自制6米波段天线

6米便携正V天线

我住的地方因楼顶电磁环境很差，通联主要靠野架。托福这些年城市里公园基建，成都能野架的地方很多。有时候在周末，有时候就是五六点钟接娃下了幼儿园，背上个装备包，在娃公园的游戏设施边上找个草坪小坡，忙里偷闲尝试通联。

我设备是一个qrp便携电台（xiegu x6100），因此天线也都是便携为主，例如jpc-12的拉杆，以及各种拉线天线。为了6米段，我之前以一对1.4米长的收音机拉杆，用一个亚克力板子+M3螺丝杆做了一个简易正V（有时候巴伦都懒得加）。好处是不用额外的支架，直接扎带固定到jpc-12拉杆上（有风了就拉几根风绳），五分钟安装三分钟拆卸，电台/电池/天线全部加起来一个双肩包搞定，没几斤沉。

坏处么一来架设高度太低（两三米），二来正V没有前后比，传播一来四处全是日本台，躲都躲不掉，指向很难控制。

于是有时候开车出去，能拉上4.8米灯杆支架了，就会带上先前自己做的一副简易三单元八木，效果比正V好点。

但这幅八木制作时没经验，又考虑过多便携的需求，是用了PVC管子+六根1.4米拉杆天线做的，用下来几个严重问题：伸缩拉杆在自重下悬垂下弯太厉害了，必须用斜拉吊线找平（我用的钓鱼线），安装/拆卸起来太麻烦；二是固定靠M4螺杆上面那几圈可怜的螺纹，晃动太大，防风能力几乎为零。同时各项长度参数跟软件模拟的结果相差较大，对于辐射图比较没有信心。于是综上种种，下决心推翻重来，再做一副传统一点的八木。

6米八木

刚开始考虑用5mm左右细的不锈钢套管（我对于便携性有执念）来做单元，结果不锈钢管子到货后发现自重下的弯曲还是很明显，只有放弃。

最终采用了ARRL天线手册上铝管天线直径在这个频段（50Mhz）的下限：12mm+10mm直径铝套管，自重下弯好很多了（但不是没有）。材料的抗弯度是直径越大就越好，当时要是用再粗一点点的会更好。

尺寸参数的选择上，在等待材料到货的几天里翻查了外网各种资料，并综合了种种考量（拆卸后的便携长短、自己的diy工具制约、架设环境的要求等等），最终选择接近两米长主梁的三单元设计。制作过程耗费了整整一个通宵，拼装后测试效果自己还是比较满意，频偏跟模拟值差异很小（百十k），修剪之前驻波比小于1.1。

下面一节主要说一下我各项材料、各项参数的选择缘由。想看物料清单及制作说明的可以跳过这部分。

物料及参数选择

先说下我的需求。

1. 便携性仍然是我这幅天线的第一考量点。我车后备箱（八木必须要支架架设，不用考虑什么背包方案了）能舒服放下的尺寸不应大于1.1米；然后尽量轻，便于用野营车拖拽爬各种小坡；防风防雨及结实度不太重要适度就行，因为天线不会做固定架设，即拆即走；
2. 原材料易得，材料的加工制造难度不应该高，用我现有的简易diy设备（手钻、锯条、桌面台钻、电烙铁为主）就可以搞定，无须外加工；
3. 野架的不确定因素很多，天线需要在十几分钟内快装快卸；
4. 八木架设高度不小于3米，不高于4.5米（我只有4.8米伸缩摄影灯杆，而且太高了危险）；
5. 拆卸后零散件少，天线结构简洁；
6. 功率耐受25w；
7. 带宽目前覆盖50.0～50.313就行，fm/am啥的暂时不管，有需求了后改；
8. 应该易于调整谐振频点；应该易于日后略微改动变成其他八木类型（增加单元数量或变成宽频八木）；
9. 满足上述需求下，增益/前后比自然越大越好。

