文章來源：https://js1fvg.kabu.direct/?page_id=360
文章作者：T.Kabu/JS1FVG
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緒論
※ 最初的版本是在另一份文件裡整理的，但因為當時的做法實在太混亂，而且後來發現許多地方都有錯誤，因此現在決定以正確的方法為核心，重新整理一次。
※這與關於端饋半波天線相關（EFHW）第一份文件，最終目標是帶領大家完成。EFHW專用 UNUN 的安裝主機板製作。
時隔幾十年再次接觸業餘無線電，發現現在流行的 FT8 模式簡直太方便了——不需要發聲，就能透過微弱的電波實現與海外廣播站的聯繫（也就是 DX 通訊）！
不過說實話，僅有5瓦功率加上鞭狀天線，確實還是有點不足。於是就想到全尺寸偶極天線——最好是結構簡單的端饋型，也就是類似齊柏林（Zepp）天線的那種。但手邊只有SAGA電子7/21MHz雙段天線，而且還想玩其他頻段…
因此，「EFHW」（End Fed Half Wire Wave antenna，端饋半波天線）這個最近在业余無線電圈中備受討論的項目，也引起了我的興趣，於是開始著手研究製作方案。
EFHW之所以如此受歡迎，主要原因是它具有一個聽起來幾乎像是天方夜譚的特性——據說可以在 HF 波段幾乎所有頻段上實現駐波比。（SWR）降低到 1.x 版本！但實際上，如果仔細查詢，會發現網路上有人成功，也有人失敗，各種製作方法明顯存在差異，根本無法判斷哪個才是正確的做法。
不過在這個過程中，我發現了一個絕對是必備的產品——也就是讓人忍不住想買的「NanoVNA」向量網路分析儀。這個能夠精準測量天線特性的神器，放在過去簡直難以想像，現在居然可以以200元左右的價格購買！
NanoVNA-H4
我直接下單，結果它簡直超出我的想像！甚至在調整 SAGA 電子的齊柏林天線時，就能清楚地看到 SWR 的變化，這已經非常令人驚豔了。更不用說自製線圈或 DIY 天線時——這東西絕對是必備的工具！
現在，讓我們來談談真正 EFHW 天線（端饋半波天線）的核心內容。
如同前文所述，當談及HF頻段的端饋天線（End-Fed Antenna），大多數人首先想到的定是齊柏林式天線（Zepp-style Antenna）。當然，無地網垂直鞭天線（Non-Radial Vertical Whip）也是一個不錯的選擇——更遑論如今還有與自動天調（ATU）連動式的電動伸縮鞭天線。從根本上來看，這些都屬於「端饋型天線」的範疇。
不過，坊間常說的——也就是我這次想要製作的 EFHW 天線，與上述類型有著根本性的區別。
究其原因，上述各種端饋天線實際上只是在窄頻共振頻率上進行操作——竭盡所能地將目標頻率對準那個狹窄的共振點。天線越短（當然，即使有一定長度），SWR波谷通常就越尖銳。但EFHW徹底顛覆了這種認知：其SWR特性之寬裕，竟能在1MHz至30MHz的全頻段實現1.x的極低駐波——這簡直是天方夜譚般的奇妙天線。
EFHW 使用巴倫樣品後，在微調後的 SWR 特性。已連接 5.1kΩ 的假負載，黃色曲線代表 SWR 特性，如圖所示，在 1.8MHz～28MHz 範圍內，SWR 控制值約為 1.x。
至於製作方法，正如前文所述，或許因為大家都是在猶豫不決的情況下進行，反而容易出錯。即使有人明確告訴你「應該這樣做」，並實際製作出來，但由於各種因素的影響，往往難以達到理想的SWR特性，最終很可能陷入「果然還是騙人的吧」的尷尬境地。
甚至連我寫這篇文章的人本身，起初也懷抱著「這真的可行嗎？」的疑慮，但當我實際測得出像這張照片中那樣平坦的SWR曲線時，還是忍不住大聲喊道：「原來是真的啊！！」。
因此，由於我在尋找 EFHW 天線相關資料時曾感到困惑，為了避免後人再次重複同樣的錯誤，同時也作為個人參考，我決定對真正的 EFHW 天線的製作方法進行系統整理。
