《业余无线电从零开始》第九章第二节:短波天线落地,先选对类型,再剪到谐振
第九章 B 类 · 短波与 HF 频段
第九章第一节把波长、功率、传播这三笔账算完了,也量过窗台能伸多长,可算出来是一回事,天线立不立得起来是另一回事。短波天线翻来覆去就那么几类,难的不是剪线,是先选对。架在野外还是楼顶、有没有第二个固定点、手里是拉杆还是电线,选错了后面剪得再准也白搭。同样一根 20 米段偶极,架在两栋楼之间和草地上,要几个人、花多少时间,完全不是一回事。
你要是在野外,别一上来就琢磨八木;你要是在阳台,也别指望拉一根全尺寸偶极出去,天线没选对,努力都白费。
先看你在哪儿架
如果是野外架设,那么首先需要考虑到便携,而野外便携这一块,最省事的是伸缩振子,也就是俗称的拉杆天线,常见两种。一种是 GP(Ground Plane,垂直振子加地网),一根拉杆竖起来做四分之一波长,底下铺几根地网;另一种是正 V,两根拉杆从馈电点往上斜开成 V 形,馈电点在低处。这两类收起来一米多,到了地方十几分钟能架好,一个人就够。GP 和正 V 的振子一般是不锈钢材质,也有铝合金材质,收在包里一米左右,到了地方一节一节抽出来,抽到刻度那个位置就行,如果没有刻度的,那么根据每节的长度也能估算到。相对天线来说,正V所需要的支架收起来比天线收起来都长,还重。
第二档是电线加巴伦的倒 V,或者端馈,或者带天调的长线。这些都要支点,一根杆、一棵树,或者两棵树之间拉一条线;偶极要两头都有地方,还得两个人,架一次三四十分钟。好处是尺寸做足、效率高,坏处是挑场地。
最后一档才是短波八木。八木要塔或者粗杆、要旋转器、要定向,20 米段三单元,最长的那根振子两臂加起来 11 m 上下,转起来要十一二米的空地,架一次半天,另外如果是多波段的八木,尺寸、重量将会更大,更重;所以除非你有楼顶、有帮手、有长期打算,否则野外带八木不划算,这里也不展开介绍。
楼宇这边分三处。阳台一般用缩短 GP、鱼竿天线、圈型(小环)和框型(方框),外伸两三米到五米,效率低是低,做 FT8 和守听够用,9-1 算过这笔账。两栋楼之间如果有条件,架端馈或者长线,20 m 到 30 m 一条线拉过去,先问物业,也得对面那栋楼同意。楼顶最宽敞,多波段 GP、多波段正 V 或倒 V 都放得下,少数条件好的才上多波段八木。
看完这张表,你再看看支点形态。顶点式是倒 V,要一个高点加两根末端地钉;底座式是拉杆 GP 和正 V,要一个稳的底座,正 V 还要两根末端地钉;单点斜拉是端馈和长线,只要一个点;两点水平是偶极,要两个点。再看净空,偶极要总长加两头各十六分之一波长,20 米段 12.7 m、40 米段 25.4 m,倒 V 收到 7 m 上下就够。最后看时间和人,如果你准备上大尺寸八木天线,江湖规矩,毛肚先整起。
拉杆振子:GP 和正 V
拉杆天线的长度靠拉伸调,不靠剪。四分之一波长是 71.5 除以频率,20 米段 5 m,15 米段 3.4 m,10 米段 2.5 m,你拉的时候照这个数,或者看杆节上的刻度;同一根拉杆在不同波段长度不同,换段要重新拉。它是细杆,风一大就弯,架的时候别拉满,留一节在下面。
GP 就是垂直振子加地网。20 米段用 5 m 拉杆做振子,底下至少铺 8 根 5 m 的地网,能带 16 根更好,4 根是下限;垂直天线的仰角低,往两三千公里走比同高度的偶极占便宜,代价是效率靠地网撑着,地网少了、短了,功率就在脚底下发热。40 米段要用 10 m 拉杆,野外很少有人带,常见的是两米多的加感短 GP,效率掉得厉害,通国内可以,打远别指望。
