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八木天线

八木天线
八木天线

八木天线是一种典型的定向天线,也称为八木宇田天线、引向天线。

八木天线结构如图1所示,它由一个有源振子,一个反射器和若干根引向器组成。其中稍长于有源振子的反射器起反射能量作用,较有源振子稍短的引向器起引导能量的作用。有源振子两侧的反射器和引向器使原来的双向辐射变成单向辐射,以提高天线的增益。八木天线结构简单、馈电方便,具有较高的增益,广泛应用于VHF/UHF频段。

天线尺寸

八木天线的单元数目、长度及各单元间距对天线的增益、前后辐射比及带宽等指标都有很大的影响。八木天线尺寸的理论计算比较复杂,多数情况下是利用一些近似公式、经验数据进行初步选取,或者在一个成品天线基础上进行修改,然后通过实验,反复调整好后再最后确定相关数据。

八木天线尺寸的确定需要从天线各项性能指标中折衷考虑。本天线反射器的长度取35 cm(0.5λ,波长λ=70cm),三根引向器的长度相等,都取31cm(0.44λ),有源振子的长度暂取34cm(0.486λ),实际长度还要在天线调整中确定。

引向器的间距选取有变间距和等间距二种。各单元间距可在0.1λ到0.34入之间选取。引向器的间距取值大时,天线增益高;间距小时,天线的频带特性好。本天线引向器的间距取值0.2λ。要注意的是第一根引向器与有源振子之间的间距要小一些,一般为0.14λ。反射器与有源振子的间距也为0.2λ。天线各单元长度及间距见表1。

γ匹配

天线与馈线连接时首先要解决的是阻抗匹配问题。所谓阻抗匹配就是将天线的输入阻抗变换到与它相连接馈线的特性阻抗值(一般为50Ω),这样电台输出的功率便能全部从天线上发射出去。

八木天线的匹配方法有多种形式。图2是γ匹配连接示意图。同轴电缆的芯线经过可变

电容与γ棒相连,电缆屏蔽层接在有源振子的中心,短路棒将有源振子与γ棒连通并可以移动。调整可变电容容量及短路棒位置能使天线达到匹配状态。γ匹配为不平衡型,可以直接与同轴电缆连接,是业余无线电爱好者喜爱的一种很方便的匹配方式。

天线制作

天线制作所需材料参见表2,所有振子均选用Φ3mm的铜焊条,横杆可用15mm×15m m、长70cm的方管或铝合金材料。首先按照表1的尺寸剪好6根铜棒,在方管相应位置上做好打孔记号。选用Φ3mm钻头,用台钻在方管的5个孔位上将方管打穿,使铜焊条刚好能插进横杆。为便于调整、拆卸,可在振子的上方再钻一个孔,焊上一个螺母,旋紧螺杆,就可以将振子固定住。见图3。注意在方管上打孔最好用台钻,用手枪钻不易控制方向,容易造成振子倾斜。

找一块60 mm×15mm、厚1mm的铁片,弯成直角并钻好孔。长边固定在横杆上,短边装上BNC插座,插座的中心到有源振子的垂直距离约20mm。将铁片与方管间的油漆锉掉以保证接触良好。短路棒可找两块尺寸为30 mm×10mm、厚约1—2mm的铝片或铜片制作。在两块铝片中间打一个孔,装上螺钉,夹在有源振子和γ棒上,调整这二根铜棒的间距在2 0mm,如图4所示。最后将瓷片电容焊在BNC插座的芯线及γ棒上,天线制作便完成了。

天线调整

影响八木天线性能的因素很多,八木天线的调整也比其他天线复杂一些。业余条件下我们主要调整天线的两个参数:谐振频率和驻波比。即将天线的谐振频率调整在435MHz附近,并且使天线的驻波比尽可能接近1。

将天线架起距地面约1.5m,接上驻波表开始测量。为减小测量误差,连接天线至驻波表及电台到驻波表的电缆尽量短一些。本天线有三个地方可以调节:微调电容的容量、短路棒的位置和有源振子的长度。具体调整步骤如下:

(1)将短路棒固定在距横杆5~6cm处;

(2)发信机频率调至435MHz,调节瓷片电容使天线的驻波最小;

(3)从430~440MHz,每间隔2MHz,测量出天线的驻波,将所测数据作图或列表。

(4)观察驻波最小时所对应的频率(天线谐振频率)是否在435MHz附近,若频率偏高或偏低,可更换一根稍长或稍短几毫米的有源振子重新测量驻波;

