首先,你要先定义一下你说的长线天线是什么?我暂且认为你说的是单端馈电随机长线天线(end-fed random wire,EFRW),而不是端馈半波长天线(EFHW,中文ham社群常说的“端馈天线”,通常配有49:1 unun),也不是天线理论中严格意义上的 long-wire antenna。
然后你还要定义一下长线天调是什么?我暂且认为是用于EFRW的、有直连振子的接线柱的户外自动天调,譬如icom AH-4、yaesu FC-40等。
还要定义一下“一般的自动天调”是什么?我暂且认为是一般放于电台旁的室内自动天调,以及电台内置天调。以FTDX10电台为例,其机内天调匹配范围为16.7~150Ω。
区别:①长线天调针对直接连接的阻抗特性高度变化的非50Ω随机长度天线振子设计,特化了对此类负载的匹配能力。②长线天调通常安装在天线馈电点附近,专门考虑了户外环境、高RF电压和端子绝缘等问题。
使用普通自动天调匹配长线的常见做法:
一般要在长线振子处连接1:9 unun,并尽量避免线长接近工作频率的1/4波长的整数倍,且严格控制unun 至天调的馈线长度(让天调尽可能靠近天线)。
为什么“避免线长接近工作频率的1/4波长的整数倍”?:避免让馈电点落入极低阻抗或极高阻抗的区域。
接近1/4 λ的奇数倍时,振子馈电点位于电流腹附近,趋向于低阻抗状态,再经过1:9变换后,可能低至个位数欧姆的量级,显著低于一般的窄范围普通室内天调及电台内置天调的调谐范围。
接近1/2 λ的整数倍,也就是1/4 λ的偶数倍时,振子馈电点位于电压腹附近,趋向于高阻抗状态,可达数千欧,经过1:9变换后可能仍接近1kΩ,远大于例如FTDX10机内天调的150Ω上限,显著超过一般的窄范围普通室内天调及电台内置天调的调谐范围。
必须强调的是,1:9只是一个常见的经验性做法,但绝不是最佳实践。实际的变换比必须取决于特定长度振子在目标工作频率上的阻抗,以及天调的匹配范围。这个要事先计算,或者架设振子后连接网分做实际测量,可能1:4要更好,可能1:1要更好。
天调要靠近天线的原因(天调放在电台旁边的劣势/天调到天线之间馈线距离过长的劣势):
天调仅能完成对天调输出端后的整个负载网络,也就是『天调后馈线+unun+振子』系统整体,到50Ω的匹配,而不能保证天调后面的馈线在沿线任何位置都保持50Ω。
而远端长线即使通过unun的转换也可能仍旧高度偏离50Ω。只要最终的负载(unun+振子)偏离50Ω,那么这段 50Ω 同轴馈线就会处于高驻波比(高 SWR)状态。真实世界中的同轴馈线存在导体损耗和介质损耗,高SWR会使馈线中的电压/电流峰值增大,从而进一步使实际损耗增加(主要以发热形式耗散),馈线越长,累积损耗越大,降低系统的发射效率。
同时,由于长线天线的不平衡特性及 unun 端通常缺乏低阻抗的射频回流路径(很多时候人们压根不会布置一个有效的射频地网,可能就简单垂一根电线下去,甚至连这根电线也没有),使得射频回流很容易转而『顺馈线屏蔽网外层返回电台』,而不是通过低阻抗的地网返回馈电点。这导致射频回流在馈线屏蔽层外表面激发出高频共模电流,导致馈线直接参与辐射。这种辐射并非理想辐射,其将使系统的辐射方向图、效率和噪声特性变得不可控。
此外,传导至电台端的共模电流和馈线外皮的辐射将产生RFI(射频干扰),使电脑串口断联、声卡异常、触摸板失灵、干扰电视、干扰灯具等等。即使在电台端串联共模扼流圈,也只能缓解部分 RFI 症状,不能完全阻止共模电流进入电台。最好是在unun接地点连接射频地网/射频回流线,也就是我前边说的低阻抗的射频回流路径,(不是接地棒。)然后再把扼流圈串在unun和馈线之间,进一步抑制仍然耦合到同轴上的残余共模电流。
是不是看完了感觉一头雾水?
所以搞来搞去不如直接买长线天调。