矿机天线阻抗变换原理及计算

xjw01

  以下针对自制的各种天线进行解释
  这里做个说明，以下解释以及相关模型的建立，源于天线理论，但针对中波天线加上了一些经验性的东西，不一定完全正确，当然，这些经验性的内容是在参数实测的基础上总结的。



  1、天线长度不够时，无法自谐振在目标频率，开环振子要串电感才能谐振，闭环振子要并电容才能谐振。矿机天线的等效电容，按每米10p至15p计算。短天线，按10pF计算，长的可以按15pF计算。室外天线的电感量，可以按照每米0.5uH至1uH估算。由于把天线电感忽略，全部归算到电容中，所以长天线的电容按15pF/米估算
  2、天线的阻抗表达为 Z = R + jX，式中R表示天线的内阻，X表示天线的电抗。在中波发射天线中，我们更希望X为0，这样就可以减小天线与高频功率放大器之间的能量交换，减轻发射机的负担。
  3、图中的信号源，含义是：
当天线作为发射天线，信号源指天线的输入信号，即功放输出信号，r为功放内阻
当天线作为接收天线，信号源指天线的输出信号，即天线电动势，r为负载
  4、等效电路中的电容与电感，只是表示在某一频率下的电抗呈容性还是感性。
  5、等效电路的参数理解
中波环状天线，可以理解为一个电感并联着分布电容，分布电容的影响较小，R是串联回路的损耗
中波直立天线，可以理解为一个电容串联着分布电感，分布电感的影响较小，R是串联回路的损耗
  6、关于R
不管作为接收还是发射，都可使用以上等效电路，而且R = 辐射电阻R0 + 损耗电阻R1
自制的天线，长度都远小于半波长，R0一般很小，对于一个小于30米的直立天线，R0只有零点几欧至几欧，何况我们无法把天线立起来，R0更是小得可怜。对于环状天线，天线的等效高度比直立天线小了一个数量级以上，R0就更小了。R0与有效高度的平方成正比，有效高度小了10倍，R0小了100倍。
对于环状天线，损耗电阻约为几欧至十几欧。对于直立天线，损耗电阻约为100至200欧(广播电台的天线很专业，可以小到几欧或更小)，因此，我们自制的天线内阻R，实际上几乎等于它的损耗电阻R1。
  7、天线的效率
R0越大，说明天线的辐能力越强，也说明它的接收能力越强。在发射台，天线的效率使用R0/R计算。
自制的中波天线，R0/R非常小，效率低下，用于发射意味着大量能量浪费。
  8、天线的匹配举例
30米长的天线，串联电阻高达100至200欧，串联谐振回路的电感器或电容器的电抗常常只有1千欧左右。如果天线直接参与串联LC或直接参与并联LC进行谐振，回路的Q值会十分低下。影响选择性，而且会影响灵敏度。以下采用两个可调电容器进行阻抗变换。

  图中C3指C0与C1的串联值，如果C3与C2的比值为1，阻抗变换后，等效串联的天线电动势U2减小为原来的一半(即U0/2)。但等效串联电阻却减小为原来的1/4，回路Q值增加4倍。
由于C1与C2是同步调节的，所以在中波段内，阻抗变换关系变化不大。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2011-1-28 22:09 编辑 ]

xjw01

说明：以上关于天线的一些电抗参数，是在Q表中测量得到的。我的天线上的电波信号高达0.5V，Q表的激励电动势只有4mV有效值，Q表的激励信号太弱，受到电波信号的干扰，借住Q=800的线圈进行选频才够强测定了天线的参数，所以误差还是偏大一些。

当然，每个人的天线参数也不会完全相同的，以上参数只是给出一个参考值。

Tieg3023

嗯，收下了。

zzm530919

很好的很理论的东西，看了，学习了，虽然不太懂，似乎又明白了些什么。

我也要试试

高深的理论没有几年功底是看不懂的。天线直接导入LC信号大呀！怎么导入不影响Q值还是不是懂。

xjw01

当信号强度给定、天线也确定了，最大输出是个确定值，即阻抗匹配以后得到最大输出。
所以，天线直接导入LC不会是“信号最大”，实际是“匹配”以后输出信号最大。

我也要试试

原帖由 xjw01 于 2011-1-28 13:15 发表
当信号强度给定、天线也确定了，最大输出是个确定值，即阻抗匹配以后得到最大输出。
所以，天线直接导入LC不会是“信号最大”，实际是“匹配”以后输出信号最大。

你说的容易，匹配那里简单呀！

龙虾

原帖由 我也要试试 于 2011-1-28 23:04 发表

你说的容易，匹配那里简单呀！

嘿嘿，阻抗这玩意，玄！明明拉杆天线就0.1欧，阻抗说有几百几千K。那是折算出来的，把串联电阻折算成并联电阻。明明电阻没变，电容或电感一变，折算出来的电阻又变了，跟你玩躲猫猫。

葛优

线路阻抗和传输阻抗在一定的意义上可能需要区分一下。换算问题我一点不懂真需要用兴趣努力鼓劲钻吧。

[ 本帖最后由 葛优 于 2011-1-29 16:42 编辑 ]

xjw01

中波天线的阻抗比较特殊一点，天线既是传输线，又是天线。
所以中波天线的电抗特性一般不是75欧、50欧、100欧、300欧等几种常用的阻抗。一般要实际测量以后才能得到准确的电抗值。

[ 本帖最后由 xjw01 于 2011-1-29 20:26 编辑 ]

会飞的木鱼

xjw01 发表于 2011-1-28 16:18
说明：以上关于天线的一些电抗参数，是在Q表中测量得到的。我的天线上的电波信号高达0.5V，Q表的激励电动势 ...

好强大的天线

会飞的木鱼

看着想拜师了，我只是小白