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文檔簡介

1、天調(diào)使用與天調(diào)的損耗作者:bd2bh如果天調(diào)就是有些人說的“駐波吃掉吃掉,功率吃掉吃掉”,那么你看所有的艦船上用的垂直天線、L型、斜拉等,包括移動天線,哪一個天線不使用天調(diào)?他們可是基本上靠一根天線打天下,在規(guī)定的范圍內(nèi),什么頻率適合工作,就去什么頻率工作,而且基本上都是越洋通信,除了海平面的良好導(dǎo)電性之外,hf天線并沒有特殊之處,就是靠天調(diào),這就是事實。1、以前曾探討過,教科書上把自動天調(diào)叫做“天線根部調(diào)諧器”,意思是需要把天調(diào)直接接在天線上工作的。簡單地將就是通過L,C集中參數(shù)匹配,調(diào)整天線的諧振頻率(一是要調(diào)整天線的諧振,二是進行阻抗匹配),通過加載(電感、電容,阻抗匹配),人為地改變天

2、線的電氣長度,從而達到使天線諧振的目的。2、為什么強調(diào)atu放到天線的根部,通俗地說就根部加載(感)的一種天線形式(無論單極、還是雙極天線)。與天調(diào)放在室內(nèi),通過十多米的同軸電纜對天線進行調(diào)整的原理和概念是完全不同。后者發(fā)射機與天調(diào)雖然完成了阻抗的匹配的任務(wù),但是天調(diào)到天線仍然沒有諧振、匹配,類似調(diào)諧方式天線還是無法諧振、匹配。因為天線無法改變長度,而天線的諧振頻率跟天線的長度密切相關(guān),這是不爭的事實。ATU-天線根部調(diào)諧器:通俗地說天線長了需要增加電容,短了就增加電感,抵消天線阻抗中的感抗和容抗分量!當(dāng)然根部加感,與中部加感和天線末端加感相比,效率要低一些,但總比天線不匹配要好的多。3、天調(diào)

3、好不好,有沒有用,世上討論了許多年,但是發(fā)射機配備天調(diào),作為天饋系統(tǒng)總是不斷推陳出新,可能爭論也會繼續(xù)下去。天調(diào)放在室內(nèi),也不是一點用處沒有了,只是損耗會大些。我能看到的資料有一種說法是,室內(nèi)型天調(diào)也就是一種高頻變壓器,電容基本上是不會消耗多少功率的,相反天調(diào)(線圈)發(fā)熱就說明功率有一部分變成了熱能,產(chǎn)生了損耗,而沒有通過電纜把全部能量輻射出去。我們可以做一個實驗,用兩個型號形同的功率表(假設(shè)兩個準(zhǔn)確度一致,沒有誤差),去調(diào)整一個vswr 10:1 的1/2 波長dipole 天線。如圖所示:我們會發(fā)現(xiàn),即使在10:1的駐波情況下下,swr1與swr2相差并不是很大;swr1體現(xiàn)的是發(fā)射機的輸

4、出功率;swr2是經(jīng)過天體之后輸出的實際功率,swr1與swr2差反映的是天調(diào)的損耗,也就是7%左右,駐波更小的情況下,可能天調(diào)的損耗僅僅在3%!要知道,現(xiàn)實是天線、饋線、絕緣材料、地面和周邊物體的損耗可能遠遠大于這7%的功率!同時,發(fā)射機在swr大于2-3以上時,為了保護末級功放功率可能自動將地25-50%以上!因此我們?yōu)槭裁床挥锰煺{(diào)呢,為什么不讓機器輸出93%的功率,又不讓機器燒毀呢。4、用事實說話:任何器件都不是無功耗的超導(dǎo)體,天調(diào)雖有一定的損耗,但是也是必不可缺少的東西。特別是對一些有trap的多波段天線,也許你喜好cw,調(diào)整好地天線在1:1swr, 可是到了ssb頻率的中高端swr會