在参考了众多优秀八木方案（主要是https://www.dxzone.com/catalog/Antennas/6M/6_meter_Yagi_Antennas/ , https://www.qsl.net/dk7zb/6m/details.htm , https://www.g0ksc.co.uk/50mhz-lfa-yagis/3el-19mtr-boom-lfa.html）后，最终决定采用如下设计：

1. 单元的主材料选用12mm+10mm铝制套管。铝的电导性、重量、防锈、易加工度等确实是天线主材第一选择。粗细选择主观一些，因为当时我在淘宝上恰好找到这两个合适直径的套管，既不旷量太大导致我讨厌的下垂，又不过于紧密怕材料公差套插不进去。如果有更粗一点的铝套管（例如16mm）更好，带宽也能大一点点，当然代价是重量大一些；
2. 主梁我最终采用了30mmx30mm+25mmx25mm的方形铝管。没有采用我惯用的pvc（我爱PVC管！）是测试了下，承重会导致pvc主梁下弯。之所以选用方型材，是因为同等重量下，方形结构在垂直轴线下的抗弯度要比圆型材好；
3. 天馈的匹配措施，我选用了优雅的DK7ZB匹配（其实就是ARRL天线手册上的1/4波长馈线匹配）。没有采用gamma匹配是因为它制作、调试繁琐，而且怕引起辐射图的不对称；没有采用我之前拉杆八木的发卡匹配方案，是因为发卡对于低阻抗的匹配有点长而且组装麻烦。另外单独说一下没有直接采用50ohm八木（振子接出来就是50ohm，不用再转任何匹配）方案的原因，是贪图长主梁那一点点Gain....
4. 各个单元铝管的最长长度裁剪到1.1米。太长了车里放不下，但再短就需要三节套管了，组装麻烦，也会加大尺寸公差；
5. 单元到铝管固定件，直接用了亚克力板子。这个不太美观，胜在易得，工艺简单；
6. 各种固定螺丝：铝管到主梁用的是M2直径螺丝，以求尽量减少安装公差，以及减少单元上的金属物件；其他螺丝用的M3，牢固度上够了；
7. 套管之间的固定措施：最初打算直接在管子上钻一些3mm为间距的螺孔，方便安装的同时方便调试；后来发现铝管比较好锯开，于是直接在管子上锯开裂口，然后用喉箍固定完事。好处是方便无级调试单元长度，不用考虑钻孔的公差问题了。

最后说一下选用的八木关键参数：3单元，两米（实际反射到引向单元总间距1.85米）主梁，12.5ohm阻抗，6.4dBd增益/20dB前后比的一个方案。尺寸参考在这里（https://www.qsl.net/dk7zb/6m/312.htm 页面的下半部）。DK7ZB这套天线的参数稳定度考虑的很好，我用MMANA-GAL模拟下来，已经将我的单元各自粗细，甚至振子之间的间距模拟进去了，出来的结果拟合的很好，反射单元、驱动振子长度直接采用原设计没有调整，引向单元略微缩短。

啰嗦一嘴天线模拟软件。这段时间在翻译MMANA-GAL的手册，也横向比较了4NEC2等免费天线软件。我个人觉得，做天线，模拟软件得用，但不能迷信。用它们的主要目的是了解设计的冗余度/健壮性，以及各项参数调整后的指标变化趋势，例如谐振点、辐射图、阻抗曲线等，以期找到最适合自己的方案方向；但是软件出来的绝对值，跟实物的实际值，还是有些许差别，要受到软件算法、软件精度、bug、制作工艺、公差、架设环境等等的一系列影响。天线是修剪出来的，真是这样。

6米八木的流派和变化很多（例如主打大带宽的，主打高增益的等等），我最终选用这个方案的原因是我个人觉得对其增益/带宽/架设要求的平衡比较好：增益过大的，不但带宽小，环境（甚至空气湿度）敏感，而且要求的架设离地高度不是我的灯杆能实现的；大带宽、50ohm零匹配的，增益差强人意。12.5ohm的匹配巨简单（两根并联的50欧同轴线一接就行），于是最终选择了这个方案。 其实对于野架DX，天线也就图个心安。离地高度这个最影响辐射仰角的指标很难理想，再大的增益、再好的前后比，都是free space的。软件模拟出来的离地辐射图、最高增益仰角等，也就一看。

