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短波磁环天线制作指南
整理自 SM0VPO（Harry Lythall）、KP4MD（Dr. Carol Milazzo）、Cranbrook ARC 等权威业余无线电资料
适用波段：短波 HF（7–30 MHz）
适用场景：室内、阳台、便携野外，空间受限环境
一、什么是磁环天线
磁环天线（Magnetic Loop Antenna，MLA）是一种周长远小于工作波长（通常为 λ/10 以下）的小型谐振天线。与普通拉杆天线或长线天线不同，它主要感应电磁波的磁场分量，对电场噪声（家电、开关电源等）天然抑制，因此在城市室内环境中信噪比极高。
图：磁环天线基本结构（来源：microfarad.de / i1wqrlinkradio.com）
核心结构：
主环（大环）
├── 导体：铜管 / 同轴电缆外皮 / 粗铜线
└── 调谐电容（串联在环的开口处）
↕ 磁耦合
耦合环（小环，直径约为主环的 1/5）
└── 连接馈线（50Ω 同轴 → 收音机/收发机）与普通天线对比：
| 特性 | 磁环天线 | 长线天线 | 拉杆天线 |
|---|---|---|---|
| 尺寸 | 小（直径 0.5–1.5m） | 大（5–20m） | 中 |
| 抗电噪声 | 极强 | 弱 | 弱 |
| 方向性 | 有（可旋转调零） | 弱 | 弱 |
| 带宽 | 极窄（需调谐） | 宽 | 宽 |
| 制作难度 | 中等 | 简单 | 简单 |
| 适合波段 | SW 7–30 MHz | SW 全段 | FM/SW |
二、方案一：SM0VPO 20 米波段框架环天线（入门推荐）
原作者：Harry Lythall，SM0VPO，瑞典
原文：How to build SM0VPO's 20 meter magnetic loop antenna（转载于 SWLing Post）
特点：无需昂贵调谐电容，用"Gimmick 电容"（两根导线拧在一起）固定调谐，成本极低
2.1 设计思路
Harry 的核心创新：普通磁环天线需要高压可变电容（昂贵且难买），他改用固定调谐——把线圈绕到自谐振频率接近目标频率，再用两根导线拧在一起形成几 pF 的"Gimmick 电容"微调，一次调好后无需再动。
目标频率：14.175 MHz（20 米波段 SSB 中心频率），3dB 带宽约 150 kHz，覆盖 14.10–14.25 MHz。
2.2 材料清单
| 材料 | 规格 | 数量 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 塑料线管（PVC 电工管） | 直径 15mm，长 80cm | 2 根 | 骨架，电工材料店购买 |
| 多股铜芯电线 | 2.5mm² 截面，约 3m | 1 卷 | 主环导体，普通电工线即可 |
| 扎带（尼龙束线带） | 标准尺寸 | 若干 | 固定两根管子成 X 形 |
| 铁氧体磁环 | 旧电脑 ATX 电源中拆取 | 1 个 | 绕制 1:1 巴伦 |
| 绝缘导线 | 1mm × 7 股，约 50cm | 3 色各 1 根 | 绕制三线巴伦 |
| 同轴电缆 | RG-58，至少 5m | 1 根 | 馈线（需足够长以避免 RF 回流） |
| 接线端子排 | 12 孔螺丝端子 | 1 个 | 巴伦连接，约 1.5 美元 |
总成本：约 20–30 元人民币（不含同轴电缆）
2.3 制作步骤
步骤 1：制作 X 形骨架
将两根 80cm 塑料管用扎带绑成 X 形，交叉点在中央。
┌──────────────────────────────┐
│ 80cm 管 A │
│ × │ ← 扎带固定
│ 80cm 管 B │
└──────────────────────────────┘在每根管上，从端头 1cm 处开始，每隔 4cm 钻一个穿线孔，共 4 个孔（用于固定线圈）。
步骤 2：绕制主环线圈
用 2.5mm² 多股铜线，在 X 形骨架上绕 3 匝，匝间距约 2.5cm：
- 从一根管的端头穿入，绕过骨架，穿出另一端
- 重复 3 圈，保持均匀间距
- 两端各留出约 10cm 导线，用于连接 Gimmick 电容和巴伦
图：SM0VPO 完成的 20m 框架环天线（来源：swling.com，Harry Lythall SM0VPO 授权）
步骤 3：制作 Gimmick 电容
将线圈两端的导线拧在一起，形成 Gimmick 电容：
线圈端 A ──┐
├── 两根线拧在一起（约 2–5cm）← Gimmick 电容
线圈端 B ──┘调谐方法：
- 用 GDO（栅极振荡器）或 SDR 扫描，找到天线谐振频率
