短波通信依靠电离层反射。天线是关键设备。环形天线是一种常见形式。它结构简单。它方便携带。它适合个人使用。它适合野外使用。许多爱好者喜欢它。许多专业场合也用它。本部分讨论短波环形天线。我们讨论它的原理。我们讨论它的设计。我们讨论它的制作。我们讨论它的使用。

短波频率范围是三兆赫到三十兆赫。这个波段能传得很远。电离层像一面镜子。它把电波反射回地面。电波可以传播几千公里。天线负责发射电波。天线负责接收电波。环形天线是一个线圈。它可能是一圈导线。它可能是多圈导线。它可能是圆形。它可能是方形。它可能是其他形状。电流在线圈中流动。电流产生磁场。磁场变化产生电波。电波向周围空间传播。接收过程相反。电波使线圈产生电流。电流被接收机放大。我们听到声音。我们看到信号。

环形天线的工作原理是电磁感应。导线做成环状。环的面积很重要。面积大接收效果好。面积大发射效果也好。环的周长有要求。周长接近波长时效果好。短波波长是十米到一百米。完整的大环天线不方便。人们使用小环天线。小环天线周长远小于波长。它的辐射电阻很小。它的损耗电阻相对大。效率不高。但它有方向性。这是它的优点。方向性帮助减少干扰。方向性帮助增强信号。

环形天线的方向图是八字形。信号来自环的两侧时最强。信号来自环的平面时最弱。我们可以旋转环。找到信号最强的位置。避开干扰最强的位置。这在拥挤波段很有用。环的尺寸影响性能。环的导体影响性能。环的电容影响性能。分布电容存在于线圈之间。分布电容存在于线圈与地之间。这些电容会改变天线特性。我们需要考虑这些因素。

设计环形天线需要确定频率。首先确定使用范围。是单一频率还是多个频率。短波广播常用多个频率。业余无线电常用多个频段。天线需要调谐。调谐电路匹配天线与电台。可变电容器常用。它改变天线的谐振频率。电容串联在环中。电容并联在环中。两种方式都有人用。串联调谐更常见。环的导体用铜管。铜管电阻小。损耗小。直径十毫米的铜管很好。也可以用铝管。铝管轻。但导电稍差。接头要处理好。防止氧化。防止接触不良。

环的直径影响效率。直径大效率高。但便携性变差。平衡需要找到。直径一米五的环很常见。它可以工作在七兆赫。它可以工作在十四兆赫。它可以工作在二十一兆赫。用开关切换电容。用电机驱动可变电容。可以遥控调谐。方便在室内操作。环需要支撑。支撑物不能用金属。木头很好。塑料很好。PVC管很常用。它便宜。它容易加工。结构要牢固。要能抗风。要能防水。

制作过程不复杂。准备材料。铜管二十米。直径十毫米。PVC管四根。做成立方体框架。边长一米五。铜管固定在框架上。绕成四方形。留一个开口。开口处接可变电容。可变电容需要耐高压。发射时电压很高。空气可变电容很好。它承受功率大。它不易损坏。电容动片接地。防止人体触电。连接馈线。馈线用同轴电缆。电缆屏蔽层接环的一端。电缆芯线接电容动片。接地很重要。接地减少噪声。接地保证安全。地线接到金属棒。金属棒插入潮湿土壤。

天线需要测试。使用天线分析仪。测量驻波比。驻波比接近一比一最好。调整电容。找到谐振点。在各个频率检查。记录电容位置。制作刻度表。方便以后使用。没有仪器也可以测试。使用电台。接收弱信号。旋转天线。听声音变化。找到声音最大的方向。发射时注意。功率先调小。测量驻波。驻波大不能发射。会损坏电台。慢慢调整电容。使驻波最小。然后增加功率。

使用环形天线有技巧。天线架设高处。远离建筑物。远离电线。金属物体会影响性能。天线方向对准远方电台。晚上电离层变化。频率要改变。天线要重新调谐。白天用高频率。晚上用低频率。环平面竖直放置。辐射垂直极化波。短波通信常用垂直极化。环平面水平放置。辐射水平极化波。两种方式都可以。根据情况选择。

环形天线有缺点。效率较低。带宽较窄。调谐麻烦。它也有优点。方向性强。体积小。抗干扰好。适合城市使用。适合公寓使用。许多人没有大院子。不能架设大型天线。环形天线可以放在阳台。可以放在楼顶。效果不错。

实际应用例子很多。短波收听者使用它。收听国外广播。信号清晰。业余无线电爱好者使用它。进行远距离通信。野外探险者使用它。设备轻便。容易携带。学校教学使用它。演示电磁波原理。学生容易理解。

天线可以改进。增加放大器。有源环形天线出现。放大器补偿损耗。信号更强。噪声更低。使用多个环。构成阵列。方向性更尖锐。增益更高。使用屏蔽环。减少环境噪声。效果更好。计算机辅助设计。软件模拟性能。优化尺寸。优化形状。新材料被采用。轻型复合材料。强度高。重量轻。

环形天线与无线电发展紧密相连。早期无线电就用环。现在仍然有用。它代表一种简单思想。利用基本物理原理。实现远距离通信。技术不断进步。天线形式多样。环形天线始终占有一席之地。它的价值被认可。它的原理被研究。它的设计被优化。它的应用被拓展。

短波通信不会消失。它不依赖基础设施。它不依赖卫星。它成本低。它可靠。环形天线配合短波通信。在应急通讯中发挥作用。自然灾害后。常规通信中断。短波电台能工作。环形天线能快速架设。恢复联系。传递信息。这在救灾中很重要。

个人可以制作环形天线。花费不多。时间不多。工具简单。烙铁。螺丝刀。万用表。材料容易买到。制作成功有乐趣。使用自己做的天线。听到远方声音。那种感觉很好。学习到知识。掌握技能。对无线电理解更深。

环形天线涉及许多知识。电磁学。电路理论。传播理论。动手制作加深理解。理论联系实际。这是工程的特点。也是学习的途径。我们希望更多人了解。我们希望更多人尝试。无线电世界很广阔。环形天线是一扇门。打开这扇门。看到新天地。