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Hentenna 的特性

一、輻射場型及電波極化面

如圖一 ( A ) 所示,這是 Hentenna 的基本型式,這樣架設的的電波極化面為水 平偏波,如果架設成圖一 ( B ) 的方式,則電波極化面為垂直偏波,在 VHF/UHF 頻段通常都用圖一 ( B ) 的架設方式。


Hentenna 的輻射場型和 Dipole 相同都是呈 8 字形,電波最強的方向與天線圍成的平 面垂直,好比說你現在坐在螢幕前面,如果螢幕是 Hentenna 的話,那麼電波最強的方 向就在射出、射入螢幕的方向。雖然 Hentenna 為雙指向性,但是指向性並不尖銳,其 半值角( -3 ~ 0 ~ -3 dB 的範圍)約為 80 度,-6 ~ 0 ~ -6 dB 的範圍約為 120 度 ,-12 ~ 0 ~ -12 dB 的範圍約為 150 度,所以如果沒有馬達可以轉動天線,只要把天 線面對主要的通信區域,天線兩側收訊較差的方向也還不是很大,對實際通信而言應該 可以接受。因為它是雙指向性,如果有馬達轉動天線,只要轉動 180 度就可以涵蓋所 有的範圍,算是很方便。


二、調整相當簡單

Hentenna 的調整相當簡單,如圖一 ( A ) 所示,只要上下移動饋電點的位置就可 以可以把 VSWR 調到最低。根據經驗,往下移動饋電點可以使諧振頻率降低,往上 移動饋電點可以使諧振頻率上升。


三、可用頻寬大、對天線尺寸要求不嚴格

一般來說,製作 Hentenna 時天線尺寸的誤差在± 10% 以內通常都可以將 VSWR 調整到 1.5 以下,而 Hentenna 的頻寬也比一般天線來得大,這種特性有以下的 好處:


  • 電波在導體裏的速度縮短率 ( Velocity Factor, Vf ) 通常介於 0.98 ~ 0.92 之間,製作天線時每個人所用的線徑不盡相同,所以 Vf 也不一 樣。對 Hentenna 而言,如果估不準 Vf 對天線的影響並不大。
  • 在 50 MHz 以下,由於天線的體積比較大所以不容易將天線架設得很高,這會 使得天線與地面及建築物互相感應而使得天線實際的諧振長度與理論值有所不 同,不過這種誤差通常不會超過 10%,藉由 Hentenna 簡單的調整方式可以把 這種影響降至最低。
  • UHF 的波長比較短,所以對天線尺寸精確度的要求比較嚴格,然而 Hentenna 允許天線尺寸有 10% 的誤差,除非是很粗心,否則要做出不能用的 Hentenna 還真的是很困難。

四、有增益

理論上,在自由空間的 Hentenna 約有 5.1 dBi ( 2.95 dBD ) 的增益,實際應用 上,直接波與地面反射波干涉的結果,在建設性干涉最好的地方可使 Hentenna 有 10.25 dBi ( 8.1 dBD ) 的增益,這樣的表現和 2 單元的 Yagi 差不多。


五、Hentenna 的輸入阻抗可以調整

Hentenna 的輸入阻抗主要是由它的寬度來決定(圖一 ( A ) 標示為 A 的部份) ,其關係大致如下表所列:


阻抗 25Ω 50Ω 75Ω 100Ω 125Ω 150Ω 175Ω 200Ω A 的寬度 0.105λ 0.146λ 0.169λ 0.191λ 0.210λ 0.228λ 0.248λ 0.270λ
表一:Hentenna 寬度與阻抗的關係

這個特性的好處是:可以隨著收發機或傳輸線的特殊需求來製作 Hentenna。例如 想要製作 Hentenna 來當作 FM 收音機天線,這時候就可以製作寬度為 0.169 λ 的 Hentenna 來與 75 Ω的同軸電纜配合。


Hentenna 的變形

如圖二所示,Hentenna 有兩種變形,圖二 ( A ) 稱為 Half Hentenna,因為它只 有標準 Hentenna 的一半,所以預估其增益比標準型的 Hentenna 少 3dB,如 果架設環境不夠大,倒是可以架設 Half Hentenna。


圖二 ( B ) 稱為 Hat Hentenna,這樣架設的特點是輻射場型由雙指向性變為無方 向性,缺點是其增益比標準型的 Hentenna 少 3dB。


要不要做平衡不平衡轉換?

Hentenna 是屬於平衡饋入的天線,而同軸電纜是不平衡的傳輸線,若直接將同軸電纜 接到平衡饋入的天線系統,則同軸電纜的外部導體有些微的射頻電流產生,使得同軸電 纜輻射微量的電波;此外,天線上的電流分佈將會變得不平衡,所以其輻射場型會有小 幅度的改變。理論歸理論,實際上根據經驗,若直接將同軸電纜接到 Hentenna 上整個 使用起來的感覺沒有太大的改變。如果您要求完美的的話,可以 利用同軸電纜來製作平衡不平衡轉換器 (BALUN )。 懶一點的話,將同軸電纜在天線的後方繞幾圈也有相同的效果。


435 MHz Hentenna 實作

我使用線徑為 2 mm 的單心銅線,預計將諧振點設計在 435.0 MHz,所以 A=C=11.5cm B=34.5 (未考慮縮短率),除了饋電點以外,電線的絕緣皮並未剝除 。經過 調整最後 C = 10.5 cm,其駐波比在 430 MHz 為 1.2,然後下降至 433 MHz 最低 為 1.1 ,然後上升至 440 MHz 為 1.3。


實際與楊梅電台(使用 TM-733A,500 木瓜)試通,我使用 0.35W 則楊梅電台收我信 號強度僅可使 TM-733A 信號表的 BUSY 字樣出現,但是語音可讀性沒問題,若我使用 4W 發射,則他可收我 5 格的信號強度,語音清晰。這樣的結果算是令人滿意。(我站 在三樓陽台,天線離陽台地面約 2 公尺,位置在新竹交流道附近)。有興趣做天線的 人,建議您一定要試試這支天線。


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