[原创]常见短波天线比较

cxf283563

常见短波天线比较
對居住在都市裏的火腿而言，要針對每個 HF 的業餘波段一一架設單頻段天線幾乎是不可能的事，因此良好的頻段多的天線一直是大家日思夜想的答案。本文主要比較常見的 HF 頻段天多線，做為選擇天線系統的參考。

一、Random Length Wire
簡述： 在能力所及的範圍盡可能的架設一條長的電線，利用 Antenna Tuner （簡稱 ATU, Antenna Tuning Unit ）來獲得諧振以及匹配。
優點： 結構簡單（不嚴格的說）。
缺點： 天線從 ATU 之後就開始輻射電波，而 Random Length Wire 的架設方式通常 會有一部分天線位於室內，如果用高功率發射很容易干擾室內的電器。例如以 前我使用 25.9m 長的 Random Length Wire，在 3.5 MHz 用 100W 發射，房 間裡的電視就會出現雜紋。反過來說，在接收的時候，室內的干擾源很容易進 入天線，令人感到相當討厭。
架設重點： 天線要盡量拉長。
必須要有良好的射頻接地系統，否則效率會大打折扣。
必須要有 Antenna Tuner。

適用時機： 單純做為接收天線。
短期間的移動通信、緊急通信。
特別適合在容易獲得良好接地的地點架設，例如海邊或船上的電台，只要將地線丟進海水裡就可以了。





二、Trap Antenna
簡述： 利用電感及電容所形成的陷波網路達到低通、帶阻的效果，彷彿在天線上裝了數個隨頻率自動切換的開關來改變天線的長度。市面上販售的多頻段 V-Dipole、GP 以及含有陷波網路的 Yagi 都歸為此類。
優點： 調整好以後，在所設計的頻率可以有良好的諧振及匹配，通常不需要 ATU 就可以使用。
架設簡單（Yagi 除外）。
陷波網路有低通或帶阻的效果，因此天線的 Q 值提高，可以大量抑制使用頻段以外的信號進入收發機，具有提高 S/N 比的效果。

缺點： 自行製作電感及電容或許並不是相當困難，但要精確達到所要求的數值 並非人人都做得到，而購買成品也不是很便宜。
調整需要耐心及經驗才能獲得最好的效果。
綜合以上兩點，大部份自製天線大都無法將天線調整至原先所期 望的頻率，而且 Trap 越多，失敗率越高。
天線的 Q 值高，所以使用頻寬縮小，在設計的頻段以外幾乎不能使用。
天線短縮，通常會使效率降低。若陷波網路製作不良，效率會更低。
線圈的重量使得天線變重、陷波網路與輻射體的連接點多。以上兩點會增加 架設及製作的難度。

適用時機： 不打算使用 Antenna Tuner。
架設環境不允許複雜的天線系統。
Trap Dipole 適合移動通信，但必須確保有強固的支撐點來支撐天線的重量。
Trap GP 在海邊和船上都有不錯的效果。





三、Discone Antenna
簡述： 號稱最高與最低可用頻率的比值高達 10: 1 （可用的意思是 VSWR < 3 ），天線的形狀就像是個圓錐體上面頂著一個圓盤。
優點： 可用範圍極寬而且連續，減少操作的麻煩。只要一支天線就可以涵蓋常 用的範圍，最適合 VHF ~ UHF 接收使用。例如一隻設計於 90 MHz 的 Discone，其使用範圍為 90 ~ 900 MHz，從 FM 廣播到大哥大完全包辦 。
理論上，在 4:1 的頻率範圍內，輻射仰角還不算高，適合 DX 通訊。

缺點： 在 HF 頻段實用的 Dicone 所佔的空間及面積相當龐大，結構複雜，架 設困難。除非有足夠的架設環境，否則等於空談。
頻率越高，輻射仰角偏高，不適於遠距離通信。
沒有增益，對 VHF/UHF 而言就難以達成遠距離通信。

適用時機： 在 HF 必須有足夠的空間才有可能架設。
做為 VHF/UHF 頻段的接收天線。





四、Loop Antenna
一個波長的 Loop Antenna 可以在其倍頻獲得諧振，而業餘頻段通常成倍頻的關係，所以適合拿來作為多頻段天線。例如在 7MHz 為一個波長的 Loop Antenna （長度約為 41m ）可以使用在 14、21、28 MHz，已經涵蓋了常用的 HF 業餘頻率。理論上，Loop Antenna 最好是垂直架設，但為了多頻段使用就要架設低頻段 Loop（例如 7MHz），這麼大的 Loop 實在難以垂直架設，所以實際上只能做到水平架設。