5、高達5:1!我們是否需要一個波段假設(shè)兩個八木天線,而拒絕使用天調(diào)呢?-一句話,只要是全尺寸的天線,應(yīng)用天調(diào)損耗小的你幾乎可以忽略不計(不忽略的話,也可以不用,這不是廢話)。有的人總認(rèn)為天調(diào)是個騙子,騙發(fā)射機滿功率輸出,結(jié)果功率都損耗在天調(diào)上了。其實當(dāng)你用enec等模擬現(xiàn)實環(huán)境測試天線時,你發(fā)現(xiàn)損耗大的主要問題一是饋線,二是地面,三是天線本身(縮短、效率、架設(shè)高度等等),最后才是微不足道的atu.5、mono ANT單波段天線最好還是調(diào)整天線把,諧振天線自我感覺好些,也就是說“效率高些”( >7%?),因為天線畢竟有一定的損失,特別對qrp用戶來說是需要考慮的。6、一根天線覆蓋hf段,使用

6、天調(diào)。一是要用ladder line,平衡高祖抗饋線;二是天線電氣長度即便移動使用也至少不要少于1/8波長;。三是必須使用天調(diào)的話,線圈做的粗些,Q值高些為好;四是地網(wǎng)講究些。其他略.。 (第六)說了這么多,好像與天調(diào)無關(guān),其實話說回來,細(xì)節(jié)決定成敗,其他想到了,做到了,mobile、戶外應(yīng)急等城和,天調(diào)是不會虧待你的。如果還覺得天線效率不高,就是上述一大堆的問題你需要解決了,但是損耗決不是天線吃掉了,切忌!天調(diào)自身損耗不高,那么功率都到哪里去了1、 再說天調(diào):天調(diào)只是連接在電臺與天線之間的一種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)-起到阻抗匹配的作用;如果天調(diào)直接連接到較短的垂直天線,7、12、15m等(長)線天線,

7、或者雙極天上,那么天調(diào)的除了阻抗匹配外,其實是通過根部加感、加容調(diào)整天線的諧振頻率。這就是天線調(diào)諧器的基本原理了。2、天線輸入阻抗:天線阻抗對天線的頻率很敏感,隨頻率變化而變化。我們知道天線并不一定非要1/2波長才能發(fā)射電波,只不過此時天線阻抗較低,等于發(fā)射機的輸出阻抗。一旦發(fā)射機輸出阻抗與天線之間阻抗進行了1:1的匹配,發(fā)射機輸出功率就會最大,天線輻射出的功率也會最大;如果發(fā)射及和天線阻抗不匹配,天線失諧就會降低輻射效率。我們??吹降孛?、車載、艦載及航空短波移動電臺中一般都使用的是電小天線時,經(jīng)常會用的長度為1/8、2/8(1/4)、3/8、4/8(1/2)、5/8、6/8(3/4)波長之類

8、的“短天線”,其阻抗都變化都很大,但利用的是它相對較好輻射效率和較低發(fā)射仰角。就端饋天線而言,除了1/4波長天線基本能接近發(fā)射機阻抗,自然諧振外,低于1/4波長的天線阻抗都很低,而大于1/2波長的天線雖然能諧振,阻抗又很高。為了達到與發(fā)射機50歐姆阻抗匹配的目的,就必須使用天調(diào),改變阻抗配比。3、天線的效率:天線效率表示天線是否有效的轉(zhuǎn)換能量,是天線重要參數(shù)之一。效率除了跟天線的長短相關(guān)外,天線的射頻效率,還由天饋系統(tǒng)中的熱損耗、介質(zhì)損耗、感應(yīng)損耗(懸掛天線的設(shè)備及大地的感應(yīng)損耗)決定,因此不能全部變?yōu)殡姶挪ㄝ椛涑鋈ァ?、天調(diào)自身損耗不高,那么功率都到哪里去了。天調(diào)雖然可以通過集中參數(shù)的調(diào)整,

9、讓我們從發(fā)射機端看(天饋系統(tǒng))已經(jīng)匹配了,但事實上是天調(diào)到發(fā)射天線間仍然沒有匹配,因為我們一般使用使用的都是駐波天線(即諧振天線,跟頻率有關(guān)的天線;行波天線“駐波比”跟頻率基本無關(guān)),天線失諧自然不能很好的輻射功率。只有這時才需要使用天調(diào)改善匹配狀況。天調(diào)可以讓發(fā)射機冷運轉(zhuǎn)、保持功率最大輸出。根據(jù)能量守恒的原理,先是天調(diào)損失了一部分功率,大部分還是損耗在天調(diào)到天線的饋線上,其余的損失在天線自身的效率上。由于失諧天線的轉(zhuǎn)換率較低,能真正輻射出去的就自然減少了許多,沒有輻射的能量都轉(zhuǎn)化成為熱量消耗掉了。所以我們經(jīng)常能看到寬帶等天線(雙極天線)都使用損耗比較小的平行饋線;沒有辦法使用全尺寸天線的情況