(5)稍许改变短路棒位置,反复细调瓷片电容,使天线驻波在435MHz附近尽可能小。

天线调整时每次调节一处,这样容易找出变化规律。由于工作频率较高,各项调节的幅度都不要太大。如串接在γ棒上的微调电容调整好的容量大约是3~4pF,改变零点几皮法(p F)都会引起驻波很大变化。另外,横杆长度、电缆位置等许多因素也会对驻波的测量产生一

定的影响,这是我们在调整过程中需要注意的。图5是天线调整好后驻波(SWR)的测量结果。

2.4G八木天线的制作方法

2.4G八木天线的制作方法 好长时间没有上来更新了。一则单位事儿多,没空;二则,自己心情也不太好,没兴致。上周查单子时突然发现家里的ADSL快到期了,想想邻居家里的AD是2M的,自己用不了怪可惜的,不如我跟他合用,但是距离太原,无法拉网线,从网上得知可以用无线路由器及无线网卡组件无线局域网,时间长距离的无线传输,于是在网上查找资料,研究可行性。网上这方面的资料还真不少,但是国内的资料大部分都是照抄国外的,于是直接上国外网站查找,国外无线电爱好者对于2.4G的网络研究比国内要早好多年,因此各种数据比较准确,图纸资料也比较全。2.4G的定向天线有很多种:罐头盒式,反射板式,八木天线,卫星天线,裂隙天线,螺旋天线,以及厨房用具的简单天线。根据天线的制作难易程度以及取材方面考虑,罐头盒式和反射式太简单,厨房用具的那些玩玩倒可以不实用,螺旋天线还要分左旋和右旋,卫星天线和裂隙天线太专业,手工制作不现实。最后决定制作八木天线,虽然要求精度也很高,制作精度要求不低于0.1MM,但是取材和工艺还是能满足的。 第一步选材;根据图纸计算材料,1根12MM的有机玻璃棒,市场上没有12.7MM的,这个尺寸没有问题。直径3.3的铜棒,宽4MM厚1MM的铜条,50欧--5的电缆,虽然比不上--7的电缆,但是只需要1米,效果还是能保证的。由于没有3.3的规格的铜棒,只好用3.2的铜焊条挂上一层焊锡,尺寸比较接近了。 第二步钻孔:给有机玻璃棒上钻15个孔,根据图纸用游标卡尺在有机玻璃棒上画好线,标注好孔位置,这一步很关键,孔的位置将直接影响到后续的工艺精度,钻孔时也要注意,要用台钻,一气呵成,保证所有孔在一条直线上,孔的间距要满足尺寸要求,并且孔的垂直度要保证,否则装上振子后就会发现振子不在一个平面上了。钻头用3.2MM的。 第三步制作振子:根据图纸用钢锯将振子裁好,注意尺寸稍微留长一点,然后用锉刀和砂轮将振子长度调整到标准尺寸,要求精度不小于0.1MM。主振子用铜条打磨弯形挂锡,焊上电缆待用。 第四步安装振子:由于孔是3.2MM多一点的,振子也是3.2MM多一点,因此有些振子安装上后会发现松动,无法固定在孔内,这是可以将振子上再挂点锡,用锉刀修磨到能紧配安装。主振子安装时要求距离第一个振子的位置要固定,上下位置也要固定,但是还不用用任何金属材料来固定,我是用短有机玻璃棒根据振子尺寸锯上缺口,使主振子卡在两个振子之间。 第五步装外壳:根据天线的尺寸使用相应的PVC管将之套入,两头用PVC堵头封住,电缆孔用密封胶封住。 到此为止,一个2.4G的八木天线算是大功告成,据说增益能达到15dbi,剩下的事儿就是用设备调试了。 因为还没有相中合适的设备,所以实验还要过几天做。先把部分照片放上,完全是个人爱好,不正之处欢迎拍砖。 材料

