2018-08-16 09:28:11
8080
天線越高越好嗎?「天線越高越好」這句在無線電界流行的「名言」,經多方實驗結果來看,發現并不完全正確。
有人將天線掛在直上云霄的紙鳶和氣球上 (筆者亦曾有此異想天開的計劃),以及同溫層的飛機,甚至于太空衛星上。這樣總夠高吧!但是在這般的高度,是否又能將電波,隨心所欲地發射到地球每一個角落?
天線到底應該要架設多高才好,這的確是電訊界急于要解答的一個大問題。尤其是商業性和政府機關的電臺,不像業余電臺那么隨便,可以依靠運氣來捉 DX。
有人曾在英國和美國紐澤西州 (NEW JERSEY) 兩地之間,進行一項收發試驗。這兩地相隔約為 5500 公里,電波橫越大西洋,經電離層反射 (約二次 ),在不同時間,使用不同波長,每一波長使用不同高度的天線,亦即是以不同的角度,將電波發射出去,由英國發射,美國收聽,經長期分析統計后,得到附表一的結果。
天線最佳的架設高度
表一當中所謂的「最佳范圍」,是根據實際通訊的一項統計,在此范圍內,通訊的成功率可達 99%,應可相信。
細看表一,可察出數點:
(1)天線并不是越高越好,超過最高的高度,或不及最低高度,通訊成功率反而減少。
(2)電波的發射角度,照理是越低越好,但是實驗的結果,是依波段而不同。波長短的波段,如 10 米、12 米,角度從 3 度到 9~10 度。但在 40 米波段,則是10~35 度。
(3)天線最佳高度的范圍,每波段都相當廣闊,到底那一個高度最好?這又是另一個問題。
天線高度在 1.5λ
既然天線最佳高度的范圍相當廣,乃引起許多不同意見;有人說,最佳范圍的低端比較好;也有人說,近高端比較好。
為要解答這問題,逝世不久的名業余家,羅生 (JIM LAWSON, W2PV),曾作了很多天線高度的試驗,并在他的「八木天線設計」一,書中,作出一項結論,認為天線高度在 1.5 倍波長 (λ)時,能面面俱到,是最實用的高度。附表二即例示各波段在 1.5 λ的高度。
無線電波惱人之處,在于難以捉摸,有些地方更是有理說不清。在此就有二個好例子:40 米和 10 米二個波段的天線,在表二所列 1.5 λ高度時,都不在表一所列的「最佳高度」范圍內。幸而相差不多,我想,關系不致于太離譜。
低高度的天線
細看表一和表二所列的高度,在實際架設上而言,除了有些同好的住所是在高樓大廈,能將天線架在屋頂上,借地利之便,能抵達最佳高度范圍內。一般人只得在院子內,豎起一根數十公尺高,既堅固又安全的支柱或鐵塔,再在其上放置一根天線。這般的裝設在建筑的結構上,可真不是一件容易的事。
據我所知,大多數天線的架設高度,都在 10~15 公尺之間。這個高度雖然只是 20 米波段的最低要求 (1/2 λ高 ),但僅及表一所列,最佳高度范圍低端的 54%。
但這 10-15 公尺的高度,并不意味著就此捉不到 DX,只是在搶呼 (PILE UP) 時,得多呼叫幾聲,花長些時間,以陶冶耐性罷了;或者是在某波段的通訊天候剛開通時,閣下的電臺,并不是首位聽到 DX 的訊號;而在天候關閉時,因呼聽不到 DX,比天線高的電臺,早先打烊而已。
八木天線的高度
醉心于 DX 的火腿們,大多數都有一根 10-15-20 米,三波段的八木旋轉定向天線。要厘定某一高度,對這三個波段都能顧到,粗看起來,鐵塔的高度在 20 公尺,似乎可行,因為這是 15 米波段 1.5 λ的高度。
但是仔細一看,如果加高至 25 公尺,可將 10 米波段的發射角度多降 2 度,15 米為 2.5 度,20 米為 45 度。
若再加高至 30 公尺,則發射角度更可再下降,而更有利于捉 DX。
為什么天線太高不好
天線太低不好的理由是電波局促一隅,出不了遠門。太高不好的理由又何在呢?
大致說來,當天線的高度,不超過其本身的波長一半 (1/2 λ )時,發射出去的電波,只有一個主波,圍繞在天線的上方,而發射機輸出的電能全部分配給這主波。
當天線的高度恰為二分之一波長時,主波分裂為二,一在天線前,一在天線后。
天線高度超過二分之一波長時,主波更為縮小,小波數量也隨之增加。到最后,小波多如菊花的花瓣一般,廣為分布,從近地面到天頂,此時,其主波也已不見。而用來捉 DX 通訊的主角,即最接近地面的波瓣,亦變得很小,分配到的電能,只有發射機總電力的一小部份,其余的電力,都浪廢在其他無實用的波瓣上。
這些無用的波瓣的角度,雖有助于近距離通訊,但是在收聽時,從這近距離地區所產生的干擾 (QRM) 和雜音 (NOISE),也會順路從這些波瓣進入收音機內,增加收聽的困難。這點卻常為人所忽略。