有一點要特別注意的是：每個人的架設形狀以及架設環境並不完全相同，倍頻使用雖然可以獲得諧振及匹配，但不保證一定有利於遠距離通信。依照經驗，水平架設的方形 Loop 通常不會有這個困擾。由於受到環境的影響（架設太低、周圍有建築物等），在倍頻使用時，VSWR 會升高，但通常不會高於 3，使用 ATU 可以輕易的改善這個問題。實際的通信效果也不會令人失望，只要傳播狀況不是太差，一樣是打遍大江南北。美國的 AA0SH 曾利用牧場圍籬的支柱，離地面一公尺架設了長約 165 公尺、寬約 73 公尺的長方形 Loop （總長約 476 公尺），據說效果也不錯。如果你有足夠的空間，倒是值得一試。




五、五線譜 Dipole (Fan Dipole) 或 GP
簡述： 把不同長度的 Dipole 間隔 5 ~ 10 公分平行架設，然後饋入同一個饋電點，只要用一條同軸電纜接到無線電機就可以多頻段使用。同理，將它架設成 GP 也有不錯的效果。
優點： 製作簡單、價格便宜、調整不困難、堅固耐用。
缺點： 當使用的頻段增加，Dipole 的數量增加，天線的風阻很大。
適用時機： 特別適合初次製作多頻段天線的新手製作。
環境不允許架設太複雜的天線。
不打算使用 Antenna Tuner。
這是一支簡單、實用的多頻段天線，值得廣為利用。





六、Doublet Antenna
簡述： 外觀和 Dipole 相同，不過天線本體的長度不限，只要確保兩邊等長就可以了，而且使用平行饋線來傳輸，在進入 ATU 之前要用 1:1 的 Balun 做平衡不平衡的轉換。如果不使用 ATU，天線是否匹配取決於天線本體一邊的長度與傳輸線的長度和，所以只能在某些頻段匹配，大部份頻段處於高駐波比，因此一定要使用 ATU Tuner 才能達成多頻段操作。
優點： 架設簡單、重量輕、堅固耐用、價格便宜。
使用平行傳輸線，傳輸線的衰減量極低。
只要天線本體不是太短，通常有不差的效果。

缺點： 在某些頻率的 VSWR 可能會很高，相當難調諧。
完全要仰賴 ATU 才能操作，在操作上比較煩。

適用時機： 移動通信。
有足夠大的架設環境（10m 寬以上）。
平行傳輸線的衰減量極低，若為了獲得良好的天線架設位置，天線位置離無 線電機相當遠也沒關係。





我對以上天線的總評
對 VHF/UHF 頻段的天線而言，因為其波長比較短，所以可以在小空間內針對 144/430/1200 MHz 分別架設高增益天線，大可不必為了業餘通信去架設多頻段天線。若是為了接收，則可用範圍是首要選擇，所以除了 Discone 不做他想。

在 HF 頻段主要*天波來傳播電波，通信效果主要取決於傳播狀況，而且除了 Yagi 或 Quad Array 以外，以上這些天線的增益都不大，所以不需將增益列入考慮。因此選擇 HF 的多頻段天線系統通常會考慮下面幾點：

天線的可使用頻率是否可涵蓋你所常用的頻段？
天線製作的方便性
架設環境是否許可？
架設是否方便？
日常操作的方便性：更換頻段是不是需要重新調整 ATU？
天線的製作成本貴不貴？
天線的通信效果如何？
投資報酬率是否可接受？
以上種種因素的考慮權重因人而異，所以沒有所謂最好的 Multi-Band Antenna，只要在你能力範圍裡面能滿足你的需求，就是好天線。

以我個人的狀況而言，80m 全波長的 Loop Antenna 是我的第一選擇，再來是 Doublet Antenna ，第三是五線譜的偶極天線或是 GP，第四是 Trap Antenna，第五是 Random Length Wire。至於 Discone Antenna 我會把它當作我的夢想，因為它是真正能夠涵蓋極寬廣的頻率範圍而且聽說通信效果不差，要是的環境許可，我倒是願意一試。

lyb51378

以下是引用cxf283563在2005-10-15 16:55:00的发言：
常见短波天线比较
對居住在都市裏的火腿而言，要針對每個 HF 的業餘波段一一架設單頻段天線幾乎是不可能的事，因此良好的頻段多的天線一直是大家日思夜想的答案。本文主要比較常見的 HF 頻段天多線，做為選擇天線系統的參考。