需要準備的材料
製作 EFHW 需要準備的材料是：
- 鐵氧體磁芯 (FT140-43、FT240-43，或相同規格之產品)。
- 銅線 (推薦使用聚氨酯漆包線)（UEW）等等，只要保持絕緣即可。使用絕緣膠帶也是可以的。
- 47～200pF 的電容（建議選擇具有數 kV 高壓額定值的型號）；
- 長度為數米～數十米的電纜（作為天線振盪器，建議至少達到目標頻率的1/2波長）；
- 用於連接同軸電纜的標準 M 型接頭（建議使用母頭，並搭配轉接器 + 公頭組合）。
此外，還需要準備用於容納「巴倫」部分的可防水外殼等相關配件。
此外，為了對組裝完成的 EFHW 天線進行測量與調整，還需要以下設備和工具：
- 可以使用 NanoVNA（或者其他具有類似功能的測試儀），如果僅有 SWR 表，調整會變得非常困難。
簡單來說，比起猶豫是否購買 NanoVNA，不如直接告訴你「我想製作 EFHW 天線」，這樣你就可以直接入手一台了 (笑)。
此外，除了 FT (鐵氧體磁環) 系列外，還有 FB (鐵氧體磁環) 系統和 T (環形磁芯) 系列可選，但在實際繞製線圈時，FT 系統能提供遠超過其他系列的電感量（FB 系列的 AL 值不錯，但尺寸太小，因此沒有採用）。
因為鐵氧體磁芯的 AL 值（電感係數）直接決定其電感特性，如果已經有磁芯，強烈建議先確定其 AL 值，然後選擇與上述 FT 系列參數相當的型號進行製作。
| 型號 | AL 值 |
|---|
| T68-6 | 4.7 +/- 5 % |
| T200-2 | 12+/- 5% |
| FT140-43 | 885+/-20% |
| FT240-43 | 1075+/-20% |
詳細請參閱：https://toroids.info/
使用巴倫製作的方法
儘管在海外網站和前輩們的記錄中存在多種繞制方法，但業界普遍認可的黃金標準是採用初級2圈+次級14圈的1:7匝數比，構成阻抗轉換比為1:49的匹配電路。
將初級線圈和次級線圈起始的幾匝進行雙絞線並繞（Bifilar winding）。次級線圈部分則採用共模電感常用的「W1JR繞法」，即繞至一半後反向折返。最後在初級芯線與初/次級共用地線之間接入電容器——這樣就能做出理想的EFHW用巴倫...然而實際上幾乎不可能成功。
實際上製作這個 EFHW 巴倫（也就是僅製作其阻抗轉換部分時），根據使用的鐵氧體磁芯型號、繞線方式以及電容容量的不同，很可能出現以下情況：在 HF 波段中，可能只能在 20MHz 或 25MHz 以下的頻段實現較低的 SWR，或者整個頻段的 SWR 都居高不下。
如果只是隨意調整，常常會出現 SWR 無法降低，或可用頻寬極為狹窄的情況。
起初，我嘗試使用 FT240-43 的磁環，並使用 0.4mm 的聚氨酯漆包線。（UEW）按照2:14的匝數比繞制，並在電路中加入一個總容量為141pF的合成電容。作為假負載，我在次級側連接了一個5.1kΩ的電阻，並使用NanoVNA進行測試。結果如照片所示，只有在HF低頻段勉強能獲得可接受的SWR值。
由於 FT240-43 的尺寸過大且不易操作，我決定先使用 FT140-43 的磁環進行測試驗證。與 FT240-43 相比，FT140-43 的 AL 值較低，因此需要稍微增加繞線匝數，調整為 3:21 的匝數比（仍保持 1:7 的阻抗轉換比）。
由於 FT140-43 的尺寸較小，因此可以顯著節省線材用量。如果僅針對特定頻段進行優化，這種緊湊的設計完全可行嗎？
因此，如圖片所示，儘管在21MHz附近的SWR略有偏高，但整體仍然可以控制在2.0以下——這就證明了一個完全可用的EFHW天線竟然意外地出現，而且它的性能甚至超過預期。
經過後續對繞線疏密的隨意調整，最終如開頭照片所示，成功製作出具有極佳 SWR 特性的 EFHW 用巴倫（樣品）。