- 拧得越长，电容越大，谐振频率越低
- 目标：谐振在 14.175 MHz
- 也可用收音机扫描噪声峰值来判断谐振点
步骤 4：制作 1:1 巴伦
从旧电脑 ATX 电源拆取铁氧体磁环，用三根不同颜色的 1mm 绝缘导线拧在一起，绕 7 匝三线巴伦（Trifilar Wound Toroidal Transformer）：
连接方式：
线圈 1 末端 ── 线圈 2 起端（串联）
线圈 2 末端 ── 线圈 3 起端（串联）
端点 1（线圈1起端）→ 天线馈电环端 A
端点 3（线圈2末端）→ 天线馈电环端 B
端点 2（线圈1末端/线圈2起端）→ 同轴电缆屏蔽层
端点 4（线圈3末端）→ 同轴电缆内芯巴伦的作用：防止 RF 电流沿同轴电缆外皮回流，避免干扰和 SWR 恶化。
步骤 5：制作耦合环（馈电环）
耦合环为主环的 1/2 匝，用同一种导线弯成半圆形，固定在骨架上，位置与主环平行：
主环（3 匝）
↕ 磁耦合
耦合环（1/2 匝）← 连接巴伦耦合环的大小和位置影响阻抗匹配，可适当调整。
步骤 6：连接与测试
- 耦合环两端接巴伦输入（端点 1 和 3）
- 巴伦输出（端点 2 和 4）接 RG-58 同轴电缆
- 同轴电缆另一端接收音机天线口（需 3.5mm 转接头）
- 用收音机扫描 14 MHz 附近，找到信号最强点
- 微调 Gimmick 电容长度，使谐振点对准目标频率
2.4 性能指标（原作者实测）
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 中心频率 | 14.175 MHz |
| VSWR | < 1.05:1 |
| Q 值 | 约 100 |
| 3dB 带宽 | 约 150 kHz |
| 重量 | < 500g |
| 总成本 | < $2（约 15 元） |
三、方案二：KP4MD 同轴电缆磁环天线（14–30 MHz）
原作者：Dr. Carol F. Milazzo，KP4MD
原文：14-30 MHz Magnetic Loop Antenna（QSL.net，2012）
特点：用 RG-8A/U 同轴电缆做主环，铁氧体变压器耦合，覆盖 14–30 MHz 多波段
3.1 材料清单
| 材料 | 规格 | 说明 |
|---|---|---|
| RG-8A/U 同轴电缆 | 112 英寸（约 2.85m），两端接 PL-259 | 主环导体，外径 10.3mm |
| 蝴蝶电容（Butterfly Capacitor） | 19 片，有效调谐范围 12–58 pF，耐压 2–5 kV | 调谐电容，跳蚤市场约 $5 |
| 行星减速驱动器（Reduction Drive） | 6:1 | 精细调谐用，因谐振极尖锐 |
| FT114-43 或 FT140-43 铁氧体磁环 | — | 绕制耦合变压器 |
| AWG 14 实心铜线 | 约 1m | 绕制 10 匝耦合线圈 |
| 3 档滑动开关 | — | 选择 6/8/10 匝抽头 |
| 1/2 英寸 PVC 管 | 约 1.5m | 天线支撑杆 |
| 三脚架 | — | 固定支撑 |
| 工艺收纳盒 | 3.25" × 2.5" × 4.5" | 电容外壳 |
3.2 工作原理
同轴电缆的外皮（屏蔽层）作为主环导体，内芯不参与辐射。铁氧体磁环套在同轴电缆上，绕制 10 匝线圈，通过磁耦合将 50Ω 馈线阻抗变换到主环的极低辐射阻抗。
RG-8A/U 同轴电缆（主环，直径约 0.9m）
↕ 铁氧体磁环耦合变压器
6/8/10 匝抽头线圈（选择最低 SWR 的抽头）
↓
RG-58 馈线 → 收发机3.3 频率覆盖
| 并联固定电容 | 频率范围 |
|---|---|
| 无 | 13.8–33.5 MHz |
| 60 pF | 9.3–11.8 MHz |
| 150 pF | 6.8–7.6 MHz |
| 565 pF | 3.67–3.78 MHz |
通过并联不同固定电容，可将覆盖范围扩展到 40m、30m 甚至 80m 波段。
3.4 实测性能
| 频率 | 增益（dBi） | 2:1 VSWR 带宽 |
|---|---|---|
| 28 MHz | -0.8 | 约 70 kHz |
| 21 MHz | -0.2 | 约 40 kHz |
| 14 MHz | -7 | 约 20 kHz |
| 10 MHz | -11 | — |
| 7 MHz | -15 | — |
作者用 5W WSPR 在 14 MHz 成功联络日本、夏威夷、委内瑞拉、加拿大等地。
图：KP4MD 组装完成的磁环天线，安装在 PVC 管和三脚架上（来源：qsl.net/kp4md）
四、方案三：纯接收用简易线圈环天线（最简单，适合 PL-330）
