天線與接地
適用于ICOM短波SSB無線電收發機IC-M710、IC-M700PRO、IC-M802
這份特別插頁在您的海事專用單邊帶無線電收發機使用說明書與安裝說明書中,可以協助您選擇正確的天線以及從接地良好的單邊帶無線電收發機安裝方法獲得最佳的通訊距離。良好的天線與良好的接地是優越的單邊帶無線電收發機之必要條件,這就是為何這份特別報告會內含在您的單邊帶無線電收發機包裝中。
天線與調諧器:如果要安置IC-M710在船舶上,您可以使用絕緣的后支索或側支索,或是架在船尾的一只非共振的白色玻璃纖維鞭形天線,以架設您的天線系統。您的最佳通訊距離將會是來自于絕緣的后支索,因為它的天線「輻射器」長度夠長,也就是頂端與底部的絕緣礙子之間的部份。用搖轤將頂端的絕緣礙子自桅桿頂端降下約一尺。用搖轤將底部絕緣礙子調至您站立船尾時的眼睛高度(這個絕緣礙子之間的長度不應超過120呎或少于30呎)。如果您決定選用非共振的鞭形天線,像是Shakeseare 390或Morad WH28,通常是先將天線拉到船尾再以45度角傾斜折回。
這些非共振的鞭形天線可以用ICOM AT-130自動天線調諧器來調諧以匹配IC-M710無線電收發機使用。調諧器安置船尾,在食糧儲藏室里;它是全天候使用型的,可以不畏考驗地安置在船尾以及您可能儲放各類干濕生活必需品,污穢的天候用俱等等的下甲板。AT-130可以輕易的連接至ICOM對講機的IC-M710。所有詳細的資料都在AT-130的使用/安裝說明書里。我們建議您采用「GTO-15」型的高壓鉛導線,從AT130的單線輸出接點連接到絕緣的后支索或您的不共振鞭形天線,再用不銹鋼管鉗將導線固定在絕緣的后支索。如果您決定選用非共振的鞭形天線,請將導線端接上固定端子再連接到鞭形天線基部的饋電點。
接下來還有更多有關接地的重要資料。
對于擁有快速汽艇的個位,一根20呎長的鞭形天線將會是您用于ICOM IC-M710的天線。最普遍及廣受喜好的安裝方式是以白色玻璃纖維材質、21呎長、非共振的鞭形天線搭配ICOM IC-AT130自動天線調諧器來作自動調諧。和帆船的安裝的方式類同,調諧器可以不礙路地隱藏于浮橋區域或是下甲板靠近鞭形天線基座的地方。GTO-15導線連接鞭形天線至自動天線調諧器。調諧器本身是以同軸電纜及控制線來連接IC-M710的背部至您要安置調諧器的場所。要記得的是,AT-130的ICOM自動天線調諧器是完全自動的,所以您可以安置在完全看不到的地方。
另一個供動力小艇操作的天線系統是Morad公司(地址:1125 N.W.46th Street, Seattle, Washington)的23呎長鋁質鞭形天線,它是預調式的陷波天線,型號MB4、6,8,12,16。這只400美金元的天線不需要自動天線調諧器---只要從IC-M710的背部以以同軸電纜連接,即可在所有預調的海事無線電頻率上良好的地工作。這組天線系統必須經常由專業技師來做調整,不像非共振、白色玻璃纖維鞭形天線搭配AT-130調諧器要來的普遍受到歡迎。雖然二者的表現都不錯,AT-130搭配白色玻璃纖維非共振鞭形天線還是較為簡易實用。
如果您要購買自AT130動天線調諧器作為共振或非共振式的鞭形天線組合,我們建議您洽詢售于無線電器材的經銷商。販賣ICOM器材的經銷商通常都有這類附件的庫存。
接地的重要性:請閱讀本文!如果您要用ICOM的IC-M710來探尋「超級距離」,我們也有一些訣竅提供給您擁有橡還環游世界船只、超級油輪、單人航行、海軍、海岸防衛隊一樣的通訊距離。平面區域到海水以及接系統的全面使用銅箔,正是給予您商用型式「超級距離」,的組合。海水的作用對潛水員及游泳來說正有如跳水板或池邊---讓您的無線對講機電波能夠有推離憑借的固態平面。其術語叫做「平衡點」,是您達成全面SSB單邊帶無線電通訊的天線系統所絕對不可或缺的另一半。
以一天的工作時間來進行您自己的單邊帶接地系統并不困難,您還可能發現到大部份的接地系統皆已安裝,所以您也沒有什么事項可以做,只需以銅箔將各部連接再一起。請再繼續看下去,讓我們為您說明接地系統有多么的容易。
從非技術層面來講:如果您計劃請專業技師或有技術專長的朋友來安裝您的單邊帶系統,請略過此一部份并從「天線接地原則---從技術層面來講」開始閱讀。如果您計劃自己來安裝,而且這是您計劃中的第一步,請繼讀下去!