10、下,天線諧振問題(加載)盡量在天線上進行,比如中部、遠端和增加電容帽等形式,以最大限度地提高天線的輻射效率。目前,天調(diào)由于技術(shù)的原因只能在根部加載,進行阻抗匹配。需要記?。憾烫炀€,一副天線靠技術(shù)手段調(diào)諧,達到較寬頻率覆蓋的目的,就意味著犧牲效率。實在要用的話,只好在頻率范圍和效率上找平衡。最后要說的是,天線調(diào)不是不能用,也不是可有可無的東西,關(guān)鍵看我們怎么用,用在何處。自動天調(diào)很重要:用好了,他能讓我們最大限度地提高天線的適用范圍,最大限度地提高天線的效率,關(guān)鍵的時候最能體現(xiàn)atu的快捷、(辦事)效率和溝通的成敗。三:如果仔細(xì)看上面的文章,我們會發(fā)現(xiàn):其實天線的阻抗是跟天線的諧振頻率密切相關(guān)的

11、;無論2.4m還是6.9m長的天線,看你使用在那個頻率;頻率變了,阻抗也在隨之變化;另外,要想對天線進行合理的調(diào)諧、匹配,你必須知道當(dāng)前長的的天線處在波長的什么位置,如:<1/4波長,>1/4波長;=1/2波長,>1/2波長同時,注意天線電抗處于什么狀態(tài),如:高阻感性區(qū),高祖容性區(qū);低阻感性區(qū),低阻容性區(qū);通俗地講,就是天線長了需要增加電容,太短了需要增加電感,從而抵消電抗分量(上面我已經(jīng)提到過);當(dāng)然對于波長等數(shù)千歐姆阻抗,遠低于乃至波長的電小天線單元的饋電,一般的,型天調(diào)好象都很難調(diào)整,也就是大家常說的天線駐波調(diào)不下來。怎么解解決:如果你分析過自動天調(diào)的調(diào)諧原理,你會發(fā)現(xiàn)

12、,除了需要檢測正、反向功率,計算駐波,相位等必要條間外,對天線落在高阻區(qū),還是低阻區(qū),是使容性,還是感性需要有個邏輯判斷:太高,特別地的阻抗,超出天調(diào)的調(diào)諧范圍,首先必須進行粗調(diào):就是:事前接入一個:或者:的阻抗匹配器,進行阻抗的初步調(diào)諧,然后接入天調(diào)的、型網(wǎng)絡(luò)細(xì)調(diào),將電壓駐波比調(diào)至最低。理論上進行了粗調(diào)之后,一般的型電路是沒有死調(diào)諧區(qū)的,但是特別是一些自動天調(diào)電感、電容都是按照二進制進行排列的,步進不可很無限分的很細(xì),因此還是有死諧區(qū)的;天調(diào)打開后蓋,先看線圈是否夠粗值是否夠高,這樣才能降低自身的功耗;二是看線圈、電容分別有多少;差的一般的電感、電容;好點的個;分別由單片機驅(qū)動繼電器對電感、

13、電容進行排列組合。了解的原理,你可以對天線進一步的了解;了解了天調(diào)的檢測、判斷原理,你可以對天線進行正確的匹配和調(diào)諧。 天調(diào)、天線、巴倫, etc1) 第一種情況看你天線如何拉:比如是T型,還是L型,如果從2樓拉到6樓,那么這兩種都是頂部加載(電容帽)的垂直天線的一種,其電氣長度為22m=10+12m(約4層樓的長度)。2)第二種情況,天線為dipole天線的一種,44米天線,半波長為22米,天線輻射體長度也為22米。3)分清楚兩種不同類型的天線之后,你會發(fā)現(xiàn)第一種情況接atu(有良好的地),他在80m為1/4波長,40米為1/2波長,20m約為1個波長;第二種情況,也基本類似。但天

