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前言
在没有过多预热宣传的前提下,Deity 发布了一款无线电射频领域的全新产品:
BF-1 UHF 天线。
这是 Deity 第一款全向型无源领结增益天线,也是 Deity 的无线设备生态里面的新成员。
“BF-1”这个代号让我想起该类天线产品在业内的别称之一“蝴蝶天线”。原意是因为外观酷似蝴蝶翅膀,而“Butterfly”很可能就是这个代号的由来。蝴蝶轻盈飞舞,代表着便携、轻盈,而它对无线系统的帮助,也像“蝴蝶效应”一样让使用后的体验挂起一整飓风。于是我在第一时间拿到了这款新品,开始了体验和测试…

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同期录音天线常用类型
射频天线是一个非常好玩的技术领域,通过不同的结构,即使是形态相近的天线系统,辐射范围、最大辐射方向、增益都会大相径庭。有时我们只是把一根天线的振子加长或者减少几公分,天线的效率就会优化非常多。
从天线分类来说,我们同期录音方面会使用到的天线种类集中在三类:
鞭状天线(Whip antenna)
对数周期天线(鲨鱼鳍)(Logarithmic cycle antenna)
领结天线(双锥天线、蝴蝶天线)(Bowtie antenna)
这里其实还是想先讲讲鞭状天线,这是运用最广泛的天线类型,几乎所有的无线发射器、无线接收器的原装天线都是鞭状天线,从形态上来说,鞭状天线是垂直天线的一种,此类天线在垂直方向是几乎没有辐射范围的,也就是说使用时不应该用天线的头部对着接收装置,而是竖直使用。

鞭状天线有它的自然谐振频率。谐振频率波长等于4倍的天线长度,实际使用时,天线长度必须等于发射频率波长的1/4,才能从输出级得到最大的功率,同时也起到较好的滤波作用。
也就是说鞭状天线的长度有几个要点:
1 长度决定了天线的工作频率
2 由于长度限制了工作频率,所以鞭状天线有一定的滤波作用
3 固定长度的鞭状天线可工作带宽不会很大,拉杆、折叠的除外。
打个比方,一个发射机的工作带宽为:608Mhz-633MHz
我们取带宽中心值,≈620Mhz
根据波长计算公式:波长=波速(s/m)÷频率(Hz)
波速我们一般取空间中电磁波传播的速度,近似光速:3×108 m/s
那么 620Mhz 的波长就是:3×108÷(620×106)=300÷620≈0.483m
那么我们就可以得到理论条件下天线长度应该是四分之一波长:
0.483÷4=0.120m=12cm
当然这是公式上的理论值,实际情况中还需要更严谨的测试和调整来覆盖目标带宽,所以最后的长度和计算结果有一定的误差。
同时,鞭状天线的增益能力都比较有限,所以我们常常需要更换更好的天线方案来提升无线系统的射频能力。


那么对数周期天线,就是我们熟知的鲨鱼鳍天线,他们大多都是这一类。对数周期天线的基本形态如图

那么他的特点在于具有极宽的工作带宽,可达到10∶1或更宽,辐射线极化电磁波,其极化方向与振子方向平行,也就是有非常明显的指向性。这类天线以ZAXCOM的BLUEFIN高增益数字天线和WISYCOM LBN2天线为大家熟知


wisycom 的这款天线结构更为优化,属于 LPDA(log periodic dipole Array)对数振子阵列天线,行业标杆的存在,不仅做到了几乎是最大的适用带宽,并且在指向性所在的最大辐射方向做到了顶尖的 6-7dBi 增益。
(注意,我发现还是有很多读者没有分清楚dBi的含义:相较于相同实验条件下的全方向性天线在最大辐射方向的增益)
LPDA 的指向性图类似话筒里的心形指向:

对数周期天线的知识我们就不再赘述了,仅作为了解,接下来就是 BF-1 这款天线的类别:领结天线

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领结天线Bowtie antenna
领结结构排列的天线,有两个三角形的硬丝片或两个三角形的扁平金属板,导线连接在三角形顶点之间,被称为领结天线。这是一种常见的天线类型,具有两个双锥的结构设计。领结天线的基本结构如下图:

领结天线的谐振原理和上文的对数周期天线类似,领结天线并不是真正的对数周期天线,但可以简单粗暴的理解为 LPDA 的简化版。
当然,领结天线还有更大的表现形式,毕竟在天线这一领域,某种程度上:大就是好!
下图是国外HAM分享的自制领结天线:

所以它拥有对数周期天线的一些特征,比如极宽的适用工作带宽和一定程度的方向性。

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BF-1外观
从外观外形来看,我推测 BF-1 是一款领结天线类型的 UHF 无源天线,外表是玻璃纤维包裹的外壳,所以没法观察其内部振子结构,但外形已经可以说明一定的问题了。
BF-1包装内包含两片天线本体