您的船只所在的水面正是絕對的接地平衡點。再也沒有比它更好的了。岸邊的商業用AM廣播電臺常常運用地利之便,將其巨大的天線系統安置在灣頭的泥地平面以獲得良好的廣播距離。
有一些船只供稱商將銅箔與地網安置在船艙上頭。這種情形多見于昂貴的快速汽艇,在一些帆船上面也可以偶而發現。這種頂頭的接地系統型式雖然聊勝于無,但還是缺乏與海洋或湖濱耦合成絕對水面接地系統的能力。更好的接地系統則是下列這些項目:
·鉛質的龍骨 ·外部的地屏網 ·內部連接的船殼全身
·金屬的水槽 ·吃水線下的100呎長金箔 ·金箔輻射網
·水壓操舵系統 ·金屬的接油盤 ·引擎支架
是的,我們最后列出引擎支架為良好的水下平點。理由是因其沒有平坦又貼近您船只所在水面的特大片平面區域。整個理念則是平面區域---而這則是為何龍骨螺栓、水面下的水槽、全部船身,以及任何平坦又貼近水面的物品可以做好此一工作的原因。現在我們知道您的下一道問題---良好的接地難倒不需要實際接觸水面嗎?一點也不需要!對無線電射頻(Radio Frequencies)而言,您的水下接地平衡點將水面看成電容性,提供了與實際接觸水面一樣的良好接地效果!
這里有另一項非常重要的因素---不需接地線接地!即使您使用粗如姆指的镕接線,還是不能以圖形導線達到良好的接地平衡點。在「從技術層面來講」的段落里,我們會告訴您為什么---可是就非技術層面的術語來說,圓形導線傾向于取消無線電射頻的作用,對于接地平衡點的互相連接視若隱形。這就是為什么要用銅箔連接收發機機殼至船身的接地線,連接自動天線調諧器至船身的接地線。圓形導線就是不能發揮作用---只有銅箔才行!
