Radio Amateur BG2KAJ - 自制一支DK7ZB 2单元 HF八木天线

    自从在BG7XWF处购买了3单元的6米、10米和15米八木天线以后，对于八木天线的出色表现效果一直念念不忘，以前作为主力的GP天线现在也“没法看了”，只能作为基地中的辅助天线来使用，那么这时候对于野外架台、移动架台时候天线的渴望自然也就从车载GP、便携GP转变成了对于八木的渴望。因为下午饭的八木都是以DK7ZB的设计数据为基础，而他的网站更是一个天线设计和制作的宝库，那么翻阅一下，看看自己有没有机会抄点什么自然成了我的目标对象。经过一番搜索，2单元八木进入我的视线。

    DK7ZB对于两单元八木天线大为推崇，其原话为：“没有哪种天线能够比2单元八木天线更加能够在增益和制作成本之间取得更好的平衡了。额外的一个单元能够为偶极子天线增加在某一方向上的4dB增益，而继续增加的每一根单元都会增加整个天线出现机械结构问题的可能性，而在相同带宽下的增益提高仅为1~2dB。ARRL天线手册上说此种天线是‘小投入，大回报’的选择，完全正确！”。当然，如果你的环境很好，不介意重量的增加，架高也很不错，那选择更多单元数的八木自然能够为你带来更大的回报。但是如果小打小闹的话，2单元八木可以算得上是最有效的“小钢炮”选手了。

    其网站上对于该种天线的尺寸说明非常明确，下面将该种天线所需要的铝管参数和数量附在下面，需要注意的是，其网站上对于其他种类八木天线的尺寸描述一般记录的是一半的长度，也就是说在计算和主梁直接连接的部分时，该尺寸需要翻倍。该网站还明确说明最好不要变更铝管尺寸，因为如果变更了铝管直径，就需要重新调节铝管的长度以重新调谐，其前后比和增益也可能发生变化。

    需要注意的是，这里的长度已经打出了富余量，不需要再添加富余量。如果你想用这个天线在20米波段工作，12×1mm的铝管需要长度为150cm，同时还需要增加长为75cm的10mm铝管4根。考虑到重量和应用，我没有考虑20米波段。实际上，我计划只用这个天线工作在10~15m波段。铝管可以直接在淘宝购买并要求卖家直接加工成所需长度。如果自行加工的话就需要准备有切割机，同时切口会做得很差。

    除了铝管之外，还需要准备的材料有：

1. 75欧姆馈线——用于阻抗匹配线的制作。这里的75欧姆线可以使用SYV-75-3视频馈线，我也是使用的这种馈线。因为2023年电子设计竞赛有一道馈线长度测量的题目，学生购买了很多这种馈线并肆意裁剪，在库房里留下了很多长长短短的线头，正好拿来废物利用。这种馈线的V=0.667，DK7ZB匹配的数据可以直接使用。
2. 玻纤隔离套管——这一部件主要用于隔离有源阵子的两个部分，由于它直接连接到主梁且受到来自阵子两段的压力，不建议使用一般的塑料或3D打印件去做。不过玻纤棒加工的成本很高，如果有铣床或者机加工条件的话推荐自己购买25mm的玻纤棒加工。加工的大致尺寸如后文图所示。
3. 阵子与主梁之间的安装件——这个主要是用来将阵子垂直固定在主梁上的。由于全部安装好之后，天线几何上是对称的，因此大部分力不会对这个件产生扭曲的力，所以我选择了自行画图纸后，首先PLA打印样本进行尺寸检查，然后将确定后的图纸交由嘉立创3D打印制作。工艺为光固化树脂。 如果你有的是钱的话，也可以选择ABS机加工。
4. 主梁与撑杆间的夹具——由于我使用的是20mm主梁（而不是他所设计的30mm），所以可以直接使用淘宝购买的八木夹具。
5. M3/M5长螺丝、蝶形螺母若干——注意，这里需要配合你设计的安装件和杆子的尺寸具体去选择螺丝的长度，如果按照我的设计的话，M5螺丝需要长80~100，M3螺丝35左右。
6. 蝶形手拧卡箍——根据不同尺寸的铝管，选择固定下一节铝管的卡箍。这里应准备18~32/16~25/13~19/10~16四种规格的卡箍，如果不需要某一波段可以不买。
7. M3铜鼻子接线端子、M头带法兰、L型铝片（40*20*2可直接固定于主梁）——以上几样材料主要和75欧姆馈线一起制作阻抗匹配线。可以稍微多准备一些。

