总结
莫克森天线(Moxon antenna)是一种矩形天线,设计灵感源自莱斯·莫克森(Les Moxon,呼号G6XN)发明的双单元折叠八木天线。L. B. 切比克(L. B. Cebik,呼号W4RNL)为其优化版本推导了曲线拟合方程,该版本具有极高的前后比、较大的前向增益,以及近乎完美的驻波比
这一装置包含用于协助构建由刚性金属丝(实心或空心)制成的莫克森结构的支撑部件,还能在 OpenScad 输出中打印出金属丝段的具体长度。
这可能是一个自定义编辑器的组件,但由于自定义编辑器既不支持多文件格式的组件,也不支持输出文本,因此它并不太适用。最新版本的 OpenSCAD 拥有一个自定义编辑器界面,能很好地处理这类组件。
所包含的部件包括用于驱动元件与反射器之间间隙的垫片,以及用于将同轴电缆固定在反射器上的背部支撑件,这样同轴电缆就能穿过天线,在原本安装横杆的位置进行布线。
如果你想用柔性电线制作高频莫克森天线,请准备以下材料:东西:9952把这些换掉。
天线的设计、制造与应用
天线设计
请注意,塞比克曲线拟合(以及莫克森天线设计公式总体而言)对导线直径极为敏感。相较于波长而言,直径更大的导线会产生带宽更宽、增益稍高的天线。其计算公式包含一项测试,用于判断导线直径与波长之比是否超出塞比克曲线拟合的范围,因此所得数值属于外推结果而非内插结果。需要注意的是,超出拟合范围的较粗导线通常能正常工作,但较细的导
请注意,8号规格的电线对于超高频/甚高频信号而言完全是大材小用,但12号规格的电线对于高频信号而言又显得略显脆弱了。
这些部件对于高频天线来说可能用处不大,但相关方程能给出准确的数值。为方便读者理解,这里附上了一张标注了导线长度参数的天线示意图。
同轴电缆布线
同轴电缆本身可能会干扰天线,并导致驻波比和辐射图案出现畸变。为最大限度地减少这种影响,建议将同轴电缆穿过天线中心位置——通常是八木天线中横杆所在的位置。一旦同轴电缆位于反射器后方,其对天线的影响就会降至最低,布线方式的选择也就不那么重要了。
喂食点
如图所示,我使用了面板安装式连接器(RG58 或 SO239),并将其安装在反射器方向,使同轴电缆穿过天线中心。需要注意的是,将实心电线直接焊接到同轴连接器上在机械稳定性方面存在问题。原本我打算设计一个印刷部件来增强其机械强度,但目前还没有找到合适的设计方案,否则本文会附上相关设计图纸。
使用
这是一款极具方向性的天线,波束方向从坚固的背板指向馈电点。可以把坚固的背板想象成手电筒背面的反光镜,而馈电点的电线则类似于灯泡中的灯丝。
沿着从反射器直接指向定向器的方向,增益应该会显著提高。不过天线的工作波束角度为170度,所以在天线平面垂直方向前方5度范围内的边缘区域,增益可能会在1dB左右,或者略低一些。
这种天线与八木天线的最大区别在于,八木天线通常具有约2:1的前后比,而莫克森天线在背面有一个零点,理想情况下其前后比可高达160:1。根据你与设计频率的接近程度,天线背面应该会有一个深零点。当你偏离设计频率时,背面可能会形成一些小峰,但前后比仍然应该很高。
请注意,如果存在多径传播,莫克森天线并不特别适合用于测向,因为最强的信号方向将是天线前方各条路径信号的平均值。
零件
莫克森间隔片
这种管子两端都有一个锥形开口,便于导线插入。管子中央有一处填充物,其尺寸与莫克森
支撑结构已被包含在内,但您可以关闭它,让切片软件自动生成支撑结构。由于支撑结构不会影响零件的功能,因此内置的支撑结构并非设计为可拆卸的。因此,零件在打印完成后无需进行清理即可直接使用。
莫克森背部支撑器
这是一个由两部分组成的燕尾接合块,旨在同时固定实心电线和同轴电缆。块的两个部分单独使用时会比较松动,但带有长槽的部分应该能紧紧夹住电线;同样,带有短槽的另一部分也应能稳固固定同轴电缆。当电线和同轴电缆插入块的各部分后,设计要求能对同轴电缆的外护套施加轻微挤压,以确保固定牢固。
这些部件应安装成使同轴电缆在反射器长度的中心附近穿过反射器,正好位于馈电点的对面位置。
已附上STL和TXT文件
我已为常见的超高频
同样,还附带了一份同轴电缆后置支架的STL文件,适用于8 AWG规格的电线和RG58同轴电缆,其护套直径为4.7毫米。
这些部件或许也能适用于其他直径的管材,比如6米长的冰箱管道和RG8同轴电缆,但我还没试过。对于这么大的部件来说,可能需要增加壁厚以增强其强度。
所包含的文本文件是从 OpenSCAD 输出窗口中复制粘贴而来的,对应文件名中列出的各个频率参数。
这些图片是关于使用8号AWG电线和RG58同轴电缆制作2米长的莫克森天线的。
请注意,图片中的绳子位置非常适合将天线垂直极化悬挂。如果你想手持天线(这对UHF尺寸的天线来说是最理想的操作方式),应该握住天线的后部支撑块。
我曾考虑设计一种背部支撑块,它可以充当把手,类似于八木天线的横杆。
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