在您的販售ICOM通訊器材的海事電機優良商店里也有陳售一種專門接地用的三吋寬、超薄銅箔。您也可以改用一吋寬的水電用銅質扎帶,三吋的較好。
在下甲板處理這個銅箔以及在吃水線下整理任何每一種可能的地線,將會耗去您一天的工作時間。如果您能夠在龍骨螺栓取的接地點,或是栓上螺絲至龍骨,您的接地系統便告完成。被覆鉛材的龍骨是最佳的接地系統,您不再需要其它的了。 對快速汽艇來講,既然沒有龍骨,在吃水線下您將需要至少100平方呎的接地平面。意即您必須可能地利用吃水線下每一項可能取得的接地物。我們通常以不銹鋼管鉗來夾緊每一個水面下的金屬物。如果您的船只里有一小撮綠色線捆覆直通水面下的船身各處,請將銅箔延著綠色的方向展開,像綠色線一樣的利用船身每一部位。您不能只憑綠色線來作為接地線,您必須加倍的處理接地。
現在我們來梢為以技術層面的觀點來探討接地。不用擔心,不會太過專業,很容易閱讀了解。如果您要請專業技師或有技術專長的朋友來處理您的設備,請先確認他們已多次讀過本文。這里所陳述的事實系基于數以百計鐘點的安裝、拆除不同型式的接地系統所得的經驗。無論如何,遵照這些技巧將會帶給您所想要達到的效果---最遠的距離與強大的訊號。
天線的接地原則---從技術層面來講:應用于低頻、中頻、高頻的海事天線系統會
在無線電操作中利用到海水與閃亮的白色玻璃纖維天線輻射器二者。就像兩個小孩在玩翹翹板一樣,如果天線輻射器與海水地線之間能夠取得平衡,整個系統就能夠完好的工作著。這個平衡的天線系統可以電子化地與偶極天線系統相比---電壓與電流相位環路均分整個半波長系統時所操作頻道頻率的二分之一波長長度。在應用垂直天線的海事通訊里,這種系統更正確的講是一種赫芝天線的設立。白色玻璃纖維鞭形天線是以電子化地調諧至四分之一波長,而其接地系統則補足另外四分之一的波長。我們技術的地稱呼其接地系統為「平衡點」,天線則為「輻射器」。 如果四分之一波長的天線或接地系統缺少其中一樣或不足,無線電的收訊與發訊距離將會大幅減少。當您的車用鞭形天線被破壞時廣播收訊會有多好?安裝海事天線時如果接地系統不足或甚至于沒有的時候,一樣會導致通訊距離的衰減。
想象一位泳者在做大回轉,但卻沒有池邊的反彈力。同樣的情況發生在單邊帶的無線電波發射。最強大的天線如果沒有此一平衡點以推離電波也是不會輻射訊號出去的。 在LORAN接收天線中,一個不足的接地系統會使得船上電機所產生的噪聲增強,使導致收訊變得微弱。
就技術層面來講,接地的部份越少,天線系統的輻射阻抗就越高。這個輻射阻抗會導致重大的功率損失,而單邊帶無線電機不但性能打折扣,發射機部份也會變得高熱。一個接地欠佳的單邊帶系統有時也會導致「熱麥克風」,操作員在每次將麥克風靠近嘴唇時會實際收到無線電波的灼燒。拙劣的接地也會在發射單邊帶無線電機時導致模擬式撥號器具動作異常、自動導航系統表現反常,有時也會燒毀裝在船上的海事電子裝備中的小型集成電路零件。說得足夠了吧?
表面區域:對海事無線電與LORAN應用來說,一個良好的無線電頻率接地系統會在吃水線下組成至少100平方呎的金屬表面?,F在我們知道您在讀到這一段落時會從椅子上跳開,但是不要被嚇到。仍然有許多水下金屬可供我們連接以其能夠在吃水線下達到如此面積的平衡點。在帆船的應用時,被覆玻璃纖維的鉛質龍骨會是絕佳的表面區域接地物。較困難的部份是如何連接到鉛質龍骨或龍骨螺栓。
在其它的海事無線電設備安裝中,不銹鋼槽、銅質水壓線、船殼全體、以及接地屏,對組成接地平衡點系統都有幫助。
在船殼翻過來的時候,船只制造商有能力加上絕佳的接地系統。質輕的銅網是提供良好的平面區域接地系統的最佳途徑之一。在制造船殼的時候,銅網可以覆蓋在玻璃纖維夾板的里層。薄的銅箔也可以用在船殼的制造過程里。即使是鞏固水泥船殼的金屬網架也可以作為非常好的接地平衡點系統。
銅箔與地網在大多數的海事無線電器材代理商及經銷處皆可購得。地網與銅箔的厚度并不重要---最普遍的銅箔一般也只有一至四個密爾單位的厚度,一卷約三吋寬---大約是您所想要的任意長度。銅質的窗幕也可以派上用場(如果找不到時)---再聲明一次,厚度并不重要。無線電頻率的能量是散布在這個導電平面的最外層,稱為集膚效應,減少了對地材質厚度的需求。