    除此之外，你可能还需要的工具有：台钻、切割机、角磨机、锉刀、台钳、3D打印机（或嘉立创3D解决），如自行加工玻纤棒还需要有铣床或机加工设备。

    准备齐了或至少准备齐了铝管之后，就可以开始激动人心的加工环节了，首先是铝管的切割，这里的要点主要在于铝管的长度，宁长勿短。同一阵子上的两根可以不一样长，但会影响整个八木的重心平衡。切好管子之后，锯口一般会有铝刺，需要细心地用锉刀挫平。特别是圆管需要互相插接，切口以内部光滑为最佳。切割好铝管后，如果你购买的是玻纤棒，这里还需要对玻纤棒进行加工。 玻纤棒的加工尺寸如下所示。玻纤棒和铝管都加工好之后，可以尝试在空间里先对天线主体进行一次预组装，以检查是否有什么地方和自己想象中的不太一样。

玻纤棒之加工尺寸

    确定所有铝管的长度都切割无误后，使用台钳将每一根需要切割出十字花的铝管都紧紧地固定在平面上，然后小心地用角磨机对每一根铝管进行开口。这里需要注意开口不宜过深，且切口出的碎屑以向外生长为宜。不然需要使用锉刀将每一根铝管内部的切割碎屑挫平，是一件很难的工作。开好口后，即可对中心25mm的铝管按照3D打印的结构件进行钻眼。需要注意的是，钻眼的时候必须保证每一根钻孔都垂直于铝管，且玻纤棒要和两根偶极子铝管套在一起后进行钻孔。 钻好孔后，可以先使用安装螺丝进行试装比较，确定每一个钻眼都是垂直且通畅即可。

    阵子和主梁之间的安装件可以使用3D打印实现。我本想使用ABS机加工，但工钱非常贵，且经过几番考察之后，发现不管是嘉立创光固化树脂生产还是PETG打印的强度均尚可，再考虑到安装时对称的情况下大部分力都被玻纤管承担，因此这里使用了嘉立创打印的材料。建模使用免费的SketchUp Go进行。大部分尺寸如图所示。为了整体的强度，这里的余量设计得非常多，如果自行制作的时候可以适当简化一些。

    最后是馈电部分。作为振子的DP两端需要保证完全绝缘，使用玻纤棒即可做到这一点。馈电线通过两个M3长螺丝和蝶形螺母与DP两段振子连接。需要说一下的是馈电线的制作。DK7ZB使用的馈电线是28欧姆转50欧姆匹配线，使用2根平行的75欧姆电缆来馈电，其主要结构如图所示。这里需要着重强调的是DK7ZB也强调两根75欧姆馈线必须完全平行，不然会出现不可预料的效果。我的制作方法是使用3M的绝缘胶带拉伸后紧紧地缠住，并时刻保持已经做好的部分盘绕在一起，以防内部应力导致电缆不再平行。做好之后，一端焊接M头，另一端焊接两个铜接线端子。铜接线端子的内径为M3。做好的馈电线也盘绕在一起，可以起到一定的电流型巴伦作用，降低反馈的射频能量。

    各种工作都搞定之后，是时候进行一次组装测试了。由于所有单元都为1.5米以下，可以买一个单板雪板的雪板包来装所有东西。根据不同工作波长，各个单元需要进行针对性的伸缩以实现自然谐振。此处附上DK7ZB的表格，建议打印一份装在包里备用。出去的时候记得带好记号笔和卷尺，测试好之后可以直接在铝管单元上进行标注。

    组装之后的天线大概为下图的样子，该图像为12米波段，使用7米灯杆支撑。