组合式10米20米2波段三角环形天线
全尺寸三角环形天线与偶极天线相比，具有天线长度更小，而增益却更大的特点。
作者：Don McMinds，K7DM，翻译：邵业传 BH4SRC
3年前，我从俄勒冈搬到了目前的居住地：华盛顿州的Ocean Shores。住在俄勒冈的时候，我有2英亩的土地、55英尺高的5单元3波段八木天线以及一副全尺寸的40米三角环形天线可以折腾用于玩无线电。不幸的是我目前的房子位于一块非常狭窄的地块上，没有什么空间可以用于架塔玩。在考虑了几种形式的天线后，我觉得三角环形天线将会是适合我的最好解决方案。我在俄勒冈的那副40米三角环形天线是参考了 道格.德玛（Doug DeMaw）,W1FB(已过世)和李.奥力克（Lee Aurick），W1SE（已过世）于1984年共同发表在QST的一篇文章制作的。这两位作者在那篇文章中给出了三角环形天线的几个优点：
我最初的想法是，在30英尺高的主杆顶端挂上一副20米波段的三角环形天线。这根主杆则固定于屋顶5英尺高的A字形塔内。之所以选择一个角在上的形式架设这个三角环形天线，是因为我的屋顶没法架设2根支撑杆。随后我决定在20米波段的基础上，再增加一个10米波段三角环形天线，因为我只要提供一个额外的机械支撑点就可以得到一根10米波段的天线了。10米波段的环形天线套在20米波段的环形天线内，通过一根短的绳子固定。这根短绳的一端系在10米三角形的顶角的绝缘子上，另一端则系在20米的顶角绝缘子上。天线的升降通过穿过固定在主杆上滑轮的绳子来实现。
这两个波段的三角环形天线的馈电点，位于左手边的那个底角。根据德玛和奥力克的文章得知，采用这种馈电方式的天线会产生垂直极化波，以及较低的辐射仰角。在ARRL 手册的1984版中，是这样叙述的：“衡量一根DX天线是否优秀，主要是看它是否具有低的辐射仰角。另外需要指出的是大多数的短波DX天线都是水平极化方式”。根据ARRL手册的这段描述，为了能较好的通联DX电台，我需要在三角环形天线的顶角馈电。（编者注：通过三角环形天线的底边角馈电，则天线可以同时产生水平极化波和垂直极化波。而从正三角形底边的中部馈电，则主要产生水平极化波。在底边高度达到1/2波长的最佳高度时，这种馈电方式还会产生高增益低仰角的辐射波形。） 在德玛-奥力克的文章中给出了计算环形天线尺寸的公式，以及用1/4波长75欧，RG-59/U规格同轴电缆做Q匹配部件时的长度计算公式。计算环形天线长度的公式是L（英尺）=1005/f(Mhz)我在20米、10米上设定的工作频率分别为14.2Mhz和28.5Mhz，代入计算公式并四舍五入，可以算出我20米波段的环形天线尺寸是70英尺9英寸，10米波段的尺寸是35英尺3英寸。最初的设计图见图一。
Q匹配部件的阻抗值需要在环形天线的约100欧姆阻值和馈线的50欧姆阻值之间。Q匹配部件的长度计算公式是L(英尺)=246 X V/f（Mhz）。这里的V是RG-59U同轴电缆的相对速度系数。我设定的在20米工作频率为14.2Mhz，聚乙烯绝缘材料的速度系数是0.66，由此可以计算出20米匹配部件的长度为11英尺5英寸。由10米波段的28.5Mhz，可以计算出10米波段的Q匹配部件长度是5英尺8英寸。
整个天线的支撑，通过固定在主杆上的不锈钢滑轮组件实现。一根2倍主杆长度的防紫外线绳子穿过滑轮，用以实现天线的升降功能。滑轮通过螺栓固定在厚壁PVC管的一端，而PVC管通过U型抱箍固定在1/8英寸厚的铝板上。最后整个滑轮组件通过U型抱箍固定在主杆上。这和其它多数八木天线固定天线主梁的方法是一样的。图二给出了滑轮组件的装配草图。我的固定铝板是在附近的金属店加工的，价格还好，比较合理。
华盛顿州的海岸冬天经常有暴风雨，因此要添加风绳用于固定主杆。我不太喜欢使用金属线来做风绳，最终我买了些防紫外线的涤纶线用做主杆的拉绳。
天线材料
我的住处离太平洋不到一英里，因此我需要买一些高质量防锈的金属线来制作三角环天线。Wireman公司有一种叫做Toughcoat Silky的绝缘金属线刚好符合我的要求，它的具体参数是:AWG 13号，19芯多芯，40%含铜量的钢包铜线。我还在每个馈电点用了Budwig公司的HQ-1，偶极天线中间连接件。这个连接件上带个SO-239同轴电缆接头，这个接头正好用来连接Q匹配部件到天线。我在同轴电缆的中心导线和屏蔽层上分别焊上引脚，另外在HQ-1这个连接头的两端也焊了引脚，再用10号不锈钢螺丝螺母把Q匹配部件的引脚和HQ-1的引脚连接好。Wireman还有一种3/16英寸的防紫外线涤纶绳，可以承受770磅的拉力。这种绳正好可以用作我的主杆风绳和滑轮升降绳。最后算了下，所有材料成本还不到200美元，包括那块主杆上的铝板。
制作与测试
在组装好所有材料后，我觉得有必要先把主杆和天线在地面上升起来测试下，然后再装上屋顶，这样一来会比较稳妥点。事后证明这样做还是很明智的，因为在地面升起来的过程中，遇到了几个被忽略的机械问题。我先把我那A字型的塔用6根1英尺的钢质帐篷钉在地面上固定好；从电台室升出来的主杆是有3根10英尺的钢管套接而成的。我把铝板固定在最上面那根钢管的顶部，见图三；再把风绳支撑件固定在铝板的下面。
