制作HF的定向天线

如果你要制作HF的定向天线，我想下面的叁件事情一定令你伤透脑筋：

匹配： 通常需要大型的电容器，而大型的电容器难买又昂贵。
空间： HF 的 Yagi 一般占用很大的面积，若使用短缩型的天线效率又大打折扣， 如何缩小天线体积又不会牺牲太多效率是一门大学问。
结构： 元件与主 间的结合与固定马虎不得，若是使用加感短缩型的天线，要处理 电感与铝 间的接合问题也要费一番功夫。

以下介绍的X型定向天线其效果介於叁元件到两元件的单频段 Yagi 之间，却没有以上叁个令人伤脑筋的问题，是我使用过结构最简单、制作最容易而效果相当令人满意的 HF Beam Antenna。

有关 X-Beam 的文章发表於 The ARRL Antenna Compendium Volume 1，作者为 BrICe Anderson / W9PNE，它的结构如下图，基本上是由″Ｍ”形的导波元件和”Ｗ” 形的辐射元件所组成的 2 元件 Yagi，远远看去只能清楚看到由铝管做成的 Arm 形成Ｘ的形状，所以称为 X-Beam。

X型定向天线的尺寸
以下的计算公式是以铝管的直径为波长的 1/200、Tail 使用线径为 1mm 外面有塑胶绝缘皮的电线来计算。如果你用的铝管比较细，则 Tail 的长度应该会比公式计算出来的数值还要常；如果你用较粗的电线或铝管，则 Tail 的长度应该公式计算出来的数值来的短。

此外 Arm 的长度并不是一个固定值，你可以在一个范围内选定 Arm 的长度，只要 Arm 与 Tail 符合下面的关系即可：

Total Driven Element Lengh (ft)=2*( Arm TE ) = 603/f(MHz)

Total Director Element Length (ft)= 2*( Arm TD ) = 575/f(MHz)

而 Arm 的长度必须介於 Full Size (Maximum Size) 与 Minimum Size 之间，若 Arm 的长度比 Full Size X-Beam 的 Arm 还长，则其波型会分裂为四个波瓣，而不是单一指向性。详细的尺寸 (ft) 如下：


Min Size 　≤　 Item 　≤　 　Full Size
177/f 　≤　 Arm 　≤　 　195/f
125/f 　≤　 TE 　≤　 　106.5/f
110.5/f 　≤　 TD 　≤　 　92.5/f


使用 Full Size 的好处是频宽比较宽，且阻抗很接近 50Ω，而 Min Size 的频宽比较窄，VSWR 大约为 1.4 左右，因为 Min Size 与 Full Size 的 Arm Length 相差不会太大，所以建议您还是制作 Full Size X-Beam。

下表为 5 个主要频段的 Full Size 与 Min Size X-Beam 的尺寸（单位为公分），供各位做参考：
FREQ Min Size Full Size
Arm TE TD Arm TE TD
7.050 843.8 461.3 400.3 766.3 541.4 480.4
10.125 587.1 320.3 278.3 533.8 376.2 333.0
14.100 421.9 230.0 199.5 382.5 269.4 238.9
21.100 282.1 153.8 133.4 255.4 180.5 160.1
28.200 211.0 115.6 100.4 191.9 134.7 119.5

制作与调整方法

利用和角钢及 U 形铁将天线、支撑柱及厚塑胶板做成的底板结合在一起


要将四根铝管架设在马达上并不困难，请大家各显神通。
将四根铝管的尾端用细绳子围成方形，铝管的尾端要和绳子固定，如此形成四个稳固的叁角形，刮风的时候铝管才不会甩来甩去。
将 Tail 连接在铝管上然後贴在细绳子上，要特别注意 Director Element 或 Driven Element 的 Tail 不要接错地方。
Tail 的长度应该比公式计算出来的长度多 10 公分左右以利调整，每边多预留的长度应该要一样长。
接上驻波表量测 VSWR。若谐振频率偏低，就把 Tail 剪掉一些；若谐振频率偏高则把 Tail 的长度增加一些。重点是每根 Tail 所剪短或增长的量应该一样。
重覆步骤 5 ，将谐振频率调至所需要的中心频率。
如果调整好再把天线架高，则刚刚调到的谐振频率会往上偏移，所以在步骤 6 时自己要预留适当的前置量。

制作好的X型定向天线