在某些情况下,尤其是在业余低频段的时候,您可以使用一个小的屏蔽环天线来改善接收性能。当周边存在很大的人造噪声干扰,或当附近广播电台的二次谐波刚好落在1.8 MHz 频段,或当附近区域存在其他业余电台的干扰信号等情况下,采用这种环天线是十分正确的办法。一个制作合理且已处于调谐状态的小环天线将会表现出大约30 dB 的前向/侧旁( F / S )响应比,最小响应是在与环平面成直角方向上。因此,通过将转动环天线使旁侧对准干扰源方向,就可以显著地降低噪声和干扰,甚至或者可以消除掉。
通常而言,小型屏蔽环天线对于人为干扰噪声的敏感性比起尺寸较大的发射或接收天线要低很多,但使用时需要在性能上做一些折中,相比于一个全尺寸的谐振天线,小环天线接收到信号的强度要小10 dB 或15 dB ,不过这种情况对于1.8MHz或3.5 MHz 并不成为障碍,这种接收台都有相当的灵敏度和足够的增益。因为前/旁比可以达到所期望的30 dB ,屏蔽环在转动时可以用于消除多种接收方面的问题,如图1所示。
为了获得小环天线尖锐的双向指向特性,整个环导体长度不要超过0.1λ。图2所示的环导体长度是20英尺,在1.81 MHz 频率工作时,20英尺就是0.037λ。对于这样的环,如果您要使天线能发生谐振,那么0.037λ大概是它的最长实际尺寸了,这个限制来源于环的屏蔽套和内部导体之间的分布电容。在本例中使用 RG -59电缆作为环材料,它每英尺的电容值是21 pF ,所以整个分布电容就是420 pF ,那么要使环在1.810 MHz 发生谐振,就只需再加上100 pF 的外部电容。
因此,环的大约电感量是15 uH ,电容的影响在 HF频谱高段变得不那么明显,所提供的相同百分比波长长度电容量可以用来计算导体的长度。分布电容值与用于馈点上的集总电容值(译注:指外部加上的电容器值)之间的比值在谐振条件下变得很大,所以当将这个环进行尺度变换到1.8 MHz 以上其他频段时,这些因素应该事先考虑到。
如果使用 RG -59以外的其他电缆,在环的结构需求上没有太大的区别,对于环单元来说电缆的特征阻抗并不重要。不过,各种不同类型的同轴电缆每英尺的电容值是不一样的,所以需要增加或减少跨接在馈点上的电容值以发生谐振。
图1 Jean DeMaw /W1CK正在测试1.8 MHz 的屏蔽环天线。竹子做的交叉臂作为天线支撑。
图2 屏蔽环天线原理图。其中尺寸并不十分严格,但整个环长度不要超过0.1λ。只有这个天线尺寸一半或更小的小环天线在空间受限的地方更有用,值得考虑。
屏蔽环受周围的物体影响不明显,所以调整谐振后放置在室内室外都可以。从一个地方移到另外的地方并不会明显影响它的谐振情况。
您可以从图1看到,支撑结构是采用竹竿的方式, X 形框架的中央用两个 U 形螺栓固定一起。环单元就系在框架交叉臂上构成一个方框,您如果愿意使用金属的交叉臂,也对天线性能的降低不会太严重。另外一种选择是可以采用木条作为支撑框架。
在环的馈电位置要使用一个小盒子来装谐振用的可调电容器。在这个例子中,是采用了一个小型的50~400 pF 的微调电容器来建立谐振。用于室外安装使用时要注意对盒子的防水处理。
剥去作为环的电缆外层屏蔽网大约为1英寸,直接作为馈电点,如果这样做,一定要对暴露在外的部分用密封材料做处理。
在实际操作上,这个接收环天线已被证明对于消除本地广播电台二次谐波的信号非常有效。在做1.8 MHz 的 DX 和比赛期间,它可以帮助防止接收机受到这个共享波段邻近的1.8 MHz 电台的过载影响。对降低噪声很明显的表现使得这个环天线成为一个接受弱信号时很有用的电台辅助器材。它不是所有时间一直使用,而是在需要的时候通过天线切换器接入到接收机。当其他的天线都由于噪声影响而无法正常工作时,用这个环天线(在北美洲)接收来自新英格兰的欧洲电台是有可能的。
另外发现风暴(伴随着大气噪声的出现)来临之前对环天线也有些影响,这时想通过转动环来消除所带来的噪声,会发现也变得没什么作用。应该说这是由于这种环天线对于天波传播信号的接收变得几乎没有方向性,它所具备的方向性特点主要是相对地面波信号而言的。这个特点隐藏的一个好处是,在消除本地噪声或干扰的同时,您依然可以抄收到来自各个方向的天波传播来的信号。
对于作为接收应用,并不需要严格对馈线与环匹配,尽管匹配了会有一些性能增强。如果并不试图为了获得 SWR 为1,制作者采用50Ω或75Ω同轴电缆作为馈线都可以,在性能上感觉不到差别。这个环的 Q 值十分低,允许操作人员在1.9MHz获得谐振峰值,又可以在整个1.8 MHz 频段使用。在1.8 MHz 和2 MHz 两端的性能下降十分轻微,不易察觉出来。
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