如何挑選天線 - 完整指南

天線測試工具

NanoVNA

NanoVNA是一種小型且價格實惠的儀器，主要用於分析和調整天線。它可以測量天線在不同頻率下的表現，幫助確保天線與其它通信設備之間的匹配良好，從而提高信號傳輸的效率。這款儀器對於新手來說非常友好，因為它不僅便攜易用，而且能快速顯示出天線是否正確工作和如何調整以獲得最佳表現。簡而言之，NanoVNA 讓新手也能輕鬆檢查和優化天線，確保通信設備的順暢運行。

使用NanoVNA測量天線的步驟

使用NanoVNA測量天線的主要目的是獲得天線的阻抗特性、驗證其共振頻率，並評估天線的SWR（駐波比）。這裡是一個基本的步驟指南：

1. 配置NanoVNA

   • 開機並初始化設備：開啟NanoVNA，確保其處於清潔且校準的狀態。
   • 校準NanoVNA：使用隨機附帶的校準件（開路、短路、負載和透過件）進行全校準。這保證測量的準確性。

2. 連接天線

   • 使用合適的連接器：將天線通過合適的轉接頭或連接線連接到NanoVNA的CH0端口。確保所有連接都是緊固且可靠的。

3. 設定測量參數

   • 選擇頻率範圍：在NanoVNA上設定掃描的頻率範圍，應涵蓋天線的操作頻率。
   • 設定掃描點數：增加掃描點可以提高頻率響應的分辨率，通常設定為101點或更多。

4. 進行掃描和讀取數據

   • 掃描天線：開始掃描並觀察天線響應。NanoVNA會顯示阻抗、SWR和其他參數的圖形。
   • 讀取共振頻率：共振點是阻抗純實的點，此處的SWR也會達到最低。
   • 檢查SWR：理想的SWR值應小於1.5
     。高SWR值表明天線與其饋線的阻抗匹配不良。

進階使用技巧

對於初學者來說，NanoVNA可能看起來有些複雜，但以下是一些有助於簡化過程的技巧：

1. 使用Smith圖表解讀：Smith圖表可以幫助您視覺化天線的阻抗特性，便於調整天線長度或匹配電路。
2. 保存校準數據：完成校準後，將設置保存到NanoVNA的內部存儲中，這樣下次使用相同頻率範圍時就不需要重新校準。
3. 使用電腦軟件：NanoVNA可以連接到電腦，使用專用軟件進行更詳細的分析和數據導出。

天線選擇基礎知識

天線類型及其適用場景

全向性天線

全向性天線向各個方向均勻輻射信號，提供360度覆蓋範圍。這類天線適合：

• 需要與多個方向通信的情況
• 移動應用場景
• 城市或平坦地形環境

定向天線

定向天線將信號集中在特定方向，提供更長的通信距離但覆蓋範圍較窄。適合：

• 點對點通信
• 需要穿透障礙物的場景
• 山區或有明確通信方向需求的環境

頻率範圍考量

選擇天線時需考慮其支持的頻率範圍：

• VHF/UHF天線：較短，適合城市和短距離通信
• HF天線：較長，適合長距離通信，但需要更多安裝空間

天線增益

增益測量天線將能量集中在特定方向的能力：

• 高增益天線：提供更長的通信距離，但覆蓋角度較窄
• 低增益天線：覆蓋範圍更廣，但通信距離較短

實際應用建議

天線安裝位置

• 盡可能安裝在高處
• 避免金屬物體和電氣設備干擾
• 考慮天線極化方向（水平或垂直）
• 室外安裝時考慮防風和防水措施

電纜選擇

• 使用高質量、低損耗的電纜
• 電纜長度應盡可能短
• 確保連接器防水且牢固

天線測試重點

使用NanoVNA測試天線時，關注以下幾個關鍵參數：

1. SWR（駐波比）：衡量天線與傳輸線匹配度的指標，值越接近1
2. 共振頻率：天線最有效工作的頻率點
3. 帶寬：天線能有效工作的頻率範圍
4. 回波損耗：反射回發射器的能量百分比，值越低越好

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推薦資源

社團資源

• 社團天線回報清單
• 社團目前推薦的天線

學習資源

• NanoVNA 絕對初學者指南
• 天線理論初學者指南
• 天線選擇指南PDF