不過，這僅僅是「偶然成功」的案例。因為這次驗證僅使用了0.4mm聚氨酯銅線作為臨時測試材料，若僅用於QRP（低功率）操作尚可，但若要實現50W或100W功率進行國際通訊，這樣的配置顯然不可靠。（註：高功率應用需改用更粗的線徑（如14-16AWG），並確保磁環散熱設計，否則可能因過熱導致性能劣化甚至損壞。）
考慮到這種可能性，我早已備用的第二顆 FT140-43 磁環派上用場。這次改用 0.6mm 聚氨酯銅線，完全按照 3:21 的匝數比重新繞製 EFHW 巴倫。然而測試發現：雖然繞法完全相同，但製成的巴倫 SWR 特性卻存在微妙差異。
每次繞射都會產生不同的特性參數，這種低再現性讓我必須重新審視調整方法。
首先，嘗試將初級線圈與次級線圈採用雙線並繞（Bifilar Winding）的部分繞製得更緊密一些。
當透過調整使 SWR 曲線的低點範圍整體下降時，高頻段 (約 21 MHz) 的 SWR 顯著改善，但副作用是原本 30 MHz 以上的 SWR。<1.5 的寬頻特性，導致可用的頻寬反而變窄。
藉由進一步提高次級線圈繞制密度，並微調其位置，最終使 28MHz 至 29MHz 的 FM 波段 SWR 也進入可接受範圍。
這樣的 SWR 值已經相當理想！
以下是關鍵調整重點的總結：
- 對初級/次級雙向並繞部分的密度控制（紅色區域）
- 雙向並繞部分的與折返後次級繞組間距控制（藍色部分）
- 在返回後，次級繞組的緊密度控制 (綠色部分)
- 在返回後，次級繞組間距的控制 (黃色部分)
- 電容容量 (在隴南增加會導致良好的 SWR 範圍向低頻偏移) （橙色部分）
1) 影響 21MHz 周圍的 SWR 特性；
2)～4) 與 1) 共同影響 28MHz 周圍的 SWR 表現；調整項目 5) 增加容量會使整體共振頻率向低頻移動，但同時壓縮優良 SWR 的頻寬範圍。
首先，通過調整 1) 的繞線間距，同時放寬 2) 的間距，來降低 21MHz 周圍的 SWR 值。接著，通過調整 3) 和 4) 的疏密程度，在壓低（擴展）同頻段 SWR 的同時，尋找最佳平衡點。
即使已經製作出具有極優特性的 EFHW 專用巴倫，但若額外安裝 M 型母頭連接器，經過精細調整的特性也會失效。
在臨時安裝 M 型母頭連接器後重新檢測 SWR 特性時，會發現，儘管先前經過精細調整使數值降低，但整體 SWR卻顯著升高，同時可用的頻寬也進一步變窄。
起初，當我進行臨時組裝時，曾誤以為是鐵氧體磁芯上的線圈移位所導致的問題。然而，在維持5D-V同軸電纜不變的情況下，重新拆除M型母頭連接器後進行測試，SWR特性仍然保持理想狀態。
僅安裝一個 M 型母頭連接器就會導致 SWR 特性顯著變化，因此不建議將 M 型母頭連接器用作 EFHW 巴倫的同軸電纜端子。雖然最初有所懷疑，但後續調查證實這確實是由連接器的本身特性所決定的。
建議採用 M 型轉接器（用於中繼的母頭）搭配標準 M 型公頭的方式。
這就是為什麼不建議直接在巴倫上安裝 M 型母頭連接器——它會顯著改變 SWR 特性。雖然轉換器比普通的連接器貴，但考量到廉價的 M 型母頭會嚴重損害精確調整後的 SWR 特性，這筆投資實際上非常划算。
最終成功製作出非常理想的 EFHW 用巴倫：
以下為這款採用 FT140-43 磁環、初級 3 圈，次級 21 圈的 EFHW 天線設計圖。
使用 FT140-43 的 EFHW 巴倫簡明設計圖 ↑
不過，這種設計僅使用5kΩ電阻來模擬EFHW天線線體的阻抗特性。實際部署時，還需要根據現場環境進行進一步調整。眾所周知，饋電點與導體的距離、天線振子與地面的高度等因素都會顯著影響阻抗特性，因此最終必須結合EFHW假設的實際環境進行匹配優化。