14、線需要接入1:4巴倫+atu. 第一種情況天線肯定要貼近樓體向上拉,垂直天線最忌諱周邊的建筑物的影響,不僅失去了一半的輻射方向,同時因為天線的整體大部分沒有高出環(huán)境的障礙,所以沒有發(fā)射仰角,不會有什么好的效果,距離樓體很近也會引入很大的干擾電平;第二種情況,要取得好的效果要看你水平振子距離露面的基本高度。3)平衡饋線也好,同軸電纜也好,接入巴倫的目的是讓傳輸線最大地傳遞功率,而又不能讓饋線輻射電波,接收不引入外界干擾。有個很明顯的例子,比如我們經(jīng)常用的dipole天線,當(dāng)天饋系統(tǒng)正常的時候,噪音很小,而如果你只將天線輸入端的芯線或者屏蔽層單獨接入電臺的時候,你會發(fā)現(xiàn),突然“信號”增大了許多,因

15、為常用巴倫基本上都是直流短路的,此時天線的饋線都成了天線的一部分(50歐屏蔽層電纜也是如此),天線就變成了第一種情況中的垂直天線了,能說明天線此時反而變好了么。p,s 一些人在試驗應(yīng)用自動天調(diào)驅(qū)動的天線的時,特別是1:4至平衡饋線轉(zhuǎn)換時,很少在天線的架設(shè)、調(diào)試和技術(shù)細(xì)節(jié)等上面找原因,就說天線差、不成功。 其結(jié)論是,還不如我直接將天線的一端直接接入天調(diào)-也就是長線(單極)天線的的效果好!(因為“信號”雜訊多了)  4)一句話:d.p天線(雙極天線),包括一些平衡輸入的天線,用平衡饋線饋送時,天調(diào)的位置基本上跟室內(nèi)外的位置無關(guān)。但注意阻抗、不平衡-平衡的轉(zhuǎn)換。平衡饋線因為沒有屏

16、蔽,引入的時候需要遠離金屬物體的影響等;單極天線和用天調(diào)調(diào)諧的雙極天線時,天調(diào)一定要放在天線的根部(屬于根部集中參數(shù)加載形式天線),這樣才能發(fā)揮天線、天調(diào)的作用,最大限度地提高天線的效率。(室內(nèi)性的同軸天調(diào)不是沒有作用,只是效能有限,修正基本諧振的天線還是無大礙的)天調(diào)直接接天線等于人為調(diào)整天線的諧振長度(L,C),室內(nèi)同軸天調(diào)只能調(diào)整阻抗的匹配,天線本身仍然沒有諧振,如果說諧振了的話,天調(diào)至天線的饋線也參與進去了,其效果和效率能提多少?功率在芯線和屏蔽層間吞吐, 真正天線輻射出去的就很少了,尤其同軸電纜天饋系統(tǒng)寬帶使用情況下,這也是很多人感覺天調(diào)無用,吞噬功率的原因。-還不如atu+7m長線

17、。個人認(rèn)為戶外活動一般都是以低功率為主,特別是一些QRP。因此無論你車載100w設(shè)備,還是小設(shè)備,一根天線打天下的話,線天線的物理長度最好在25英尺(7m6左右)。同時,最好不要用各種加感,折合定形式縮短天線的實際(全尺寸天線)長度。如果7m長的魚竿也沒有,那么最好采取線形加載的方式,就是等距離螺旋繞制。線形加載還有一種就是s型折合的方式。一些地端垂之天線,大型八木低端天線都采取這種方式。效率比中部,頂部加感要高??匆娊榻B過眼鏡蛇天線么(三段折返),就是這種的形式,多余的線段有多長折返多長(這部分盡量的短)。這樣一個長度:80米不到0.1個波長;在40m為1/4波長略短;在20m為1/2波長略

18、短;在15m約為1/2波長,在10米大于1/2波長。我認(rèn)為是理想的,同樣,這樣長度對應(yīng)用天調(diào)來說也是最好調(diào)整的范圍。所以說這樣長度40-10會有很高的效率。當(dāng)然,為了獲得較好的效果,天線一定要有良好的人工地網(wǎng)支撐。詳細(xì)點說:我們常說的垂直地網(wǎng)天線(vetical ground plane -G.P),標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)是天線輻射體、地網(wǎng)均為1/4波長,但是天線距離地面需要一定的距離,一般地網(wǎng)與天線呈30-45度夾角。這時天線輸入阻抗約50 ohm.地網(wǎng)4根就夠了,效率也比較高。但是多波段的話,理論上要求每個波段都有4根1/4波長的地王。如果就用4只最低波段1/4波長的地網(wǎng)的話,最然通過調(diào)諧器,也一樣能