正 V 是两根拉杆从同一个馈电点往上斜开,夹角 90 度到 120 度,馈电点装在底座上并安装在三脚架上。20 米段两臂各 5 m,一副正 V 就是两根 5 m 拉杆加一个底座;5 m 的拉杆在 45 度是纯悬臂,自己撑不住,所以末端必须在巴伦上或者支架顶端上拉一组风绳落地,支架底座加地钉就是三个锚固点,风绳要拉紧。这副它不需要地网,收放比 GP 多花几分钟;夹角 90 度上下、底座升到 3 m 以上(也需要看波段),馈电点阻抗才接近 50 Ω,压在 1 到 2 m,地面的镜像会把阻抗往下拉,驻波到 1.5 上下,另外拉杆正V由于自身重力影响导致两臂振子呈现弯曲状态,所以夹角以张紧后的实际角度为准,测量也需要按照实际架设完成后再测量。
拉杆类天线的好处是快,坏处也是快,振子细、带宽窄、风一大就晃,只适合临时架设。真想长期用,还是得回到结实可靠的天线类型,下面就从电线偶极讲起。
电线偶极,先算跨度再动剪刀
这一节剪的是电线做的半波偶极,两臂各一根导线,中间馈电,加一个 1:1 的扼流巴伦。拉杆不用剪,长度靠拉伸;八木不用剪,尺寸出厂就定死了。选它是因为便宜、能剪、剪坏了接一截回来还能用,缺点是要两个固定点,还要先剪到谐振。这一节拿水平偶极当基准算,倒 V 是它省掉一个固定点的变体;它最常见的位置是楼顶两角、两棵树之间、两栋楼之间,草地上没有现成的固定点,就自己立两根杆。
动剪刀以前先做一遍可行性审计,一共六个条件需要考虑,一条不满足就别急着剪线。第一条是跨度,你先量,20 米段偶极总长 10.1 m,40 米段 20.1 m,15 米段 6.8 m,10 米段 5 m;这还是净线长,两头各要离墙、离树、离金属杆十六分之一波长,20 米段 1.3 m、40 米段 2.65 m,实际要 12.7 m 和 25.4 m 的空。第二条是固定点,两头能不能拴牢,树、杆、女儿墙、阳台栏杆都算,拴在别人的树和对面楼的栏杆上不算。第三条是高度,两级要分开,四分之一波长只是能架起来的下限,这个高度电波往天上打,通近距和国内;要低仰角得架到半个波长,20 米段 10.6 m、40 米段 21.1 m,野外基本做不到,够不够先量。第四条是馈线怎么引下来,中间馈电点下面要有走线的路,别横穿人行道。第五条是人,两个人最稳,架一次三四十分钟(含吊线)。第六条是周边,头上和两边有没有电力线,杆子倒下来的范围里不能有电线,人行道和帐篷区要避开,楼间架设先问物业。那要是过不了呢?看是哪条卡住:跨度不够,先退到倒 V,实在不行用加感缩短;只有一个固定点,退到端馈;高度不够,退到 GP 或者垂直天线;最后才是长线加天调。
六条都过了,你再动剪刀。审计这一步花十分钟,比剪错了再接回来省事(接一截的接头,电阻和强度都不如原线,并且也不安全)。半波偶极的公式是 143 除以频率,40 米段 20 m 上下、20 米段 10 m 出头、15 米段 6.8 m、10 米段 5 m 上下,0.95 的缩短系数已经把端效应包进去了。照着它剪方向不会错,可架上去以后还得再校一次,地面、树、金属栏杆都会把谐振点往下拉,架到人能够着的位置掉个百分之一二是常事,所以第一刀按公式留长 2% 到 3%,20 米段多留 20 到 30 cm,40 米段多留 40 到 60 cm。
量的时候不能拿眼睛看,有天线分析仪最好,从低到高扫一遍,驻波最低的那个点就是谐振点;没有分析仪就用驻波表,在你要用的三个频点上各量一次,看哪一个最低,估也能估出来。谐振点落在目标频率下面说明振子长了,你就剪;落在上面说明短了,只能加一截回来,或者把末端折返的那段放开。剪多少有个换算,长度少 1%,频率高 1%,14 MHz 的偶极剪掉 10 cm,谐振点往上推 140 kHz 上下,7 MHz 剪 10 cm 只推 35 kHz。