既然接地用的銅箔與地網相當昂貴,大多數的船只建造者多會損省去此一到接地手續,并由顧客在船只建造完成后自行提供。這實在是很慚愧的事---在制造船殼的時候本是很容易的一件事,船只造完后卻是相當困難。
銅箔與地網并不是真正的需要與海水接觸才能建立接地系統。無線電頻率的能量非常容易穿透玻璃纖維,因此一道隔離的接地系統與接到海水的系統一樣都能發揮相同的功效。鉛質龍骨覆以半吋厚的樹脂也能良好地工作著。任何接地系統以電容性的方式與海水耦合,皆能被海水本身增強其接地效能。
發展無線電頻率應用的接地系統(與DC直流線路相對)需要所有地線的連接點用銅箔編織在一起。圓形的接地討導線不能使用。導線實際上像是某些無線電特定頻率的電感陷波器線路會被視若隱形以作為耦合您的無線電機組至您的接地系統的有效途徑。的確,銅箔必需從吃水線下的接地系統鋪設以直接接到每一臺低頻與高頻的無線電機組去。這種方式在鋪設銅箔時雖然看似難以克服的問題,但與導線不同的是,銅箔本身可以被處理的很好,即使是在很緊密的地方。銅箔可以輕易的焊接到吃水線下的接地系統,然后接上船殼邊的NAV電臺區域。它可以密封在船殼里、漆上油漆、黏上膠、或甚至于隨意放置船殼邊。銅箔本身也可以彎折以配合90度的彎角。如果銅箔必須穿過小孔,也可以將其滾卷成不是很緊的形狀再穿過小孔。避免卷成會抵消無線電振蕩頻率的同心圓,越平坦越好。
有幾項需要細心處理的海事無線電機組裝設技巧可以讓銅箔附著在艙口蓋下方或船殼邊。幾乎任何一種都可以動作,再高的電壓加諸接地銅箔也幾乎沒有危險。布置在船殼內的接地銅箔以及您的全套接地系統,同樣也不會實質地改變您的侵蝕暴露程度至海水。當有不同材質的金屬浸蝕的問題。接地系統并不是真的浸入,它的耦合作用是電容性的。 電解作用是另一種解侵蝕的形式,漫布的電流在海水中會開始吃掉水面下的金屬。自接地系統獨立出來的12伏特電源系統的良好接線技巧可以減輕電解作用。
現在讓我們回頭過來找尋吃水線下的接地系統漫延出來的三吋寬銅箔所要停留的地點。大多數的Loran、FAX、以及海事用的單邊帶無線電機組制造商不會提供簡單的途徑以連接接地銅箔至其機組的背部。最好的方法則是將銅箔拉到電子器材的背部。再以既有的薄金屬片螺絲作緊密的連接。在有螺絲帽與墊片的接地柱螺栓,更好的是---將銅箔拉到接地柱螺栓,銅箔尾端折疊數次以增加強度,然后在上面打一個洞,再作連接。千萬不要只是用小小的跳線來連接銅箔與無線電機組而討導致全功盡棄。在無線電頻率上您的接地系統會因此而導致「微弱連接」。
我們通常將多余的銅箔折疊在連接的電子器材背后,這樣才能在移動器材做維修保養時還能讓銅箔連接在上面。如果您將彎曲的部份放在正確的地點,銅箔會在器材移回原位時回復其原來的自然折疊狀態。要注意接地銅箔的尖銳折角---它們能夠穿透電線的塑料保護層。確認帶有電壓的紅與黑線不要磨擦到接地銅箔的側面。
我們通常在海是電臺里將所有的器材以銅箔接地。這將會包括風速與航速器材、領航控制盒、Omega、Loran、單邊帶、雷達、VHF、以及任何會亮燈的器材外部機殼。您為中央電子器材提供更多的接地,您的散布射頻問題就更少。
接地銅箔也必須夠拉到遠程的天線調諧器。這會包括您的Loran天線設立上的天線調諧器以及與電子器材咫尺之遙的AT-130單邊帶天線調諧器。這些調諧器可能會一直安置在船尾,加長了接地銅箔的連接長度。最好是從地線來源直接接到調諧器,不要像圣誕樹燈飾一樣的一路串接過來?,F在想象有一條接地銅箔自龍骨螺栓接到電子器材,第二條接地銅箔自船尾的龍骨螺栓接到單邊帶天線調諧器以及架設于船尾的Loran鞭形天線。這些調諧器的接地線路是任何可靠的通訊操作型式所必須的。如果您試以IC-M710單邊帶無線電機搭配沒有接地的AT-130遠程天線調諧器,您所冒的風險不但是燒毀器材,更有可能因散布射頻而損壞船上的其它電子器材。如果不容易從中控臺布置接地銅箔到吃水線下的船尾地線來源,那就另尋途徑。一定要做!