一、Random Length Wire
簡述： 在能力所及的範圍盡可能的架設一條長的電線，利用 Antenna Tuner （簡稱 ATU, Antenna Tuning Unit ）來獲得諧振以及匹配。
優點： 結構簡單（不嚴格的說）。
缺點： 天線從 ATU 之後就開始輻射電波，而 Random Length Wire 的架設方式通常 會有一部分天線位於室內，如果用高功率發射很容易干擾室內的電器。例如以 前我使用 25.9m 長的 Random Length Wire，在 3.5 MHz 用 100W 發射，房 間裡的電視就會出現雜紋。反過來說，在接收的時候，室內的干擾源很容易進 入天線，令人感到相當討厭。
架設重點： 天線要盡量拉長。
必須要有良好的射頻接地系統，否則效率會大打折扣。
必須要有 Antenna Tuner。

適用時機： 單純做為接收天線。
短期間的移動通信、緊急通信。
特別適合在容易獲得良好接地的地點架設，例如海邊或船上的電台，只要將地線丟進海水裡就可以了。





二、Trap Antenna
簡述： 利用電感及電容所形成的陷波網路達到低通、帶阻的效果，彷彿在天線上裝了數個隨頻率自動切換的開關來改變天線的長度。市面上販售的多頻段 V-Dipole、GP 以及含有陷波網路的 Yagi 都歸為此類。
優點： 調整好以後，在所設計的頻率可以有良好的諧振及匹配，通常不需要 ATU 就可以使用。
架設簡單（Yagi 除外）。
陷波網路有低通或帶阻的效果，因此天線的 Q 值提高，可以大量抑制使用頻段以外的信號進入收發機，具有提高 S/N 比的效果。

缺點： 自行製作電感及電容或許並不是相當困難，但要精確達到所要求的數值 並非人人都做得到，而購買成品也不是很便宜。
調整需要耐心及經驗才能獲得最好的效果。
綜合以上兩點，大部份自製天線大都無法將天線調整至原先所期 望的頻率，而且 Trap 越多，失敗率越高。
天線的 Q 值高，所以使用頻寬縮小，在設計的頻段以外幾乎不能使用。
天線短縮，通常會使效率降低。若陷波網路製作不良，效率會更低。
線圈的重量使得天線變重、陷波網路與輻射體的連接點多。以上兩點會增加 架設及製作的難度。

適用時機： 不打算使用 Antenna Tuner。
架設環境不允許複雜的天線系統。
Trap Dipole 適合移動通信，但必須確保有強固的支撐點來支撐天線的重量。
Trap GP 在海邊和船上都有不錯的效果。





三、Discone Antenna
簡述： 號稱最高與最低可用頻率的比值高達 10: 1 （可用的意思是 VSWR < 3 ），天線的形狀就像是個圓錐體上面頂著一個圓盤。
優點： 可用範圍極寬而且連續，減少操作的麻煩。只要一支天線就可以涵蓋常 用的範圍，最適合 VHF ~ UHF 接收使用。例如一隻設計於 90 MHz 的 Discone，其使用範圍為 90 ~ 900 MHz，從 FM 廣播到大哥大完全包辦 。
理論上，在 4:1 的頻率範圍內，輻射仰角還不算高，適合 DX 通訊。

缺點： 在 HF 頻段實用的 Dicone 所佔的空間及面積相當龐大，結構複雜，架 設困難。除非有足夠的架設環境，否則等於空談。
頻率越高，輻射仰角偏高，不適於遠距離通信。
沒有增益，對 VHF/UHF 而言就難以達成遠距離通信。

適用時機： 在 HF 必須有足夠的空間才有可能架設。
做為 VHF/UHF 頻段的接收天線。





四、Loop Antenna
一個波長的 Loop Antenna 可以在其倍頻獲得諧振，而業餘頻段通常成倍頻的關係，所以適合拿來作為多頻段天線。例如在 7MHz 為一個波長的 Loop Antenna （長度約為 41m ）可以使用在 14、21、28 MHz，已經涵蓋了常用的 HF 業餘頻率。理論上，Loop Antenna 最好是垂直架設，但為了多頻段使用就要架設低頻段 Loop（例如 7MHz），這麼大的 Loop 實在難以垂直架設，所以實際上只能做到水平架設。

