教你如何玩轉(zhuǎn)天線

身為一位EMC工程師，我們使用多種類型的天線——現(xiàn)今頻段越來越多；作為旅行中的EMC故障排除人員/顧問，我使用小型可折迭DIY天線進(jìn)行故障排除。為了表征這些可調(diào)天線與頻率變化的關(guān)系，能在擴(kuò)展不同元素長度的情況下進(jìn)行測量非常有用，以便了解在何處設(shè)置特定諧波的長度…

身為一位EMC工程師，我們使用多種類型的天線——現(xiàn)今頻段越來越多；作為旅行中的EMC故障排除人員/顧問，我使用小型可折迭DIY天線進(jìn)行故障排除。

為了表征這些可調(diào)天線與頻率變化的關(guān)系，能在擴(kuò)展不同元素長度的情況下進(jìn)行測量非常有用，以便了解在何處設(shè)置特定諧波的長度。使用內(nèi)建追蹤發(fā)生器和電壓駐波比(VSWR)選件的頻譜分析儀，可以確定諧振頻率和VSWR，或者確定天線與50奧姆同軸電纜的匹配程度。

在本例中，我想描述我制作的DIY“精密偶極(precision dipole)”的特色。透過如圖所示連接20dB耦合器，并執(zhí)行“Cal Open”以標(biāo)準(zhǔn)化顯示，接著連接天線，然后按“VSWR”，即可在諧振點(diǎn)讀出VSWR。在這種特定情況下，我以大約91MHz的頻率測量大約2：1的VSWR。

圖1用于測量DIY偶極天線的VSWR的設(shè)置。

要連接20dB耦合器(在本例中為0.1~2,000MHz的Mini-Circuits ZFDC-20-5)，請將追蹤發(fā)生器的輸出連接到耦合器的“OUT”，“CPL”連接器連接至分析儀輸入“ IN”連接到被測天線。如果購買了分析儀的VSWR選件，只需將固定裝置連接到前面的“N”連接器即可。

首先，設(shè)置頻率上限和下限。我還在每個分區(qū)使用了垂直5dB，因此可以看到更精細(xì)的變化。然后，需要使用前面板“Meas Setup”按鈕下方的“CAL OPEN”軟鍵來標(biāo)準(zhǔn)化測試設(shè)置，包括任何連接的同軸電纜。最后按“ VSWR”軟鍵并連接天線。

需記住的是，隨著同軸電纜長度的增加，所連接天線的VSWR測量結(jié)果將變得不太準(zhǔn)確。例如，如果要測試一卷100英呎長的典型同軸電纜，由于電纜損耗，在開路的情況下應(yīng)該測量接近1：1的比例，況且附加天線不會告訴你任何訊息。

圖2屏幕截圖顯示了約91MHz的諧振頻率和9.31dB的計(jì)算反射損耗，以及約2.0：1的相關(guān)VSWR——與50奧姆同軸電纜的匹配還不錯。圖中綠色跡線為回波損耗，紫色跡線為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，黃色跡線為原始數(shù)據(jù)。

如你所見，透過將伸縮組件向上或向下微調(diào)一個角度，可以與50奧姆同軸電纜實(shí)現(xiàn)最佳匹配。直截了當(dāng)?shù)刂v，我只得到了3：1 VSWR。顯然，手持天線，以及使測量接近其他物體不會產(chǎn)生最準(zhǔn)確的測量，但是對于此小實(shí)驗(yàn)而言，已足夠了。

透過記錄諧振頻率與擴(kuò)展部分的數(shù)量，可以表征天線與頻率的關(guān)系。但是，出于故障排除的目的，天線是否在感興趣的頻率處完美地諧振并不是很重要。只有要進(jìn)行準(zhǔn)確的排放測量時，才需要將這個“精密偶極”調(diào)整為精確的諧振尺寸，這一點(diǎn)很重要。

在進(jìn)行故障排除時，我將組件擴(kuò)展出夠多的空間以獲得可見訊號，然后將其黏貼到大約一公尺外的非金屬表面上。透過查看相關(guān)諧波的頻譜圖，可以立即告訴我在確定源和耦合路徑方面是否正在取得進(jìn)展。

這是一個簡單的DIY EMC測量天線，可在大約85~200MHz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整(取決于所用的伸縮天線)，并且尺寸夠小，可以放入EMC故障排除工具包中。它還包括一個1：1平衡-不平衡變壓器和附加的鐵氧體扼流圈，以抑制共模電流在同軸電纜屏蔽層的外部流動。

當(dāng)然，在進(jìn)行故障排除時，大多數(shù)舊金屬塊都將用來吸收被測產(chǎn)品的諧波發(fā)射。我有一個客戶在大約三英呎遠(yuǎn)的地方安裝了Wi-Fi天線，當(dāng)我們對他的產(chǎn)品進(jìn)行故障排除時，它工作正常。當(dāng)我使用它進(jìn)行故障排除時，將其黏貼到不導(dǎo)電桌面的一端，并在另一端安裝被測產(chǎn)品。然后，我可以一眼看到正在監(jiān)視的諧波是向上、向下，還是保持與嘗試不同修補(bǔ)程序時相同的諧波。

天線采用Bud型號CU-123鑄鋁盒制成。我安裝了三個BNC連接器，如圖3所示。1：1平衡-不平衡變壓器只是纏繞在鐵氧體磁芯(大多數(shù)都可以使用)上的大多數(shù)同軸電纜的包裹層(盡可能多)。我使用一些細(xì)的雙屏蔽同軸電纜進(jìn)行內(nèi)部布線，如圖3所示，將屏蔽層連接到天線組件的一個中心引腳，并將中心導(dǎo)體連接到另一個天線單元的中心引腳。我在額外的同軸電纜上夾了一個標(biāo)準(zhǔn)的鐵氧體扼流圈，以保持良好的狀態(tài)，并用一小片氣泡包裝包裹內(nèi)部，以防止兩個鐵氧體繞動。

圖3天線基座顯示內(nèi)部1：1平衡-不平衡變壓器和附加的鐵氧體扼流圈，以抑制共模電流。

我使用了比較昂貴的(30美元)Diamond模型的RH789伸縮式天線，主要是因?yàn)樗鼈儤?biāo)有頻率刻度與組件長度的關(guān)系——這是一個附加功能——盡管價格較低的伸縮式BNC天線應(yīng)該可以正常工作。它們也鉸接在底座上，因此可以將整個東西折迭得更小。透過將兩側(cè)都鉸接成輕微的“V”形，可以更好地匹配至50奧姆。作為紅利，業(yè)余無線電發(fā)燒友還可以將天線用作VHF和UHF操作的應(yīng)急偶極。

圖4顯示了拆下的天線；圖5顯示已部署好并在故障排除期間準(zhǔn)備使用的天線。

圖4將拆開的天線各部分分開擺放。

圖5天線已配置完成，并可用于故障排除。