当我打算把主杆竖到塔的顶部时遇到了第一个问题，我一个人没法完成这个工作，即使后来喊了个邻居过来帮忙也不行。最后我决定缩减一节主杆，只用两节，也就是主杆高度最终为20英尺。即使缩减一节后，还是很难竖起来。在我把帐篷钉松掉，把塔放倒再把主杆插到塔的内部后，最终把这个塔和主杆组件给竖起来了。把塔固定好后，我又找来了大号的木匠用的水平仪，把主杆尽可能得竖得和地面垂直并固定到塔上。随后再把风绳按照120度角拉好。
组装三角环形天线没遇到什么问题。我先把20米波段的装好，并在馈电点连接号Q匹配部件。天线升起来后，还用天线分析仪测了下。测试结果相当好，在14.2Mhz上电抗2欧姆，20米波段上的任何频点驻波比不超过1.8。10米波段的结果也差不多这样。两根天线都被设置为10度---190度朝向，这样的天线方向设置可以让三角环形天线的发射主波瓣中心方向是115---295度朝向。这个发射方向有利于我做国内台和亚洲DX电台。
当我把两根天线都升起来后，又遇到了第二个问题。两根天线升好拉紧后，它们的拉力超过了它们背面的那根风绳的拉力，直接导致主杆向天线这边倾斜。很显然要解决这个问题，必须要在背部多点拉力才行。幸运的是，当我把多余的涤纶绳在主杆中点部分多拉了一道风绳后，解决了这个问题。
装上屋顶
几天后，天线和主杆最终在屋顶安装完成，期间没有遇到任何问题，多亏了之前的地面测试。在几位朋友的帮助下，我们先把A字型塔在屋顶定好位置，并让它保持垂直。把屋顶在塔脚上的螺丝孔位置打了几个洞，再把塔放倒，穿进绑好了所有绳子的主杆。把绳子绕一部分在主杆上，这在架设过程中非常有用。但是别绕的太高，否则当塔和主杆升起来你够不到绳子就悲剧了。竖好塔和主杆，定位好屋顶的洞与塔脚上的螺丝孔，再用3英寸长的螺栓固定好塔脚。用我那值得信赖的GPS，定位好主杆顶部铝板位于10-190度方向后，把主杆固定在塔上。解开绕在主杆上的风绳定好位置后，把它们扣在固定在屋顶上2英寸长不锈钢材质的螺丝眼上。每根风绳上我还加了个花篮螺栓，用来调节风绳的松紧。
在朋友的帮助下，整理天线也很容易了。把滑轮的拉绳扣在20米波段天线的顶角的绝缘子上并把绝缘子升到与眼睛齐平的位置。把一根3英尺长的绳子的一端系在20米天线的顶角绝缘子上，另一端则系在10米天线的顶角绝缘子上。然后我继续拉绳把天线拉到主杆顶部，而我的朋友们则把天线底边的2个角拉直绷紧，并在屋顶上定好安装带眼螺栓的位置。带眼螺栓装好后，把系在两个角上的拉线系在螺栓上，并通过花篮螺栓调节松紧。
10波段的天线，也采用同样的安装流程。10米波段的天线每条边长度相同，整个天线的三角形平面约倾斜10度。由于屋顶的宽度有限，20米波段天线的底边只有15英尺9英寸长，其它两边的长度都是27英尺6英寸，整个天线的三角形平面约倾斜40度。2根天线安装好后，接上Q匹配部件，接上天线分析仪再次测试天线。结果反而比在地面上测试的结果要好。20米波段14.2Mhz的电抗2欧姆，全波段驻波不超过1.6。10米波段28.5Mhz的电抗3欧姆，全段驻波不超过1.7，最大值1.7是在28.75Mhz频点上产生的。接下来就是扫尾工作了，比如，把防漏剂抹在屋顶的所有螺钉上、把馈线连接到Q匹配部件、把同轴电缆馈线沿墙壁一路钉下去。图四所示是天线安装好后的效果。
性能很好
这套三角环形天线已经竖起来超过一年了，其性能完全满足了我的要求。虽然性能比不了我在俄勒冈的5单元八木，考虑到其低成本，我对它还是很满意的。用这根2波段的三角环形天线，我在20米波段通了很多国内台。还在20米波段以SSB模式，与日本以及俄罗斯电台通联上并都得到很好的信号报告。我迫不及待的期待10米波段的传播刚快打开，看看我的10米波段三角环形天线效果如何。这种天线你可以根据你自己的实际情况，组合任意波段使用。如果你的架设条件有限，架个三角环形天线吧，2个环、3个环都可以。当你架设好，你会开心满意的。
文中图片由作者提供
火腿术语：
三角环形天线：按照三角形形状设置的环形天线。这种天线可以设置为顶角朝上，也可以设置为顶角朝下。如果在三角形底边中点馈电的话，天线产生水平极化波。这种天线还经常被用作多单元阵列天线的基本单元。
Q匹配部件：用于匹配阻抗的1/4波长长度的传输线的通常叫法
三波段天线：通常指能够在20米、15米、10米3个波段通联的天线。这种天线通过在每个波段使用单独的振子，或者在振子上使用陷波器；以及上述两种方式组合的办法来让天线工作。这个短语也特指商业3波段八木阵列天线。
八木：有很多单元不是直接连到驱动单元上的多单元指向天线。除驱动单元外，其它单元寄生在驱动单元两边，通过电磁耦合实现接受和再发射能量的作用。通常用作短波高段至甚高频段的旋转天线系统 。
本文已发表于2013年《电子制作》杂志。