19、使得天線正常工作,但是效率會降低一些。因為曾經(jīng)多次強調(diào),地網(wǎng)是天線的另外一半。還有一種垂直地網(wǎng)天線,就是地網(wǎng)與天線呈90度角,也就是平鋪在地面。這種天線嚴(yán)格的說不是垂直地網(wǎng)天線,應(yīng)當(dāng)成為馬可尼天線marconi。馬可尼天線的原形就是在金屬物體上面架設(shè)1/4波長垂直天線,這個地(良好的金屬地)起碼半徑要約為1/4波長,這樣方能真正的鏡像天線的另外一臂,效率可以達到幾乎垂直dipole一樣的效率。還有的一個辦法就是在艦船上(或金屬物頂)架設(shè)的1/4波長垂直天線,效率我們都可能領(lǐng)略過了,好的不得了,當(dāng)然這里還有海水的良好導(dǎo)體的輔佐,這時候我們不需要鋪設(shè)任何人工的地網(wǎng)了。好些人為了架設(shè)簡便,將1/4x

20、4地網(wǎng)平放到了地面,此時阻抗只有約36 ohm,天線也變成了marconi天線的形式了,天線的效率用15根1/4波長地網(wǎng)效率也超會不過50%。這種方式也許120根地網(wǎng)才能達到標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)的需要和理想的效率,如廣播電臺的地網(wǎng)系統(tǒng)。說天線又說到了地網(wǎng),似乎“跑偏”了,但是垂直(單極)天線也離不開地網(wǎng),這是我們使用無論如何也不必開的“千千結(jié)”。有條件的話,戶外,便攜使用還是采用垂直dipole(縮短的水平)的形式為好。天線太長,我們也可以采取(兩臂)中部加感,頂部容性帽加感等方式,調(diào)諧麻煩了一些,(天線也縮短了許多)但是效果、效率跟定我們采用簡陋的地網(wǎng)天線要來得好。因為,一般情況下,極少有人重視到天線的

21、地網(wǎng)需求。好的地網(wǎng)比架設(shè)一副好天線要求都高,都難。至于天調(diào),我想能搞到自然諧振最好,不成的話,一個L型天調(diào)足夠了。注意線圈最好50uh,用直徑2mm漆包線(裸銅線),繞制成50-60mm的直徑。要得就是高Q值和高效率。有多高的Q值,就有多高的效率。電容一般的空氣電容也夠了270px2(也有單聯(lián)的),最好最并聯(lián)一個300p ,510p等固定電容,當(dāng)?shù)投穗娙萘坎粔驎r可以適時用開關(guān)切換、并聯(lián)上。也就想到的就這些了。 -愛在細(xì)節(jié)因為誤區(qū)總是會有的,有些東西需要普及。但愿我在微機上寫了一個多小時,會有些用處。p.s我的原來的40m天線是拉在兩棟樓之間的,饋線75-5,swr1.5,天線效率很高

22、,六樓的高度(住6樓,拉到對面),歐洲南北美,基本上一喊即通。后來由于對面學(xué)校的干預(yù),我把40m天線改放到了我7樓頂上。北方的樓面基本都是彩鋼瓦結(jié)構(gòu),人字梁,無法立桿,無法打拉線。只好把40米天線放到了3波段的垂直天線的立桿上。而垂直天線的立桿高度也就是2m不到,固定在女兒墻上。無奈40m天線只好拉向后拉,天線并不在一個平面上,兩端離地面僅有1m,盡量遠離南側(cè)女兒墻上的避雷帶。原來天線長度是修剪好的。換到7樓上,這樣的構(gòu)架條件,我從來沒有去想象過天線自然諧振的頻率是多少,需要如何修剪。無助之下,3-4年了40米都是在自己改制的天調(diào)調(diào)整下進行工作的,你也許會問效率怎么樣,天線這么矮,駐波都找不到