當饋電點的位置較低時，天線的實際阻抗會顯著下降（例如從理論值 5kΩ 降低至 2.5kΩ）。因此，建議在測試階段使用 2.5kΩ 的假負載來替代 5kΩ 的負載進行預調整。（注意：此方法可能獲得令人難以置信的 SWR 優化效果，強烈建議親自驗證）
需要注意的是，饋電點較低意味著天線振盪器與地面的高度也較低，因此必須關注輻射仰角和諧振頻率。然而，EFHW天線的優勢就在於不需要擔心諧振頻率的問題，所以實際上只需重點關注輻射仰角即可——當然，這僅適用於水平假設天線振盪器的情況……
EFHW 的安裝與調整
首先，將天線振盪器設定為7 MHz 波長的 42.857 米的半波長，考慮約 0.96 的縮短率，設定為 20.4 米。然後，準備兩根該長度的振盪器，使其能夠覆蓋 3.5 MHz。本次實驗將在類似運動場的開闊場地進行。
實際應用時，在饋電點和振子兩端各預留約5米的支撐線，總長約50米的EFHW天線以3-5米的高度展開，確保除了地面以外的其他介質不會影響天線本身，並使用NanoVNA測量SWR特性。不使用任何接地線或平衡器。
首先僅連接 20.4 米的振盪器，並使用 NanoVNA 進行實時監測，同時採用振盪器末端的反射等方式多次調整測試。
經過多次調整後，最終將長度縮短約1公尺至19.4公尺，並在7/14/21/28 MHz頻段均達到可使用狀態，與天線調諧器配合。（ATU）使用者可以輕鬆使用。
根據以上測試結果，將另一個以 20.4 米為根的振子同樣縮短 1 米，使總長度調整為 38.8 米後，再使用 NanoVNA 測量 SWR 特性。
測試結果顯示，在19.4m版本中，原本無法使用的3.5MHz頻段，其SWR值確實出現了顯著下降。
使用 FT140-43 的磁環巴倫搭配 40 米的振盪器時，在 1-30 MHz 頻段的 SWR 特性測試顯示：各業餘頻段（3.5/7/10/14/18/21/24/28 MHz）雖然已經呈現良好匹配，但整體共振頻率略有偏高。因此，將調整後裁掉的 1 米多餘振盪器作為匹配短截線，透過精準修剪其長度來降低共振頻點，從而獲得更優化的 SWR 特性。
最終確認：只要饋電點的高度能達到約5公尺，就能獲得與理論計算一致的理想SWR特性。不過，頻率越低（例如3.5 MHz等低頻段），輻射仰角不可避免地會越高（此現象符合天線的基本原理——架設高度與波長比值 (h/λ) 直接決定輻射仰角，5公尺的高度在7 MHz 時約為 λ/4，但在 3.5 MHz 僅為 λ/8，導致輻射波瓣向上翹）。
如同眾人所知，當振子的長度超過半個波長時，其輻射方向將不再是標準的全向性。因此，若需要定向發射，必須特別注意振子的假設範圍——電波最強的輻射方向與振子的延伸方向保持一致。
在完成所有實驗後，當我在各頻段使用 FT8 模式呼叫 CQ 時，突然被義大利電台反向呼叫並成功建立通訊。此後，不僅能順利與國內電台通訊，更與多個海外電台進行通訊——僅用一根天線就能實現多頻段操作的 EFHW 天線，簡直太強大了！！
實際上，這次實驗使用了 AWG28 規格（約 0.08 平方毫米）的極細線作為振盪器，雖然各頻段的 SWR 帶寬變得相當窄，但以 50W 的功率發射時並未出現問題。反而是需要格外小心張力控制，否則容易拉斷線。（實際上，最初是從接點開始斷裂的）
未來計畫嘗試：將振子線至少升級至AWG20規格（約0.5平方毫米）後觀察SWR變化；另外，庫存還有兩個FT240-43磁環也可用於測試；甚至考慮在19.4m版本中加入線圈，嘗試實現類似38.8m版本對3.5MHz的支持（雖然頂部加載方式可能導致電壓問題）——眾多驗證實驗仍在持續進行中。
這次不僅使用了相關的天線設備，還全面投入了從焊接槍到零件盒等各種工具。 以上就是引發討論（？！）的 EFHW 天線製作與實測結果報告。
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