍比較不好嗎?(網路上查詢資料)
>>有網址還是它的說明解釋嗎？
看來我誤會了，我誤以為有人說要用雙數倍呢
至於為什麼單數倍，上一個回覆已解釋過

從你的照片看來，你兩支天線相距約60cm，太近，增益增加不多(可能只有 1.5dB)
一般間距在0.4~0.7波長，0.7 波長大約有最大增益
堆疊天線會因為互感使單支天線的阻抗產生變化，SWR增加是正常的，
調整間距互感狀況也會改變，SWR有可能上升或下降
模擬結果如下 (第 一列為單支天線)


>>2隻天線並排時, 有正反或同向的要求嗎?
這句看不懂

hinojimmy

bv3fg 發表於 2021-11-9 13:31
蠻有趣的，回答你的問題總能讓我發現我的 homepage寫得不夠完美的地方。

其實你誤解了我homepage的內容， ...

>>349要乘以單倍數使用嗎? 偶數倍比較不好嗎?(網路上查詢資料)
有網址還是它的說明解釋嗎？
https://www.radio.club.tw/forum. ... age%3D15&page=2

後來採用您的規劃
1. 電纜RG6/U,  75歐姆 , 速率85%, 1/4波長521, 521*85%= 443(地網線好像不是銅的, 都焊黏不了, 只能用壓的)
2. 電纜5D-FB,  50歐姆 , 速率81%, 1/2波長1042, 1042*81%= 844

2隻天線並排時, 有正反或同向的要求嗎?

測試中........

bv3fg

蠻有趣的，回答你的問題總能讓我發現我的 homepage寫得不夠完美的地方。

其實你誤解了我homepage的內容，但是你的規劃是對的。我的內容也沒寫錯，只是範圍狹隘了。請看下圖的說明
https://www.qsl.net/bv3fg/ant/ant_stk4.gif


在三通以上，
你規劃的是  (75ohm 1/4 波長+ 75ohm 1/2波長)
我的圖面註記是 q (75 ohm 1/4 波長) + L (50ohm 1/2 波長的整數倍)
所以你誤解了我的意思

但是為什麼你對，我也對？原因如下：
有關 L 這一段，廣義的狀況是：不管任何阻抗的饋線，只要是 1/2波長的整數倍都可以。

不管任何阻抗，1/2波長的整數倍的饋線有個有趣的特性，在一端接上任何阻抗的負載 ( 純阻R、純電抗+/-jX 或 R+/-jX)，那麼在另一端看到的就是相同的負載。 (ARRL Antenna Book 17th Edition, P24-12)

>>349要乘以單倍數使用嗎? 偶數倍比較不好嗎?(網路上查詢資料)
有網址還是它的說明解釋嗎？

>>我用的塑膠軟管, 應該是矽膠軟管, 模型飛機用, 耐熱, 不知道是否耐候!!  屆時改用工業橡膠管或鐵氟龍管試試.
耐候：它曬不到陽光，將來頭尾封住也不會碰到酸雨，只有每天的冷熱交替，試試看了。
工業橡膠管：橡膠成份有太多變因，不建議。
鐵氟龍管：可。
我個人屬意空氣為介質，因為介電質固定為1.0006，沒有買到不同材料的問題。而且 Q 質超高，可能大於10000吧。你只要把饋電棒頭中尾各套上一小段(例如5mm長)軟管，饋電棒不與Gamma棒短路即可。但如果饋電棒不夠平直，可能有某部份極接近Gamma棒 (例如0.1mm)，那麼在極大功率的狀況下有可能造成放電。空氣每1/1000吋可耐 DC 80V，不過我不知道空氣的交流耐壓值也不會算目前饋電棒與 Gamma 棒的電壓差，只知道有這些考量。套上膠管耐壓會比較高，以上，改變現狀可能需要重調短路棒，提供你參考取捨。

hinojimmy

bv3fg 發表於 2021-11-7 16:09
1. 恭喜

2. 目前是二單元 Yagi 無誤

我用的塑膠軟管, 應該是矽膠軟管, 模型飛機用, 耐熱, 不知道是否耐候!!
屆時改用工業橡膠管或鐵氟龍管試試.

