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。

chih0714

感謝分享!

jplin

天線接頭建議轉向後方支撐桿
饋線不要平行靠近在反射器或振子旁

Amigo9453

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hinojimmy

jplin 發表於 2021-10-24 22:34
天線接頭建議轉向後方支撐桿
饋線不要平行靠近在反射器或振子旁

因為拍照, 單手把持, 故沒把cable往後拉,  
cable太靠近反射器, 或在反射器前, 駐波比馬上飆高,
故往後要使用時會把cable往後固定.
遠離反射器.

hinojimmy

bv3fg 發表於 2021-10-27 21:43
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 ...

RDF (Radio Direction Finding，無線電測向)
我知道獵狐這活動, 可惜我沒機會接觸, 會看到這篇設計圖,
主要是這天線的構造, 比較和一般看到的HB9CV天線設計不太一樣,
這設計饋電點在發射器後方, 很多HB9CV設計饋電點在前排的啟動器上或中間,


圖片來源:  饋電點在前排


圖片來源:


而我個人比較想傾向饋電點在後方, 故結構上參考了此設計圖, 數據上卻用了別地方的參考資料.
所以OM您眼睛真明亮, 直接點看出短路棒不是 120mm 與 130mm, 厲害!
實際上短路棒是 180mm 與 190mm.


而饋電點電使用陶瓷電容20P, 不是可變電容.


目前還沒發射過, 只接收訊號測試, 不知道發熱或其他狀況是否發生, 會保持觀察中!
目前接收情況比較, QUAD ANTENNA(四單元) 優於 HB9CV.



感謝回覆1. 圖表的說明.
感謝回覆2.  收訊的疑惑
1. 雜散的反射波傳遞.
VHF波段原以為只有靠目視直線傳播, 及反射波(建築物或可能的反射物)傳遞電波通聯,
不知道VHF連雲霧和高山都有可能成為傳播的媒介或阻礙!!
甚至連山上的工寮鐵皮屋, 都能幫上傳遞電波的功能. 這些以前都沒想過.......

2. 大氣導波管
冷空氣-熱空氣-冷空氣這樣的夾層, 學習了, 還有這樣的通聯媒介.

3.電離層通訊
我知道HF波段靠天空中電離層的反射, 來進行遠方通訊,
不知道VHF也偶而會利用電離層反射, 這也感謝分享, 知識吸收了!


故正常通訊下, 以我目前一般條件下, 最遠30-50KM應屬正常範圍, 那一天運氣不錯,
假如通到台中, 南投, 要趕快記錄下, 當天各種天時地利人和條件, 以供日後參考.  

在通訊上, 私心裡都希望能改善條件通越遠越好, 其實初接觸HF波段時, 也開始了解天時地利,
讓傳播上通聯距離有很多的影響, 原本以為VHF波段通聯, 就是點高方位好, 天線好, 瓦數夠, 就能通很遠,
(當年香腸初心, 買28樓, 點高, 木瓜500架頂樓, 讚讚讚!!!1個月, 被管理員剪電纜, 從此游泳台20年, 沒再了解無線電)
後來發現天線很重要, 才有點衝勁, 努力想找到適合窗邊的指向天線, 窗邊也只比較適合指向天線吧!!?
現在更知道, 不管哪個波段, 各種傳播媒介還是會多少偶而獲直接影響傳播距離與品質.

感謝OM分享寶貴經驗!
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HB9CV 2M天線複製, 並且自製天線分配器, 昨日才架好, 架設測試比較中
收訊還是比QUAD ANTENNA  4單元, 差很多,  持續比較觀察!

bv3fg

https://m0iax.com/2021/05/31/por ... tion-with-my-ic705/
1. m0iax 的照片，並不是在中點饋電，仔細看照片，立桿是架在主桿中間，cable是從左邊那個元件沿主桿走到立桿，再沿著立桿往下。
2. 我去查了Goole地圖，他的通訊地點在英格蘭最西南角，發射地高度430m，接收地200m+，距離165km，視距約150KM，推測是直接波互打。

你在 kknews 所看到的文章，是照抄這一篇的
https://www.qsl.net/dk7zb/HB9CV/Details-HB9CV.htm

陶瓷電容在 VHF以上的表現非常、非常差，我大膽假設這組 gamma match 有3~6dB的損耗，我建議你做一支垂直偶極天線，效果應該跟你目前的單支 HB9CV 差不多。偶極天線是最基本的天線，在諧振頻率的的阻抗為 72 + 0j (@free space)，直接饋電，不需匹配(就沒有匹配loss)，SWR 約 1.4~1.5，(不需偏執於 SWR=1)，架設時請與支撐桿絕緣，以後做天線都可以與它比較。 (ps如果你以前已製作過 J-pole，就不用再做偶極天線了，因為都是半波天線)

hinojimmy

bv3fg 發表於 2021-10-28 15:50
https://m0iax.com/2021/05/31/portable-2m-fm-and-ssb-operation-with-my-ic705/
1. m0iax 的照片，並不是 ...

陶瓷電容在 VHF以上的表現非常、非常差，我大膽假設這組 gamma match 有3~6dB的損耗

在現有的架構上, 換掉陶瓷電容(哪種電容), 可以不要損失3-6dB!!