您也可以藉由延著銅箔布置路線增加實質的金屬物,取得額外的接地平衡點表面區域。使用不銹鋼管鉗可以輕易的取得青銅裝備、水槽、銅質水壓繩、船腹幫浦閥門及銅繩、小型的水下避雷板、以及任何可以供給一些額外的水下平面區域的物品。 引擎也是吃水線下接地系統的一小部份。如果您計劃使用到槳軸及推動器做為額外的接地平衡點,您可能需要一把刮刷。因為變速箱里充滿著油脂,而油脂本身并不是一個良好的導體,刮刷以取得接地及控制侵蝕程度則是另外一個方法。在快速汽艇上的那些大「輪船」還是可以取得一些良好的平面區域。
我們還是建議您取得那些固定標準船具螺栓。借著將船具本身接地可以在船身內規劃出一片保護的區域,以防止近導或是直接的雷擊。因為雷擊是完全不可預測的,良好的接地技巧可以對保護區域內提供一些額外的安全性。雷擊若打在沒有接地的船具上會在支索之間造成放電,這和兩個金屬物非??拷鼤r的小型尖端放電效果一樣。良好的接地系統則會將大部份的雷電能量導引釋放至海水,將船上乘客看成地線而保護著。 安裝接地系統在高者雷電活動區域應該征詢當地的海事雷電專家,他們發展出一種特別的釋放「按鈕」裝置,可以讓鉅大的雷電能量安全地導引釋放至海水去,而不致于將船殼炸掉或是將鉛質龍骨炸出一個大洞。
鉛質龍骨和鐵殼的帆船船員都可以很輕易的獲得良好的接地平衡點。如果可以看到龍骨,只要在螺紋上面鎖上一個螺釘帽就可以固定住接地銅箔。我們通常會封住此一接點以避免船底污水的腐蝕。當地的海事雷電專家同時也會建議將鋁桅連接到龍骨螺栓上以保護不受雷擊。連接鋁桅到龍骨螺栓的導線必須平順、直接、沒有尖銳的折角,以有效的通過雷電能量導引至水下的船體。再聲明一次,請征詢當地的海事雷電專家。 鋼質船身的船只只要刮去船身上面的保護鍍模就可以很容易的接上銅箔,造成低阻抗的良好表面區域接觸。同樣地,請完全封住其接點。非金屬船身及龍骨的船只需要有好幾碼長的銅箔才能在吃水線下或任何地方連接大型的槽桶以鋪設接地表面。
總結:如果您遵照這些步驟,您就擁有全球都能收到的強大單邊帶無線電訊號。好與不好的接地系統之間的差別和收訊一樣地在發訊時就能輕易的辨別。既然您的接地平衡點實際上是完整天線系統的一部份,請和架設白色玻璃纖維鞭形天線或絕緣的后支索一樣的付諸相同的住注意力對講機。
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