天線分配器, 原本製作的方鋁管分配器先不用, 採用您建議.
目前手上有5c2v 75歐姆, 縮短率67%電纜線,
2M波長2083, 1/4波長521, 521*67%= 349

349長*3倍=1047長, 5c2v將用長度1047*2條, 加上3通連接, 製成天線分配器.(儘量不用接頭, 減少損失)

349要乘以單倍數使用嗎? 偶數倍比較不好嗎?(網路上查詢資料)
備料準備製作!!

bv3fg

1. 恭喜

2. 目前是二單元 Yagi 無誤

3. 目前電容是某種塑膠電容，介電質是塑膠軟管。缺點有二：1. 日曬時與夜晚溫度差異大，電容值會跑，但目前無法估算差異，你可以觀察一下 SWR 差異及阻抗 R+jX變化狀況。 2. N 年以後塑膠易變質，特性產生變化。這樣的電容架構要調整很費工(拆解、剪短、裝回、測試，不小心剪太多要重做)，實驗階段令人抓狂，一旦搞定，就容易大量製造，且介電質是空氣，沒有變質的問題。目前 OK，需不需要再修改就看你的決定。但不管如何，最後的版本需將 gamma 棒兩端膠封防止進水。

4. 天線堆疊的分配器可參考
https://www.qsl.net/bv3fg/ant/ant_stk.htm
要注意 Cable 的長度是指它的電子長度，例如 RG-213 縮短率約為 0.67，75ohm 饋線則需實測 (除非查得到廠商的規格書)

量測縮短率的方法可參考
https://www.qsl.net/bv3fg/tech/TLF.htm

Cable不需要用公頭加轉接頭，接頭愈多，你原先算好的長度就不對了(除非算好前置量並仔細管控)， 可以對焊，注意銲工及絕緣，包好以後在接點的cable外面放2, 3根竹筷子用束線帶紮起來，或其他方法 whatever，反正就是避免接點被折彎或拉扯。

hinojimmy

bv3fg 發表於 2021-11-5 03:12
我利用時間將你的 HB9CV 尺寸輸入 MMANA-Basic 模擬軟體，並把電容的 Q Factor 一併輸入，結果如下，如果打 ...

將原本的2車 HB9CV,

拆了,  分解, 改成單車2單元小小YAGI.


將舊的GAMMA MATCH(銅線) & 陶瓷電容移除,  裝上新的GAMMA MATCH(如BV3FG所描述的空氣電容吧)
從m接頭焊一根2.5mm銅線約10cm長, 外套上4mm塑膠軟管, 插入5mm外徑, 長度12cm鋁管內,
m接頭饋電點位置, 改到接近前面發射單元 , 後面反射器單元無Gamma Match設置.

量測SWR, 雖沒很漂亮, 先進行測試收發




昨晚3支天線交互測試比較,
我高雄左營, 另一台南南區A友台& 台南安平B友台(距離約35-37km), 發射功率不變

3支天線接收測試較: (kenwood V-708, 接收滿檔七格)
     車天線-7900(台製)(位於頂樓水塔上最高點-30層樓 / HB9CV(28F窗邊) / Quad Yagi Antenne-6單元(28樓窗邊)
A. (聲音都完全清_5+)接收格數比較 , 3-4格 /  5-6格 / 6格穩定
B. (聲音清晰_5-)        接收格數比較 , 1格 /  2格 / 3格

3支天線發射測試較, H-40w / M-15w / L-5w
車天線-7900(台製)(位於頂樓水塔上最高點-30層樓 / HB9CV(28F窗邊) / Quad Yagi Antenne-6單元(28樓窗邊)
A.接收, 3之都一樣,  滿檔/滿檔/3-5格
B友台沒做比較測試, 但其收訊表示都無差別

以上2位友台, 可能距離上還不是很遠, 難以測試到較大的差別

Quad Yagi Antenne-6單元


Quad antenna-4單元




但經過HB9CV改成2單元Yagi, 將bv3fg提到的點, 像是.....
1. 移除陶瓷電容,
2. gamma match改成空氣電容(不知道闡述對嗎?),
3. 還有饋電點移到前面發射器單元. 移除舊的gamma match, 跟之前比較起來,
未改裝前HB9CV收訊比我車天線7900 & Quad antenna-4單元 還要差很多,
現在HB9CV定點收訊格數只差quad antenna-6單元-格數半格,說不定比之前quad antenna-4單元收訊還好! 真好!
改成現在這樣, 應該不叫做HB9CV天線吧, 變成YAGI了!

再來我能複製一隻, 再來雙車測試一下....^^!


以上感謝bv3fg OM指導!
---------------------------
再次調整gamma match, 降低點SWR




PS. 以上測試環境, 均因環境不允許, 克難條件下測試, 所得結果只是在同樣環境下的比較測試!相信quad antenna 不管是4單元或6單元, 在更好環境設置下, 應該有更好的比現.
今安裝在窗邊, 實不得已!