我建議你做一支垂直偶極天線
垂直偶極天線是全方向性的天線嗎?
它架設不需要四周無擋的空曠區域嗎??
適合窗邊的架設嗎?

如果你以前已製作過 J-pole......
我沒做過, 未來會做這經典天線.

架設時請與支撐桿絕緣
這我正有疑惑, 天線到底要和支架絕緣隔離嗎?
1. 架設木瓜天線, 車天線, 沒有絕緣過.
2. 曾買一支大陸製UHF-Yagi, 12單元, 不貴, 增益高, 安裝時問過需要絕緣嗎, 答案是不用!!

3. 安裝HF波段天線時, 使用隨機長天線+icom AH-4天調, OM - BX3AC告知, 天線要絕緣, 故支撐架用玻纖捕魚桿.
4. Quad Antenna製作時, 材料幾乎全用非金屬, 故支撐桿也是pvc.
5. HB9CV 製作時, 就沒收集到有關需要注意絕緣的資料, 但在做VHF/144MHz 天線分配器時, 內外材料全部是鋁方&圓管, 就覺得應該要絕緣吧??!!只是不確定!
天線分配器, 構造原理就是通過一些電阻電容電感的阻抗變換匹配電路合理分配信號, 我用鋁管支撐架, 直接接觸天線分配器,沒絕緣勢必改變分配器的匹配,但我還是沒絕緣架上去了!!  只是測量駐波比沒高而已, 其他也沒注意了!

往後架設會與支架隔離絕緣, 感謝建議!

bv3fg

在現有的架構上, 換掉陶瓷電容(哪種電容), 可以不要損失3-6dB!!
空氣電容，即兩片金屬板，中間是空氣。陶瓷電容就是兩片金屬板，中間是陶瓷(可能是鈦酸鋇，每家廠商有自己的神秘配方)。
電容公式 C(pF) = 0.224*K*A*d
K：介電係數，空氣介係數為 1
A：面積，單位平方英吋
d：極板間距，單位英吋
我建議可以先將電容短路，看看接收改善多少，先不要管 SWR。

垂直偶極天線是全方向性的天線嗎? ==> 是
它架設不需要四周無擋的空曠區域嗎?? ==> 儘量
適合窗邊的架設嗎?  ==> SG-7700 也不適合架在窗邊，環境不允許，也只能這樣。
我的重點是：有興趣做天線的人，一定要先做基本天線，瞭解、熟悉它的收發表現如何，建立比對標準，然後就能評估商用天線及其他自製天線的效果。

架設時請與支撐桿絕緣
這我正有疑惑, 天線到底要和支架絕緣隔離嗎?  ==>這個大哉問，射頻與直流電的差異很大。大原則是饋電元件通常與支撐桿絕緣，支撐桿是否與偏波面垂直(與電場不感應，亦無電流)、支撐點是否有射頻電流等。設計天線的人會將架設方式放進去一起模擬測試，使用者則按說明書操作。DIY 的人就是先照抄(避免橫生支節)，再修改研究探討。
1. 架設木瓜天線, 車天線, 沒有絕緣過 ==>這個跟有無地網、假想地平面以及cable 隔離網的外側有無電流有關，其實很複雜。
2. 曾買一支大陸製UHF-Yagi, 12單元, 不貴, 增益高, 安裝時問過需要絕緣嗎, 答案是不用!!
==>導波元件與反射元件是靠電場感應產生電流，而主桿與偏波面垂直，無電流。如附圖，主桿無電流。(此天線模型，振子與主桿絕緣，其他元件皆與主桿相連，元件長度尚未最佳化)



3. 安裝HF波段天線時, 使用隨機長天線+icom AH-4天調, OM - BX3AC告知, 天線要絕緣, 故支撐架用玻纖捕魚桿.
對一半
以下的討論先不考量人員感電觸電的問題。
假定它附的是裸電線，你把它與金屬支撐桿接觸，金屬支撐桿又與陽台欄杆鎖在一起，那麼你的天線系統就是一段電線加陽台欄杆，也是可以用，但那不是我們預期的天線系統。但如果你又把整組天調鎖在陽台欄杆，那就是某種短路(對HF而言)。
假定它附的是有絕緣皮的電線，你把它貼在金屬支撐桿，金屬支撐桿又與陽台欄杆鎖在一起，訊號會感應到金屬支撐桿+陽台欄杆，也是可以用，但那不是我們預期的天線系統。

4. Quad Antenna製作時, 材料幾乎全用非金屬, 故支撐桿也是pvc.
主桿可以是金屬，但十字架線桿需為非金屬，因為十字架線桿有與偏波面平行。

5. HB9CV 製作時, 就沒收集到有關需要注意絕緣的資料, 但在做VHF/144MHz 天線分配器時, 內外材料全部是鋁方&圓管, 就覺得應該要絕緣吧??!!只是不確定!
天線分配器, 構造原理就是通過一些電阻電容電感的阻抗變換匹配電路合理分配信號, 我用鋁管支撐架, 直接接觸天線分配器,沒絕緣勢必改變分配器的匹配,但我還是沒絕緣架上去了!!  只是測量駐波比沒高而已, 其他也沒注意了!
==>這個我沒研究

感覺上你好像剛從職場上退休 (白天發長文，有時間調天線)，恭禧！