省事的办法是先不剪断,把末端往回折五到十厘米,用绝缘胶带缠住,折返的那一截不参与辐射,等于把天线临时缩短;等到谐振点正好了,再把多余的剪掉。剪短了接不回去,留长了只是多一截铜线,第一次做天线的人,我建议都这么干。带宽这头要有心理准备,2 平方毫米的铜线在 20 米段上,驻波 2 以内的带宽只有两三百 kHz,14.0 到 14.35 这一段你不可能通吃,得先想好主叫放在哪一头。
线材和附件别省。15 W 的功率,1.5 平方毫米的多股铜线就够,粗一点是为了机械强度,不是为了载流;野外风大,线细了会甩、会断,2 平方毫米上下比较稳。绝缘子用陶瓷或者尼龙,别拿塑料绳代替,晒一个夏天就脆了。中间馈电的地方要一个 1:1 的扼流巴伦,馈线有十几米,屏蔽层外皮上的共模电流会把方向图拧歪,接收的沙沙声也跟着起来;一副偶极的两臂必须等长,中间那块绝缘板要能吃住两臂的拉力。
振子两头离墙、离树、离金属杆,至少留出十六分之一波长,20 米段就是 1.3 m 上下,太近了会把谐振点和方向图一起改掉。挑没风的时候量,风一吹振子就晃,分析仪的读数跟着跳,你以为谐振点在动,其实是线在动;把天线挂到位、线拉直了再量,量完就别再挪位置。
最后还有一个点需要特别注意:振子导体约粗,重量就越大,振子越长,重量也越大,并且两者结合之后下坠力更大,一旦节点断裂,那这就是一根很细、速度很快、威力很大的鞭子!别说人,车都不一定能扛得住这一鞭子!
架多高,电波就往哪儿走
天线架多高,比剪多长更要紧,很多人反过来,先纠结长度,架好以后才发现电波全往天上打。水平偶极子架在地面上,地面会把电波反射上去,直射和反射两路在远处叠加,主瓣落在哪个仰角只看一个数,离地高度除以波长(这个数比剪多长更值得算)。主瓣仰角 θ 满足 sinθ 等于波长除以四倍高度,高度是四分之一波长的时候 sinθ 等于 1,θ 是 90 度,也就是往正上方打。
高度到半个波长,sinθ 等于 0.5,θ 落到 30 度;高度到一整个波长,sinθ 等于 0.25,θ 只有 14 度上下。90 度意味着电波往头顶打,电离层就在一百多公里上头,折下来落在几百公里以内,国内的近距联络、夜里的 40 米段,靠的就是这个;30 度才够得着两三千公里,再想更远得压到十几度,那就是楼顶和海边那套玩法了。
套到波段上就明白了,20 米段的半个波长是 10.6 m,野外架到 5 m 就是四分之一波长,天顶辐射;要低仰角得架到 10 m 上下,一根 10 m 的杆正好做到 0.47 个波长,仰角 32 度,离 30 度差一点,够用。40 米段的半个波长要 21.1 m,野外别说 21 m,10 m 的杆立起来都费劲,所以 40 米段在野外基本只能做到四分之一波长的高度。你在公园里找两棵树,树高五六米、间距十米出头,这个条件最好用。
所以第一根天线做哪一段,跟你手里那根杆的高度绑在一起。只有 7 m 的杆,先做 15 米段和 20 米段;有 10 m 的杆,20 米段能做到 0.47 个波长,这是最划算的一档;40 米段想要低仰角,别指望鱼竿和拉杆,得看 GP 或者等一个真正能立 20 m 杆的场地,你急也急不来。
高度不够,馈电点的阻抗也跟着变,水平偶极子在自由空间是 73 Ω,架得很高也接近这个数。可架到八分之一波长、十分之一波长这么低的地方,地面的镜像把阻抗往下拉,掉到 20 到 30 Ω,50 Ω 的机器看到两倍上下的驻波,自己就折返功率。这时候你先别急着剪天线,把杆子升上去两米,读数可能就正常了;地面也要算进高度里,楼顶量到屋面,草地量到草皮,雨后的草地和晒了三天以后的草地导电率不是一个量级(各地不一样)。
一个支点的倒 V