从馈电点接口处可以看见 BF-1 的基本参数:带宽覆盖 470Mhz-1GHZ,IP67 的防水级别

一个 Deity 定制的收纳包,这个收纳包很精致,可以很好的保护天线本体
SMA-BNC 转接线两根和 BNC-BNC 转接线两根
带怪手的固定夹具两只

我推测 BF-1 内部的天线振子应该是下图的结构形态
这需要公式计算去佐证

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领结天线基础公式计算
领结天线的各项参数也和其结构信息息息相关,主要是振子的长度、宽度和高度以及单个领结臂之间的开角,但是由于射频天线的设计中理论公式往往和实际有相当的出入。天线设计的时候也经常使用公式找到理论值之后,再通过一次一次的测试得到最终的设计。/
所以这里只做科普介绍,就不把它往成品天线上去套了。

首先领结天线的基本公式是:L = c / (2 * f)
L:领结宽度
C:光速,取3*108
f:目标工作频率(单位hz)

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固定安装
BF-1 的定位是一款便携的轻量型射频天线,所以它的体积和重量都比普通的 LP 型鲨鱼鳍天线要小的多轻的多,可以以较轻的负担安装在 soundbag 上面。

也有老师将其安装在录音车或者是录音设备箱上

截止发稿前,Deity已经发布了全新的天线支架,可以很方便的在现场搭建天线设备。同时,这款天线支架也可以用于ORTF分离式立体声录音的麦克风安装。

总之安装的方式有很多种,由于BF-1的体积,所有的安装方式都是非常便捷的,大家可以按照自己的工况进行选择

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射频性能
Deity官方对BF-1的增益参数显示的是:平均值+2.2dBi
dBi意为:相较于基准全向测试天线的比较值
由于我无从得知Deity的测试天线参数以及无法还原实验室测试环境,所以我跟偏向于分享实际使用过程中对使用体验的提升


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距离测试
时间有限,拿到BF-1的时间又接近春节,我并没有太多的时间和工作机会对BF-1进行非常深入的射频测试。但在最近的几个纪录片项目中,我以最接近实际工况的情况使用了这一款天线,在实际使用的过程中我在条件允许的情况下分别切换了BF-1和Theos原装的鞭状天线,以这样的方式来对比两款不同天线的接收能力。
场景一:这是一个传统的两层民居,它的主要结构应该是木质结构外面是砖墙和瓦顶,接收机位于一层发射机位于二层。这样的情况下鞭状天线出现了一定程度的信号断续和不稳定,但是在我更换回BF-1之后在相同位置的情况下信号明显稳定,于是我走出这栋房子来到户外直到远离大概15-10米之后信号出现了断续的情况。

场景二:这是一个乡村的室外,我距离发射机大概有五十米左右,在使用鞭状天线的情况下,发射机朝远离我的方向继续走动那么信号断续的情况随时有可能发生,在我更换回BF-1之后发射机持续朝远离我的方向行动,只要我的领结天线指向发射机方向那么不出现信号断续的活动范围明显增大。
场景三:这是一个侗族的吊脚楼传统民居修建在一个靠山的断崖边上,我和摄影机在断崖的一侧茶距离民居大约有45米左右,使用鞭状天线进行测试,鞭状天线在人物动线的近端是可以做到稳定接收的但是在人物动线的远端出现了信号断续的情况,嗯这几乎就是鞭状天线在常规工况开场测试情况下的极限距离。实际拍摄时我使用BF-1进行接收,人物行致动线远端,信号依然稳定。

场景四:这是我在BF-1和Theos搭配使用时的最好成绩,位于川西松潘县城往北几十公里的牧区,这里的无线电环境可以说是无瑕,在这里我达成了Theos稳定传输200m+的最好成绩。不过这是天时地利人和的极端情况。
即为——天时:射频环境极度干净,手机信号都没有的那种
地利:发射位高于接收位(符合 U 段传播特性)
人和:剧组除我之外没有任何无线电发射设备
再次标注:这是我偶然发现的极限传播现象,并不能代表大部分使用场景和使用体验,放在这里是一个对照组,用以表现无线电环境对于无线电传播的影响之大


以上以上的四个场景,虽然不是严格意义上的、严谨的天线信号测试规格,但这更符合实际使用的工况在实际使用的过程中天线表现如何其实比纸面数据更加重要,所以通过这三个场景的天线切换测试至少我可以确定BF-1的信号接收能力是由于THEOS的原装鞭状天线的。
但这里还有一个场景五是希望老师注意的。
场景五:我相较于发射机大约45米左右,空旷室外。也许是因为多径效应的影响在当时当地这个距离成为了BF-1的极限接收距离,当我转身也就是BF-1的指向偏离发射机方向时,信号会毫不犹豫的断掉。这个场景体现了BF-1的安装一定要遵守水平方向全向性,这点需要老师们注意,我个人建议在使用的过程中一直保持天线指向发射机方向。
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还差一点
BF-1作为DEITY的第三款天线产品(第一款是THEOS的原装鞭状天线,第二款是可裁剪的增强鞭状天线),其完成度和总体素质还是喜人的,特别是在其售价的加持下尤其让人心动。不过 THEOS的发布再到BF-1的出世,国产的影视录音无线电系统还差最后一个拼图:包含滤波的天线分配器
由于BF-1的470-1Ghz超宽带宽,我是有理由担心杂散发射和镜像谐波问题的,其中还牵扯到Theos的700k信道带宽,所以我猜测Deity的天线分配器系统有可能会在后端内置滤波器,解决射频方面的一些问题。
马上就要来到的4月NAB,Deity据说会有很多的惊喜给到大家,这里我们可以先期待一波。
