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发表于 2004-12-30 19:48:08
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小宝请进
打蛋器II型LEO天线
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% \& ?, F) {" v* g 作者：K5OE/Gerald R. Brown,翻译：BD4OS/高国强. s' T s, p% Z
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这里介绍一种高性能的圆极化全向天线，它易于制作，便于调谐，而且便宜，工作于所有的J方式低轨卫星。我通过互联网找到设计图制作了几个传统的打蛋器天线，但我并不满意它们的所有性能。这个设计是我通过改进原始打蛋器天线性能的一个试验结果，并力求保持它易于制作的特色。
& N6 }% X" E; c9 U, K" n3 I, u3 \背景：
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打蛋器天线是一个使用圆极化的全向天线，可以最大地扑获来自低轨卫星的微弱信号。它基本上是两个全波矩形LOOP结构。在M2 Antennas公司有他的商业版本。在形式多变的家庭制作中采用90度的“相位调整”线来提供固定的右旋园极化（RHCP）。它也使用一对无源反射振子来调节过顶辐射波束图案。这样作的结果是使它成为一副“有增益的”天线，但这种增益是通过损失低角度接收的性能来达到的。对于水平方向它属于一副水平线性极化的天线。随着仰角的不断上升，它更多地表现出右旋园极化（RHCP）特性。( Y& Z- [1 P) G+ L# a7 Q/ H3 I. y
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' j; w; ~; k J* q( b, o! k根据我的ONAIR观察，打蛋器天线反射振子引起的波瓣隆起提供了极好的顶部增益性能，随着进一步的试验，出现了“马铃薯捣碎器”天线(简称TPM,发表在1999年AMSAT的一月和二月份刊物，估计这哥们很喜欢做饭，天线全部使用厨房用具命名，值得我们学习),TPM通过重新修整环行振子为一个正方形并且将反射器安装在更靠近驱动振子的位置，从而改进了轴向增益性能。从那时到现在她一直都担当我主要的LEO天线，只是她已经不是一个全向天线了。* e8 e2 I c5 \4 a9 }4 v! w) O+ Q5 K
! z6 y' `, x* S; g/ v2 S然而，如何改进打蛋器天线并作为一个全向天线呢？有几点需要特别提出，相对于直接的过顶路径，一个典型LEO卫星在30度仰角通过大概有6dB的自由空间损耗，另外加上6dB在地平面损耗。这意味着一个理想的全向天线从30度仰角到90度仰角之间应该具备－6dB的仰角辐射图案，以此来平衡30度仰角以下的地平面产生的6dB损耗，从而均衡不同仰角导致的信号强度差异。特别指出从地平面到30度仰角－－这是你碰到的的大部分需要，而不是在过顶方向提供垂直高增益性能。
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3 g" r1 m( }+ Q# `0 g, F0 t' C我思考这个设计问题（如何简单易制一个好的卫星全向天线），我阅读了1998年AA2TX在AMSAT研讨会上的论文（“一个接收J方式的全向天线，LEO卫星”）。托尼（AA2TX）提出了一个新颖而有效的设计并提出了一些很有启发意义观点，建议读一下。他的设计原型，可能对于一般的家庭作坊式加工有一定困难性。
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设计：
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0 c/ w" N g* s3 Z如果你用原始的打蛋器作为起点，描述和理解这个改进设计是相当容易的，我们就称呼她为“打蛋器II”吧，在差异和背离方面，第一点区别是驱动单元不再使用一个圆形的振子。带之的是矩形振子。建模显示为什么原始的打蛋器天线SWR从来没有低于1.5:1，这是因为带有反射器的圆形振子的阻抗接近于90欧姆－－太低了！我从一个正方形开始变换试图找出一个跟100欧姆相匹配的结构，并且是纯阻抗的100欧姆。对两个矩形环路进行合成（异相），合成的溃电点非常接近50欧姆而且没有电抗成分。这个天线在水平方向是水平线性极化而随着仰角的逐渐升高越来越表现出右旋圆极化（RHCP）.
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7 p" z0 E( N, B- w: d第二个主要的区别反射振子的位置，他们不在放置在通常的3/8波长距离，而是放在溃电单元下面稍大于1/2波长的位置，这种放置有利于将圆顶隆起的波瓣拖向水平方向，代替了原始打蛋器天线设计中将波瓣推向顶部。5 _, |, y, i& c" B- ?( m6 K
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