安裝高度對小環天線接收影響大嗎？實驗告訴你

地面高度對小寬頻磁環天線接收性能的影響

作者：Chavdar Levkov LZ1AQ

建立

根據圖1，兩個相同的小環一個放在另一個上面。其中一個環很低，幾乎在地面上。另一個放置在通常由小環天線用戶使用的高度。使用了兩個AAA-1C寬頻有源天線放大器。

它們的增益差異不超過0.3 dB。饋線是每根20米長的FTP電纜。沒有使用電纜平衡 - 不平衡變壓器。輸出通過雙向天線開關連接到SD RX（Perseus）。我使用了一種測量技術 -周期性切換技術來比較強衰落存在下的接收天線性能。

這是將兩個接收天線與真實天波信號進行比較的精確方法，解析度可以小於分貝。這個想法是在兩個天線之間周期性地切換，並在SD無線電的校準圖形強度計上估計它們的差異。

圖1實驗裝置。尺寸以米為單位。環由16毫米PE製成。兩個環形天線垂直放置在一個平面上。

環境

將環狀天線放置在距離房屋（圖2）約5至6米的草地中，位於半城市位置（在山谷中）。土壤有點沙。土壤的濕度尚不清楚，但過去幾天的天氣多雲，偶爾下雨。兩個小環天線都在一個平面中，方向是N＆S。

圖2

實驗

在77KHz至28MHz的非常寬的頻率範圍內對實際信號進行了環路性能測試。還通過手動切換來監聽非常弱的DX電台的頻帶，以估計信號強度的差異。在沒有信號的地方，頻帶雜訊電平也在幾個頻率下測量為1KHz帶寬的功率。

結果

高低環Phigh - Plough之間的信號功率差異如圖3所示。必須提到的是，這種差異並不是一成不變的，可能非常不穩定。符號的變化是常見的，尤其是在較高頻率時。圖4示出了信號差隨時間快速變化的情況。

表1顯示了雜訊電平差PNhigh - PNlow

圖3信號強度差Phigh - Plow在0.07到28 MHz頻譜內進行108次測量。對於高於0 dB的所有點，高迴路中的信號更強，反之亦然。可以看出，在5 MHz以上，差異是不穩定的，具有強烈的衰落效應。對於某些信號，時間差可以達到10 - 15 dB。針對不穩定信號繪製兩個點 - 最小和最大差值。例如。對於某些信號，差值從-5浮動到 10 dB ，這意味著有時低環路在5 dB時更好，然後高環路在10 dB時更好。0 dB表示環路性能相同。

表1在某些頻率下測量的頻帶雜訊水平

圖4 15.6 MHz不穩定信號的典型S-meter圖，具有強衰落。周期性地，高環路連接400毫秒，低環路連接200毫秒。在左側，低環路在7-8 dB時更好，然後高環路以10 dB為主。該信號是廣播電台的載體。S-meter圖是用Linrad SDR程序製作的。

評論

信號強度幾乎沒有差異，最高可達5 MHz。在較高頻率上，差異是浮動的並且通常可以改變符號。這些浮動差異可達到高達±10 dB的值，但無法確定一個天線與另一個天線相比具有任何優勢。幾秒鐘，一根天線更好，但另一根天線更好。目前尚不清楚為什麼這種色散在5 MHz以上的頻率開始如此突然。在該實驗中對於5MHz的環之間的距離是0.05λ，在30MHz下達到0.3。在平面波的情況下，他們太接近於不期望這樣的差異。顯然，在這些頻率下，入射的電磁波不是均勻的，不能假設為平面波。此外，由於來自地面，附近物體和山丘的反射，干擾圖像可能在臨時和空間上非常「扭曲」。本實驗中環路之間的距離為3 m，頻率高於10 MHz時，它們甚至可用於分集接收。

一個側面的結論：對e.m.公認的假設。天線建模中的欄位可能無效並且具有真實性能，例如接收相控陣可能與模型性能完全不同。

如圖3所示，較高迴路略有優勢，但必須進行更多實驗才能獲得統計上可靠的結果。有趣的是，NEC中的模型計算為較低的循環提供了略高的增益。

在7到25 MHz之間的頻率以及非常低的頻率處存在頻帶雜訊水平的差異。目前還不清楚是什麼原因。這可能是局部雜訊影響或傳導雜訊，因為沒有採取特殊措施來避免當地人造雜訊。

結論

兩根天線具有相同的性能，最高可達5 MHz。在較高頻率下，兩個天線周圍的波干涉圖像不均勻（對於環之間的這個距離），這表現為不穩定的差異。這不會導致其中一個天線的顯著優越性能。頻率越高，此效果越強。

實際上，我們可以在任何高度安裝一個小的垂直寬頻環天線，這樣可以方便我們的本地要求而不會降低其性能。幾乎在地面上的一個看不見的小環天線可以成功地用於那些有限制或周邊充滿了好奇鄰居的無線電愛好者。

參考鏈接：

[1] www.active-antenna.eu

[2] http://www.lz1aq.signacor.com/docs/antenna-performance/switching-technique-compare-receiving-antenna-performance.htm

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