有一點要特別注意的是：每個人的架設形狀以及架設環境並不完全相同，倍頻使用雖然可以獲得諧振及匹配，但不保證一定有利於遠距離通信。依照經驗，水平架設的方形 Loop 通常不會有這個困擾。由於受到環境的影響（架設太低、周圍有建築物等），在倍頻使用時，VSWR 會升高，但通常不會高於 3，使用 ATU 可以輕易的改善這個問題。實際的通信效果也不會令人失望，只要傳播狀況不是太差，一樣是打遍大江南北。美國的 AA0SH 曾利用牧場圍籬的支柱，離地面一公尺架設了長約 165 公尺、寬約 73 公尺的長方形 Loop （總長約 476 公尺），據說效果也不錯。如果你有足夠的空間，倒是值得一試。




五、五線譜 Dipole (Fan Dipole) 或 GP
簡述： 把不同長度的 Dipole 間隔 5 ~ 10 公分平行架設，然後饋入同一個饋電點，只要用一條同軸電纜接到無線電機就可以多頻段使用。同理，將它架設成 GP 也有不錯的效果。
優點： 製作簡單、價格便宜、調整不困難、堅固耐用。
缺點： 當使用的頻段增加，Dipole 的數量增加，天線的風阻很大。
適用時機： 特別適合初次製作多頻段天線的新手製作。
環境不允許架設太複雜的天線。
不打算使用 Antenna Tuner。
這是一支簡單、實用的多頻段天線，值得廣為利用。





六、Doublet Antenna
簡述： 外觀和 Dipole 相同，不過天線本體的長度不限，只要確保兩邊等長就可以了，而且使用平行饋線來傳輸，在進入 ATU 之前要用 1:1 的 Balun 做平衡不平衡的轉換。如果不使用 ATU，天線是否匹配取決於天線本體一邊的長度與傳輸線的長度和，所以只能在某些頻段匹配，大部份頻段處於高駐波比，因此一定要使用 ATU Tuner 才能達成多頻段操作。
優點： 架設簡單、重量輕、堅固耐用、價格便宜。
使用平行傳輸線，傳輸線的衰減量極低。
只要天線本體不是太短，通常有不差的效果。

缺點： 在某些頻率的 VSWR 可能會很高，相當難調諧。
完全要仰賴 ATU 才能操作，在操作上比較煩。

適用時機： 移動通信。
有足夠大的架設環境（10m 寬以上）。
平行傳輸線的衰減量極低，若為了獲得良好的天線架設位置，天線位置離無 線電機相當遠也沒關係。





我對以上天線的總評
對 VHF/UHF 頻段的天線而言，因為其波長比較短，所以可以在小空間內針對 144/430/1200 MHz 分別架設高增益天線，大可不必為了業餘通信去架設多頻段天線。若是為了接收，則可用範圍是首要選擇，所以除了 Discone 不做他想。

在 HF 頻段主要*天波來傳播電波，通信效果主要取決於傳播狀況，而且除了 Yagi 或 Quad Array 以外，以上這些天線的增益都不大，所以不需將增益列入考慮。因此選擇 HF 的多頻段天線系統通常會考慮下面幾點：

天線的可使用頻率是否可涵蓋你所常用的頻段？
天線製作的方便性
架設環境是否許可？
架設是否方便？
日常操作的方便性：更換頻段是不是需要重新調整 ATU？
天線的製作成本貴不貴？
天線的通信效果如何？
投資報酬率是否可接受？
以上種種因素的考慮權重因人而異，所以沒有所謂最好的 Multi-Band Antenna，只要在你能力範圍裡面能滿足你的需求，就是好天線。

以我個人的狀況而言，80m 全波長的 Loop Antenna 是我的第一選擇，再來是 Doublet Antenna ，第三是五線譜的偶極天線或是 GP，第四是 Trap Antenna，第五是 Random Length Wire。至於 Discone Antenna 我會把它當作我的夢想，因為它是真正能夠涵蓋極寬廣的頻率範圍而且聽說通信效果不差，要是的環境許可，我倒是願意一試。