没有绝对优秀的天线，只有最适合自己的天线。我甚至考虑过精简的moxon天线，但是谁能抵挡那第三根单元带来的高性价比增益呢？ 我也流口水四单元、五单元、堆叠八木，但那一点点挤出来的增益，架设的代价太高了...方案么，就是做出选择，并承担代价。

物料清单及制作要点

物料清单：

1. 12.0mm外径/10.4mm内径铝管（壁厚0.8mm）铝管3根，每根让商家切成1.1米发货；
2. 10.0mm外经/内径8mm（壁厚1.0mm。其实其他厚度也行，不重要）铝管6根，每根让商家切成1.1米发货；
3. 30mmX30mm/壁厚2.0mm的方铝管1根，让商家切成1米发货；
4. 25mmX25mm/壁厚1.0mm（壁厚不重要）的方铝管2根，让商家切成1米发货；
5. 200mmX200mm/厚5mm的亚克力板子2块（如果能让商家对切或者直接有货，200mmX100mm的4块，最好）；
6. 内距30mm的方U形螺栓套组（例如螺栓、M6螺母、挡片都有）2个，然后半圆的那种U形螺栓，用于固定到灯架上的，2个（直径大小根据自己灯架大小度定，我的是内径25mm的）；
7. M2螺丝+螺母若干，M3螺丝+螺母若干。为了方便野架时少工具拆装，螺丝我选用了内六角防滑圆柱头的那种，螺母用了蝴蝶螺母。然后螺丝长度上，固定铝管到亚克力板的，长度应不短于25mm；固定亚克力到主梁的，长度应不短于40mm；
8. 6mm-12mm紧箍尺寸的不锈钢喉箍，6个。硬币或大圆垫圈一枚用于野架时替代螺丝刀拧喉箍上的锁紧螺丝；
9. SL16馈线母座一个；
10. 50ohm的同轴馈线不少于3米。注意这个不是连电台的馈线，这个是用于做1/4波长匹配用的馈线。粗细规格无所谓，我用的50-1.5的RG174线。粗的例如50-3的也行，只要是50欧姆的就好。然后材质最好是PE泡棉（Foam-PE）的，这种速度参数是0.82，但不好买；我用的是常规的全PE（FULL-PE）的，速度参数是0.667；
11. 圆鼻子的接线端子若干。

提示：手残党建议上述物料备一些多余的。省的哪一步做废了，缺材料了要再等物流发货。

工具清单：

1. 手电钻，钻头2.1mm、3.1mm的备好。如果有台钻就更好了，可以比较精准的控制钻孔准直度。手钻的话需要极为仔细的钻孔；
2. 钢锯锯条若干，能锯薄铝板的那种齿形。如果有台锯就更好了，省事得多。然后砂纸或矬子若干；
3. 焊接工具：电烙铁、焊锡丝等。有把热熔胶的枪最好，可以将易损的振子/馈线连接处密封固定一下；
4. 杂项：直尺、卷尺、记号笔、钳子、剪刀之类；
5. 然后最重要的，小网分，我用的是nanovna；
6. 不强需但调试推荐：制作一根半波长馈线。也就是3米的整数倍长度，我的是12米（注意为电长度，不是线缆物理长度。例如我的馈线实际物理长度是：12米电长度*0.667线缆速度因子=8米）。

关键数据：

1. 反射单元单侧长1485mm；
2. 驱动振子单侧长1410mm;
3. 引向单元单侧长1310mm;
4. 反射-驱动距离600mm;
5. 驱动-引向距离1250mm;
6. 两根驱动振子横向间距10mm。

制作要点：

1. 6根10mm粗细，长度1100mm的铝管，分别用记号笔圈出套接位置：两根在935mm处；两根在1010mm处；两根在910mm处;

