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收音机天线不是越长越好!全波长天线和半波长天线,其实都不如1/4波长天线

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玩收音机远距离接收,或是追求更好接收效果的朋友,大概率都纠结过一个问题:天线是不是越长越好?
很多人认为波长越长,接收信号面积越大、灵敏度越高。于是努力拉长天线,从半波长做到全波长,希望得到更好的效果……

真相并非如此!在常规接收场景下,一根单极天线,不管是半波长(1/2λ)还是全波长(1λ)天线,综合实用性、匹配度、接收效率,通通不如1/4波长(1/4λ)天线。

注意!这里讨论的是单极接收天线——收音机的拉杆天线,室外常用的矿机长天线,都是单极接收天线。

天线其实很难懂,比如下面这个图。但我这篇文章会尽可能讲的简单一些。
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一、天线性能的核心,在于能否“谐振”

无线电天线的核心工作逻辑是谐振+阻抗匹配,不是单纯拼长度。

天线只有进入谐振状态,才能高效捕捉空中电磁波。只有阻抗匹配,信号才能无损输入收音机。如果不谐振不匹配,天线就是一根普通导线,大部分信号会被反射、损耗,留不住有效信号。

而我们日常收音机的拉杆天线、外接长天线(底部接机器、顶端悬空、靠地线成像),有一个谐振规则:

只有1/4波长的奇数倍,如1/4λ、3/4λ、5/4λ……,才能做到谐振、低电抗!而1/2波长、全波长,无法谐振!
但是,3/4λ以及更长的谐振天线,辐射方向图会发生分裂,水平方向存在接收零点,并不适合广播接收,只有1/4λ天线为性价比最高的实用接收天线。


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以我们最常用的FM广播(87.5-108MHz)的最低频率87.5MHz为例:

1/4波长≈85cm
1/2波长≈170cm
全波长≈340cm
所以对FM收音机来说,最标准的拉杆天线长度,应该是85cm。

到这儿可能有的朋友就要说一句,为什么有的收音机,特别是一些老收音机,它的天线都在1m以上呢?其实很简单:那是接受短波用的,对于短波来说,你的收音机拉杆天线的越长越好。
二、为什么单极天线1/2波长不如1/4波长?

1. 无法自然谐振

先看1/4λ单极天线,从馈电点出发的入射电流,和折返回来的反射电流,到达馈电点时相位相同,直接相加叠加,发生串联谐振:馈电点电流最大,电压最小。

再看1/2波长单极天线,电磁波从底部馈电点跑到顶端再反射回来,反射回来的电流,和出发的入射电流,相位正好差180度。两个电流大小几乎相等、相位相反 ,不仅不能谐振,而且会互相抵消。馈电点电压很大,但电流变得很小,能量送不到收音机。 再说的简单形象一点:就像推一个小车,1/4波长相当两个人同时往一个方向推车;1/2波长呢,就是一个人往前推,另一个人往后拉!


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2. 阻抗严重不匹配,信号大量反射

1/4波长天线馈电阻抗约37Ω,可以很好的匹配收音机的输入阻抗,信号几乎无损传输。

而1/2波长单极天线,馈电阻抗飙升至几百欧,和设备完全不匹配。就好比水管口径严重不符,粗管子后边接了个很细的管子,水流(信号)进不去,大量被挡在外面反射掉。

3. 长度冗余,只会增加干扰,不增加增益

过长的导线还会拾取更多环境杂波、工频干扰,产生多余驻波,放大底噪杂音。

全波长天线道理也是这样。因为它更长,更是“鸡肋中的鸡肋”。

三、2点补充说明

第一,有半波长天线么?当然有!偶极半波长天线就是很常用的天线。但那是偶极天线,和我们讨论的单极天线不是一回事。

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第二,中波天线越长越好吗?一般来说是这样!因为,在远不到谐振长度的前提下,天线越长,拾取的信号电压就越高。所以在架设中波天线的时候,都是尽量的越长越好。因为中波的1/4波长,在46米到142米之间,业余天线是很难达到1/4波长这个长度的!.

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