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关于ladder line的讨论

馈线是天线系统的重要组成部分,在SWR较高的情况下,馈线由于介电损耗发热损失大量功率,同时带来散热负担。另外,合理调整馈线长度可以实现阻抗变化。业余无线电天线系统中,常用的馈线类型有同轴线(coax)和梯线(ladder line)两种,不过后者在国内少见,本文主要介绍ladder line。

首先进行简单的数学分析。假设有一个中央馈电的doublet天线,在操作的几个业余段之中,馈电点阻抗变化为50~5000Ω,采取50Ω的同轴线馈电,则SWR范围为1~100!如果使用阻抗为450Ω的梯线,那么SWR最大值仅为11.1。由于SWR极值大大地减小了,线损也减小了,所以梯线适合于多频段操作。具体损耗可以参考 kv5r 制作的表格。(链接到上一篇翻)

不同于同轴线,梯线属于平衡馈线。对于在中央馈电的平衡式天线,梯线上左右两股导线中的电流幅度相同,相位相反,所以相互抵消,不会产生辐射。当然这是理想情况,不过只要梯线距离天线不太近,平行长度不多,共模电流的影响就可以忽略。

另外梯线的走线需要稍加注意:

  1. 不要拖地,会影响阻抗;
  2. 尽量不要弯折,不过 kv5r 说不要太过教条,他实测打了几个弯依然工作良好;
  3. 与金属导体,保持一段距离,有几英寸的距离足够了。

梯线的长度需要纳入考虑。通过合适调整馈线长度,可以确保在操作的各个频段内避开阻抗极值点,减小天调压力并提高天线系统效率。关于天线系统普遍存在两个认知误区:

  1. 天线必须谐振,效率才高;
  2. 天调只是一个通过SWR欺诈诱骗电台输出功率的幻术师,实际发射出去的功率并不多。

这两个观点都是错误的。第一点参阅《天线手册》即可。第二点,在天调端阻抗超过50Ω时,发射效率普遍可以达到90%以上;超过500Ω时,超过95%。为了使天调得到合适阻抗,可以通过调整梯线长度实现。例如,按照波长八分之一的奇数倍调整梯线长度。一般天调的说明书中也会提到合理修剪馈线长度以避开阻抗极值。需要注意,当天调获得的阻抗值很低时,天调的效率会急剧降低。

最后附上 WB8IMY 现身说法的一篇好文:The lure of the ladder line,对梯线盛赞不已。

不过对于国内的ham而言买到梯线貌似不太容易。我在几大国内平台上没有找到450Ω这种梯线,300Ω的twin lead线,即过去的电视馈线倒是一大堆,我正在用的就是这种线。它的最大缺点是铜线实在太细了,对于我的20W电台而言问题还不算大,高功率电台可能不适合。kv5r 给出了DIY几种不同阻抗梯线的方法,可以参考。