2. 制作反射单元的中部套管：将1根12mm粗细，长度1100mm的铝管，在两头用锯条纵向切割出深度50mm左右的槽来，这是为了方便套接上10mm的铝管后，用喉箍扎紧。粗细两种套管有0.4mm的内外径差；

3. 制作引向单元的中部套管：将1根12mm粗细的铝管切割成800mm长，同上两头切割出槽；

4. 制作驱动单元两个套管：将1根12mm的铝管切割出两根400mm长的管，每根单头切割出槽；

5. 两块200mmX200mm的亚克力板，分别居中对切，切成200mmX100mm的四块板子；

6. 精细大活，打孔：

   6.1. 反射单元相关孔。取一块亚克力板，先用刀之类的坚硬物，比着直尺，刻出纵横十字交叉的两条线。纵线居中贯通亚克力的短方向；横线靠着一条亚克力长边，距离长边20mm。然后在这两条线上，尽量精确得钻出4个螺丝孔，横向2.1mm直径，纵向3.1mm直径。每个孔都距离亚克力边缘5～10mm为佳。具体距离多少不重要，重要的是后面铝管上的位置要跟亚克力的孔完全一致。呃对了还有一个东西非常重要，就是孔要严格居中骑在刻出来的线上，因为这个决定了安装上单元后，三组单元在水平方向（就是垂直主梁）是否平行。然后就是在反射单元的中部套管上钻2个2.1mm直径的固定螺丝孔，孔距要跟亚克力上的完全一致。而且，要严格关于管子的中心点对称，就是两个孔距离管子中心点(550mm处)完全一样。最后是在一根25mmX25mm的方铝管主梁上纵向钻出两个3.1mm直径的定位孔用于定位亚克力板。注意这两个孔除开孔距要跟亚克力上的完全一致，而且在铝管上要严格骑着管子纵向中线来钻，这个也决定了安装上亚克力后反射单元是否平行。

   6.2. 引向单元的钻孔方式跟反射单元一样；

   6.3. 驱动单元相关孔。制作原则跟上面是一样的，只不过一来横线要移到亚克力居中的位置而不是靠着某条长边；二来沿着长刻线，每侧要钻3个孔，两个固定单根驱动单元，另一个不是固定用的，而是便于振子铝管最头上的那个连接馈线的螺丝孔，拧入螺丝后螺丝头部可以沉到亚克力板子的这个孔中不至于顶着亚克力板子致使管子在亚克力平面上不水平。总体来说，驱动单元的亚克力板子上要钻8个孔，横向6个，纵向2个用于将亚克力固定到主梁上。两个振子铝管各自钻3个3.1mm的螺孔。这些孔（包括振子铝管上的）建议都用3.1mm的钻头，然后拧入M3的螺丝。注意两侧振子间距10mm。

   6.4. 将两根25mmX25mm的铝管套接进30mmX30mm的方铝管，然后将反射、振子、引向三个亚克力板临时拧到各个主梁上，然后在30mm主梁里滑动25mm主梁位置，让25mm的两侧铝管相接，最好别有空隙。调节合适后，在30mm主梁上钻两个直径M3的固定孔（一直钻透30mm主梁以及里面的25mm主梁），插入螺丝，就可以紧密拼接主梁为一根长的了。

7. 在驱动单元的那块亚克力板上找个合适位置，钻一个大一点的孔，将SL16的母座嵌进去，打上4个螺孔将母座安装好。制作一根十几厘米长的短跳线（任何导线都行），两头压接上圆鼻子端子接头，一头连接SL16母座的任意一个接地螺丝，另一头连接亚克力板上的一个主梁固定螺丝。这个短条线是为了将1/4波长匹配线接地到主梁。