倒 V 是电线天线里最省支点的一种,一根杆立在中间,杆顶挂一个绝缘子,两臂各一半往两边斜下去,末端用两根地钉固定。40 米段的倒 V,两臂各 10 m,一根 10 m 的杆,45 度斜下来,末端落到 3 m 上下;20 米段的倒 V,两臂各 5 m,7 m 的杆就够,末端 3.5 m 左右。夹角做成 90 度上下,馈电点阻抗就落在 50 Ω 附近,跟同轴正好对上。两臂不必严格 45 度,凑到够长、够高就行,阻抗会偏一点,驻波 2 以内都能用(先架起来,再谈角度)。
杆子怎么立住,靠三根风绳,三根互成 120 度,跟杆子的夹角 45 到 55 度,一头系在杆子三分之二到四分之三高处,另一头打地钉。地钉斜着打,跟绳子成直角,整根打进去,钉头留两三厘米,硬地先砸眼;杆底插进土里二十厘米,或者压在石头、树根底下,别只靠风绳,三根绳长按杆高的 1.1 到 1.2 倍备,10 m 的杆每根 11 到 12 m。
风绳要选多粗?算一笔就够,风压按空气密度乘速度平方的一半算,25 m/s 的十级风,风压 380 Pa 上下,10 m 的鱼竿迎风面积按 0.2 m² 估,乘个 1.2 的阻力系数,杆顶受力不到 100 N,差不多 9 kgf。风速到 30 m/s 涨到 130 N 上下,风绳用破断力 200 kg 级的涤纶绳或者凯夫拉,地钉 30 cm 以上,算例是十级风静载,阵风一来就翻倍,绳子别省到刚好够。
倒 V 要一个高点当顶点,正 V 只要一个稳的底座,这是两者最大的区别。倒 V 的顶点好找,一棵树、一根灯杆、一根鱼竿都能用。代价是两臂往下走,末端离地近,人和狗容易碰;风绳在草地上正好是别人散步的高度,白天得挂个亮色布条。杆子的插接接口用手拧紧就行,别拿钳子,玻璃钢一裂就是一层皮撕下来;顶端挂绝缘子的地方,绳结打双套结就够,尾巴留长一点,收的时候好解。
有几件事别硬上,6 级以上风不立杆,立了也先收,一个人别去立 10 m 的杆,杆子举到一半风一吹,扶不住也放不下,最少两个人,一个扶一个拉绳。底下是水泥地插不进去,就用三脚架压住,或者靠车顶行李架绑紧,压重别省,10 m 的杆,底座上压三五十公斤不算多。收的时候倒过来,先松风绳、再放杆、最后收振子,杆子一节一节擦干,接口的灰擦掉。
垂直加地网,就是 GP
垂直天线跟偶极正好反过来,它不靠高度,靠地网。四分之一波长的垂直振子,另外那四分之一波长本来是镜像,那面镜子花不花,看什么?看土。地面导电好的时候大地就是那面镜子,导电不好镜子就是花的,功率就在脚底下那片土里发热,地网就是自己铺一面镜子。
铺多少根?看你能背多少,地面上铺 4 根效率五成上下,铺到 16 根六七成,铺到几十上百根才接近九成的理想值,但你数量越多,得到的效益增加的就越少,所以合适就行,没必要追求多。而具体影响差多少看土,湿草地和晒干的土能差好几个 dB。长度按四分之一波长剪,20 米段就是 5 m 一根,沿地面铺开、稍微埋一点都行,别盘成圈,也别几根叠在一起走,每根朝外拉直。地网用什么线不讲究,多股软线、单芯线、拆开的网线都行,15 W 的电流在几根线上分,线径 0.5 平方毫米都够(关键是接头别松)。
地网少了会怎样?一个是部分功率会发热消耗,方向图也会翘,地面导电差的时候,垂直天线的仰角会被抬起来,本来 15 度的低仰角抬到 30 度,远距那一下就没了。所以野外的拉杆 GP,你宁可少带一根杆,也要把地网带够,八根到十六根是个好用的档。楼顶的多波段 GP 也一样,地网铺在屋面上,根数按同样的量级算。要避开放水口和人走的通道,风吹地网会跑位,能固定就固定好。
垂直的效率比偶极低,但它有一个偶极没有的好处,低仰角,同样 15 W,偶极在 10 m 高往天上打,垂直在草地上往 15 度打,往两三千公里走的时候,仰角赚回来的往往比效率亏掉的多。这也是为什么海边的垂直好用,海水就是最好的地网,导电率比草地高几个数量级。