适用：仅接收，无需发射，无需高压电容
参考：Cranbrook ARC、SWLing Post 社区方案
成本：约 30–50 元
对于只用于接收的收音机（如 PL-330），不需要承受发射时的高压，可以大幅简化设计：
4.1 材料
| 材料 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 漆包线 | 直径 0.5–1mm | 约 5m |
| PVC 管或木框 | 直径 30–50cm 圆形，或 30×30cm 方形 | 1 个 |
| 可变电容 | 10–200 pF，普通收音机用可变电容即可（无需高压型） | 1 个 |
| 3.5mm 单声道插头 | TS 型 | 1 个 |
| 导线 | 约 50cm | 1 根 |
4.2 制作步骤
1. 制作骨架
用 PVC 管弯成直径约 40cm 的圆形（用热风枪加热弯曲），或用木条钉成 30×30cm 方框。
2. 绕制主环
在骨架上绕 5–10 匝 漆包线，匝间距约 5mm：
接收用线圈参数参考：
骨架直径：40cm
匝数：7 匝
导线：0.5mm 漆包线
目标频率：7–21 MHz（短波）3. 连接调谐电容
将可变电容并联在线圈两端：
线圈 ──┬── 可变电容（10–200 pF）
└── 输出到收音机旋转电容旋钮，找到信号最强点即为谐振。
4. 耦合输出
最简单的方法：在主环旁边绕 1–2 匝小线圈作为耦合环，两端接 3.5mm 插头，插入 PL-330 天线口。
主环（7 匝）
↕ 磁耦合（间距约 1–2cm）
耦合环（1–2 匝）→ 3.5mm 插头 → PL-3304.3 调谐技巧
- 将天线放在远离金属物体的位置
- 收音机调到目标频率（如 7.074 MHz）
- 缓慢旋转可变电容，听到信号突然增强时即为谐振点
- 谐振带宽很窄（约几十 kHz），换频段需重新调谐
五、关键参数计算
5.1 在线计算工具
推荐使用 VK3CPU 磁环天线计算器（免费在线工具）：
🔗 https://miguelvaca.github.io/vk3cpu/magloop.html
输入环直径、导线直径、匝数，可计算：
- 所需调谐电容值（pF）
- 电容两端电压（发射时）
- 天线带宽（kHz）
- 辐射效率（%）
- Q 值
5.2 主环尺寸与频率关系
| 主环直径 | 周长 | 适合频率 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 0.5m | 1.57m | 20–30 MHz | 小型，适合 15m/10m |
| 0.9m | 2.83m | 14–21 MHz | 标准，适合 20m/15m |
| 1.5m | 4.71m | 7–14 MHz | 较大，适合 40m/20m |
| 2.0m | 6.28m | 5–10 MHz | 大型，适合 40m/30m |
经验公式：主环周长约为目标波长的 1/10，效率最佳。
六、使用注意事项
接收用天线（PL-330 等）
- 无需担心高压问题，可变电容用普通收音机电容即可
- 旋转天线方向可利用方向性抑制干扰
- 远离电视、路由器、手机充电器等干扰源
- 室内放置时，靠近窗口效果更好
发射用天线（HAM 电台）
- 电容两端电压极高（100W 时可达数千伏），必须使用高压空气可变电容或真空电容
- 调谐时先用低功率（< 5W）找到谐振点，再提高功率
- 严禁触摸天线和电容，尤其是发射状态下
- 建议加装减速驱动器（6:1 或更高），因谐振极尖锐，手动调谐困难
七、参考资料与延伸阅读
| 资料 | 作者 | 链接 |
|---|---|---|
| SM0VPO 20m 框架环天线 | Harry Lythall, SM0VPO | swling.com |
| 14–30 MHz 磁环天线完整指南 | Dr. Carol Milazzo, KP4MD | qsl.net/kp4md |
| 磁环天线终极指南 | Cranbrook ARC | cranbrookarc.ca |
| Arduino 自动调谐磁环天线 | DD2KH | microfarad.de |
| VK3CPU 磁环天线计算器 | Miguel VK3CPU | miguelvaca.github.io |
| SM0VPO 天线项目主页 | Harry Lythall | sm0vpo.com |
| SWLing Post 磁环天线合集 | 多位作者 | swling.com |
整理日期：2026年4月
内容来源：以上权威业余无线电资料，已注明出处
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