8. 制作1/4波长匹配线：量出1.5米电气长度不是物理长度（例如对于0.667速度因子的PE绝缘材质馈线，其物理长度1米，电气长度就是1.5米，也就是6米的1/4波长。如果对于馈线销售商提供的参数不是很有信心，可以用小网分的馈线长度测量功能确认一下）的两根50欧姆同轴馈线，并联到一起（就是两头的中间铜芯连接一起，两头的屏蔽接地线拧到一起），一头都压上铜鼻子端子后分别接两根振子的螺丝（注意螺丝倒装，螺头陷入亚克力中，不要跟主梁接触。这个孔后面可以用热熔胶之类绝缘隔离一下）；另一头分别接到SL16母座的芯和地。注意拧到振子铝管之前，把匹配馈线盘绕成几个圈，这样一来减少馈线飘荡在外的长度，二来相当于空气巴伦，有利于减少共模电流。

9. 最后剩余的亚克力板子，上面合适距离钻出几组螺孔，用于安装方、圆的U形固定螺丝，方便将整个天线固定到灯架之类上。

10. 制作完事！出去找个空旷地方测试！

调试要点：

1. 最好有一根半波长整数倍的馈线，方便调试谐振、驻波等参数。半波长馈线的优势是在于它可以忠实得将馈线一头（振子）的阻抗不做改变传递给另一头（网分）。如果不是半波长，且线的两头阻抗不匹配，那么史密斯图上的阻抗换算起来麻烦一些。
2. 组装起八木，连上馈线，连线小网分后，先不要管驻波曲线，先在史密斯图里找谐振频点。谐振频点指的是没有任何电抗（容抗或感抗）只有纯阻抗的一些点。如果架设环境周围没有电磁物体干扰，离地高度4米以上，制作工艺比较精确，我的经验是谐振点距离50.2Mhz的设定点不会太远，最多100k～200k的频偏。如果谐振点低（<50.2Mhz）了，可以适当缩短振子2～3mm；反之拉长几毫米，直到50.2完全谐振。
3. 然后看网分显示的阻抗。当前应该是纯阻抗。如果小于50欧姆，可以适当缩短引向单元几毫米，反之拉长，直到50欧姆理想阻抗。
4. 观察下天线的带宽是不是你想要的。1.5的SWR下至少应该有500Khz宽度。

注意上述调节长短不应该过大，都在几个毫米以内。如果调节过大才能谐振/50欧姆，请拿卷尺检查各个单元的长度和距离，看是否打孔、安装有过大公差。然后也不要乱调其他参数（反射单元长度，各单元间距等），这些参数已经优化过了。

参考图片：

制作难点强调：

该八木方案非常易于制作，难点仅在于精度，这个好的耐心就能解决。精度很重要，例如之所以要在200mX100mm宽的亚克力上纵横打孔，就是为了考虑到钻孔位置有公差（例如1mm）、孔径有公差等情况下，还能最大化保证单元安装后水平方向的平行。 精度很重要，上面调试过程就能看出来，关键尺寸偏离几个毫米，谐振、驻波就可能发生不可接受的变化。

关于1/4波长匹配技术：

电气长度为1/4波长的馈线有个特性，是它可以调节其两头的阻抗值，其公式为： Zo=√（Zi*Zl）。 Zo为馈线阻抗，Zi为输入阻抗，Zl为负载阻抗。等号边上那个符号是开平方。上述天线的振子阻抗Zl为12.5欧（故意设计成这样），两根50欧姆馈线并联后阻抗Zo为50/2=25欧，这样得出电台端看到的阻抗就是理想的50欧。 这是个纯电阻调节方式。不像gamma/beta匹配，改了电阻的同时也会改变电抗，要一并调节振子长短才行。

写在最后

对于DXer来说，可以有很多天线，但八木，爱它也罢恨它也罢，总是会有（过）一副的。6米八木可能是最好玩儿的八木，因为其大小适中，太大的别说制作架设就是个问题；太小的，若没经验，对于制作工艺的精度是个考验。所以6米八木是个制作起来好上手好练手的八木。

愉快的diy过程和野架乐趣，商品无法带来。除开烧设备，无线电的乐趣不就是研究技术和各种折腾嘛。