阻抗这头反而省心,四分之一波长的垂直在理想地网上是 36 Ω,接 50 Ω 的同轴驻波 1.4,失配损失只有 0.1 dB 上下,不用管。地网铺得少阻抗会变,驻波跟着变,1.5 到 2 都算正常(地网越少,阻抗越飘),别为了把驻波调到 1.1 去加一堆没用的线,真正要管的是地网根数和接头。
楼宇里用不了全尺寸 GP,就用缩短版,阳台一根 1.5 m 到 2.5 m 的加感振子,配两根 2 m 上下的地网,效率从九成掉到二三成,做 FT8 和守听可以,SSB 聊天很难。缩短 GP 的驻波能调到 1.2,但效率还是很低。
端馈、长线和天调
场地只有两个固定点的时候,端馈是最现实的选择。一根 20 m 到 30 m 的电线,一头接 49:1 的变换器(巴伦),一头拉到树上或者杆上。变换器的地端接一根 3 m 到 5 m 的地网,40 米段要 5 m 到 10 m;机器那头只留共模扼流,别两头都接地网,地网接在机器端等于没接,回流最后还是走同轴外皮,正好被扼流挡住。变换器(巴伦)可以买成品,也可以自己绕。磁环上三组线圈,绕法网上有,绕错了驻波就是调不下来(绕之前先数圈数)。它对架设的要求最低,一条线就能走,代价是对周围环境敏感,地网短了、附近有金属,驻波和噪声都跟着变。
长线加天调是最后一条路。一根线斜拉出去,天调把发射机看到的驻波调下来,好几个波段都能用;可天调不改变天线本身,辐射电阻还是那么低,效率该多少还是多少。代价还在馈线上,天调放在机器这头,同轴里跑的是高驻波,损耗比匹配时大,驻波 5 的时候损耗要乘 2.6 倍,RG-58(5 mm 粗的那根细同轴,损耗按第五章第二节的实测算)在 14 MHz、20 m 长 1.1 dB 上下,这时候变成 2.9 dB 上下,驻波到 10 乘 5 倍,20 m 的线上就吃掉 5.5 dB,比天线效率亏得还多。
所以长线配天调,天调要尽量放到天线根部,从机器到天调那一段用 50 Ω 的线、越短越好。放不到根部的就用平行馈线,平行线的损耗小,高驻波下也不怕,代价是它得离墙、离金属远一点,不然损耗一下就上去。长线也需要地网,机器这头要有一根 5 m 到 10 m 的架空地网,拖在地上、压在土里,或者接一根临时地钉都行,自来水管别指望,接头里有生料带、整段还可能是塑料管。
能用偶极就别用长线,能用倒 V 就别用端馈,长线的好处是快和轻,效率就别指望了。
上一篇《短波入门:B 类、HF 频段和那张传播图》;下一篇把天线接上机器,讲第一次短波通联怎么喊,在哪个频点、怎么呼叫、日志怎么记;系列全部篇目收在《业余无线电从零开始》目录。
本文依据波长与天线长度沿用第三章第十五节、第五章第一节(半波偶极 143/f、λ/4 垂直 71.5/f,0.95 缩短系数已含);架设高度按真波长折算(λ/4=75/f、λ/2=150/f),仰角按地面反射两路叠加的主瓣关系 sinθ=λ/(4h) 估算,属理想地面近似;GP、正 V、倒 V、端馈、长线的分类与适用场景按作者 2026-11-07 的口径整理,拉杆振子长度按伸缩节调、不剪;地网根数与效率、土壤湿度对垂直天线效率的影响为业内经验量级(参照 ARRL 天线手册的量级口径),不作精确值;同轴高驻波附加损耗按 (1+Γ²)/(1-Γ²) 近似折算,匹配损耗沿用第五章第二节实测值以 √f 折算;驻波判据沿用第五章第二节与第七章第一节已发布口径;防雷、接地、打孔与风压口径沿用第五章第三节、第七章第三节;缩短天线的效率沿用第八章第一节、第九章第一节已发布口径。文中 15 W 是 B 类在 30 MHz 以下那一档的口头说法(条文写的是小于 15 瓦),实际开台以执照载明的频率与功率为准。更新时间:2026-11-07