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小天线及其存在的理由 原理性探讨 短波收听爱好者大都相信灵敏度越高收到的电台越多这样的神话。在短波段，这并不完全正确。当你使用一台噪声指数低于10分贝的现代接收机（相当于30MHz频点上AM的10分贝信噪比灵敏度为1微伏），神话就完全错误了。 其中的道理涉及到大气噪声、特别是人造噪声。在长波、中波、短波段，噪声是主要问题。大气噪声主要由每天数以万计的雷电冲击生成，热带风暴期间尤为严重；太阳风和地球相互作用产生的太阳噪声也成为大气噪声。大气噪声在低端频率范围内是相当大的，随着频率的增高，大气噪声慢慢减小。在夜间太阳噪声消失，但仍会有少量来自外太空的银河噪声。 人造噪声`污染`在20世纪90年代就已经相当严峻了，特别是城镇地区。重载荷的电器设备基本上都是噪声源。尽管有些政府采取了强制措施把电器干扰管制在一定的水平以下，但是这些管制仅能保证本地电台的接收，并不能保护遥远、微弱的短波信号的接收。例如：所有的电车、电气列车和许多电器马达都产生火花，有时火花甚至是在几百英里外产生的，还有倪虹灯、荧光灯、调光器、电视机、电脑、显示器等等产生的噪声，所有这一切加在一起就形成了背景本底噪声。 人造噪声在工业集中的区域—尤其是亚洲和拉丁美洲城市—是非常厉害的。想要获得好的收听效果，你不得不在离那些工业城市几百公里以外、人造噪声低于大气噪声的地方找住处。 人造噪声和大气噪声合起来生成的本底噪声在1-10MHz的频段内在一副双极天线上能感应出3-20微伏，长波段就更高了。本底噪声掩盖了你所希望听到的微弱广播信号。事实上，如果你想分辨清楚从遥远的发射机传来的信号中的广播内容，信号必须比噪声强10分贝（约3倍），如果强10倍（20分贝）的话，就轻松可听了。 这就导出了一个有趣的结论：接收效果和分辨度（信噪比）并不取决于接收机的灵敏度，也不取决于天线类型，却相关于待听电台的强度与总噪声强度的比值！ 小天线的存在空间 让我们举下列实例。假如你用一副标准双极天线（1/2波长）来接收广播或单边带话音信号。话音刚刚可辨，因此信噪比为10分贝。这说明在你的接收区域，信号比噪声强3倍。 如果你把天线缩短会发生什么情况呢？天线的捕捉区域减小，天线感应的信号就减小。但天线感应的信号减小的同时，感应到的总噪声同样减小！并且减小的比例是相同的。信号依然比总噪声强3倍，说明与标准双极天线相比，可辩性是相同的。只有S表的读数下降了。 你可以继续一段一段地把天线剪短，直到信号强度跌至接收机的10分贝灵敏度以下。所以在短波波段的大气噪声和人造噪声很高的前提下，您可以把天线做的很小，直至电台内容变得不可分辨为止。在VHF、UHF段，大气噪声和人造噪声电平很低，情况就完全不同了。当你把天线缩小时，新的问题出现了：阻抗匹配。 阻抗匹配 理论表明，能量（信号）从能量源（天线）以最小的损失传送给负载（接收机）的条件是，能量源的内部阻抗必须与负载阻抗相等。让我们举例说明：一副1/2波长的双极天线的内部阻抗（辐射电阻）大约是50欧姆。同轴电缆的特性阻抗是50欧姆，接收机的天线输入阻抗也是50欧姆。所有的阻抗都相同，所以信号被天线接收后送入接收机的过程只有同轴电缆的自然损耗。 如果阻抗不相等，失配将导致额外的损失。我们来进一步阐释，假如你用了一副高阻抗天线，比如阻抗约为600欧姆的端部馈电的长线天线，把它直接接入接收机的50欧姆天线输入端负载就太重了，低阻抗的接收机把高阻抗的天线短路了，接收效果将非常差。 当你缩小天线时也会遇到相同的阻抗匹配问题。像拉杆天线那样的很短的天线，等效成一个小电容和一个非常小的电阻的串联，电阻小于1欧姆，可以忽略不计，电容值和天线的长度有关，1米的天线对应约10皮法的电容量，说明1米长的天线在150千赫的阻抗为100千欧，在15兆赫的阻抗也有1000欧姆。小天线的阻抗很高，并且与频率有关。这就是为什么小天线直接接入接收机的50欧姆天线口，接收效果就很差。天线根本已被短路了。 解决办法是进行阻抗匹配。你必须把天线的高阻抗变换成接收机的低阻抗。有两个办法：第一个办法是使用天调。天调通常由两个电容器的一个电感组成，有了这样一个网络，你就可以阻抗匹配了。但天调有缺点：由于天线阻抗随频率的变化而变化，你必须时刻调整，电脑或记忆型快速调整是办不到的。商品化的天调也不太适合非常短的天线和很低的接收频率。另外重要的一点，天线到天调之间不能用同轴电缆引入，将会受到更多人造噪声的干扰。 小天线的有源化 第二个方法是使用具备很高输入阻抗和很低输出阻抗的电子放大器。高输入阻抗与小天线匹配，低输出阻抗驱动接收机易如反掌。小天线与电子阻抗变换器的结合体就被称为“有源”天线。 xyz节译自WRTH1996 | 
发表于 2012-12-10 20:50
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发表于 2013-1-4 19:38