23、。反正歐美沒有什么問題,80米調(diào)整過去偶爾也叫幾個臺,叫東北沒有什么問題,北京以遠會很困難,因為天線太短,成效不好,但效率根天調(diào)沒有關(guān)系。怎么說呢,我沒有去追求什么比賽,擺攤叫DX。天線沒改造之前,hf段80-10m都是通過天調(diào)工作的,所有頻段都是靠那根40m mono band antenna工作的,8年間最美好,最瘋狂的時光也就這么過去了,想通連的都通上了。后來才弄了個不到4米長的垂直天線v3s for 20、15 & 10m, 天線屢屢經(jīng)施工放倒,一個頻點也沒有諧振在業(yè)余頻率上了,還是靠天調(diào)工作,信號還真的很不錯.。瞎侃了這么多,不是說我的天調(diào)多么好,多么有用,只是一點感覺和感悟

24、,如果你的天線物理長度夠全尺寸的話,能夠修剪的好最好,不然用用天調(diào)也無妨,因為天調(diào)真的損耗不會很大,沒有必要庸人自擾,但也不是自欺欺人。84年曾看到了arrl handbook 79',看到了天線、天調(diào)、地網(wǎng).,真的學(xué)到了多很多東西,我感覺近年來的handbook 反而不如以前的好了,實用了,我現(xiàn)在主要還是在網(wǎng)上看些外來的東東。天調(diào)eham上現(xiàn)在還在爭論呢。雖然十幾年我的設(shè)備緊緊是由80c,升級到ts50, 一個兩破天線,破天調(diào)也一樣玩的不亦樂乎。根據(jù)自己的條件來愛好你的愛好吧,業(yè)余“事業(yè)”雖然沒有什么經(jīng)濟和社會受益,但一樣讓人活得充實,有益于身心健康。-愛在細(xì)節(jié)。1、 天調(diào)既能保護末

25、級功放,又能調(diào)整天線的阻抗和諧振;發(fā)射時減少諧波,接收時可以減少交叉調(diào)制干擾;2、天調(diào)的作用是調(diào)諧,阻抗匹配,它不是發(fā)射體,只有天線才能進行能量轉(zhuǎn)換,提高輻射效率。3、因此,盡量在天線自然諧振上作文章;當(dāng)不能滿足上述條件時,再用天調(diào)改善諧振和匹配要素,輔助天線提高效率,兩者是相輔相成的關(guān)系。還有一個道理是這樣的,不知道你是否明白:比如:艦船就是一只 7、8m長的垂直天線(當(dāng)然還有別的形式),但是它必須高頻,低頻,日頻,夜品,備頻都要去工作,沒有天調(diào)能進行有效,可靠的通聯(lián)么?發(fā)射機保護了,能工作么?第二,天調(diào)可能損耗一點點功率,最終的是天線能否將功率輻射出去。第三,天調(diào)讓天線匹配、諧振了,自然比

26、沒有調(diào)諧的天線要輸出大的多功率。第四,如果說上面說的是直接調(diào)整天線的諧振的話(天調(diào)直接接天線),那么天調(diào)通過電纜再接天線也是同樣有效的,只是效率高低而已(不如前者高);因為發(fā)射機和天調(diào)是阻抗匹配了,但是天線仍然沒有諧振(天線諧振根長短有關(guān)),所以效率肯定要低。但總比你不匹配的天線,發(fā)射機無法正常工作要好得多。第四,能量總會消耗掉的。既然天調(diào)沒有損失更多的功率(7%),射頻功率總會發(fā)射出去的,能量守恒的道理就是如此。當(dāng)然前提是你的天線別太短,它是能量轉(zhuǎn)換的最終輻射體,太短的話天調(diào)內(nèi)部就要消化掉大部分功率。不然能量守恒定律怎么解釋呢,能量到哪里呢。最好你自己拿個接收機,場強儀實驗一下,看看能否說服自己。其實,很多自動天調(diào),特別是icom的系列的,經(jīng)過優(yōu)化、計算,一般在保證效率可盡可能段的情況下,推薦的電氣長度為7米,或者12米,40米波段以上效率就很不錯了(當(dāng)然,前提是要有良好的DC地,可能的話,至少每個波段也接一只1/4波長的射頻地)。單極天線太長了,主波

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