八木天线的原理和制作

八木天线的原理和製作Post By:2008-12-11 22:00:11 八木天线(YaGi Antenna)也叫引向天线或波导天线,因为八木秀次(YaGi)教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理,所以叫做八木天线,它是由HF,到VHF,UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子(Driver Element)和若干无源振子组成,所有振子都平行装製在同一平面上,其中心通常用一铅通(也可用非金属──木方)固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线(Dipole),商品八木天线──尤其是用在电视接收时,则多用折合式半段偶极天线做有源振子,好处是阻抗较高,匹配容易频率亦较宽阔,适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业餘条件下,製作较难,而宽频带亦会引入较大噪音,因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至於无源振子根据它的功能可以分为反射器(Reflector)和导向器(Director)两种。通常反射器的长度比有源振子长4~5%,而导向器可以有多个,第1~4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2~5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端,都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接,但在有源振子作用下,两者都会產生感应电压表,电流,其幅度各相位则与无源振子间的距离有关,亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时,电源走过的途径距离也不同,就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时,呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度,和它与有源振子的距离,便可使反射器和有源振子產生的电磁场在反射器后方相互抵消,而在有源振子前方上相加。同样,适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离,可以使导向器和有源振子在主方向上產生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波,在加入反射器和导向器后,将沿著导各器的方向形成较强的电磁场,亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同,间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线,特点是天线的主办窄,方向系数大,整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同,间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线,特点是天线的主瓣较宽,方向系数较少,工作频带内增益不均匀(但在UHF以上波段并不明显),但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理,则可以显著地压缩副瓣,又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

单极天线

实验报告 实验名称:单极天线 实验器材:数据采集接口/电源、射频发生器、天线定位器、计算机、八木天线、单级天线 实验步骤: 1、将电源、射频发生器、天线定位器、电脑正确安装; 2、将有水平夹的天线杆固定到发送支架上。将水平极化的八木天线架 到杆上,将其连接到射频发生器的1GHz OSCILLATOR OUTPUT端; 3、将单级连接器插入接地面的中心并用螺丝将其牢牢固定。将λ/4 长导线插入连接器中心; 4、将另一个有水平夹的天线杆固定到天线定位器的滑动支架上。将单 极天线加到杆上,定向为E面;(确保天线和天线定位器的旋转中 心一致) 5、将天线之间的距离置为r=1m远。将其调整到同一高度并直接相对; 6、将射频发生器做如下调整: 1GHZ OSCILLATOR MODE ------ 1KHZ 1GHZ OSCILLATOR RF POWER ------ OFF 10GHZ OSCILLATOR RF POWER ------ OFF 7、接通电源,开启射频发生器,打开电脑,启动LVDAM-ANT软件; 8、将射频发生器上的1GHZ OSCILLATOR RF POWERK 开关置到ON位置。 控制优化信号的接收;开始采集,辐射图如下: 9、旋转八木天线使其垂直极化,从滑动支架上移除带水平夹的杆,换

垂直夹的杆。将单级加到杆上,确保它定向为H面,用短缆线替换中长 SAM缆线。进行新的采集,辐射图如下: 10、将单级天线从杆上移除并断开连接器和接地面的连接,将四条弯曲的 导线插入连接器的每个角,然后将新的天线装到杆上,定向为H面; 11、再次采集,保持相同衰减级。辐射图如下:

八木天线的原理和制作

八木天線的原理和製作 八木天线(YaGi Antenna)也叫引向天线或波导天线,因为八木秀次(YaGi)教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理,所以叫做八木天线,它是由HF,到VHF,UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子(Driver Element)和若干无源振子组成,所有振子都平行装制在同一平面上,其中心通常用一铅通(也可用非金属──木方)固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线(Dipole),商品八木天线──尤其是用在电视接收时,则多用折合式半段偶极天线做有源振子,好处是阻抗较高,匹配容易频率亦较宽阔,适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业余条件下,制作较难,而宽带带亦会引入较大噪音,因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至于无源振子根据它的功能可以分为反射器(Reflector)和导向器(Director)两种。通常反射器的长度比有源振子长4~5%,而导向器可以有多个,第1~4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2~5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端,都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接,但在有源振子作用下,两者都会产生感应电压表,电流,其幅度各相位则与无源振子间的距离有关,亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时,电源走过的途径距离也不同,就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时,呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度,和它与有源振子的距离,便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消,而在有源振子前方上相加。同样,适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离,可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波,在加入反射器和导向器后,将沿着导各器的方向形成较强的电磁场,亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同,间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线,特点是天线的主办窄,方向系数大,整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同,间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线,特点是天线的主瓣较宽,方向系数较少,工作频带内增益不均匀(但在UHF以上波段并不明显),但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理,则可以显著地压缩副瓣,又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

高增益微带八木天线的设计

高增益微带八木天线的设计

高增益微带八木天线的设计 【摘要】本文基于八木天线的结构设计并制作了一个准八木高增益微带天线,利用电磁仿真软件CST进行仿真设计。通过增加引向器的个数来增加增益随着引向器的增加,增益由4.15dBi增加到8.2dBi;通过增加x方向的单元数,压缩E 面的方向性进而提高增益,其增益由8.2dBi提高到12.7dBi。最终设计出一款工作于5.8GHz,增益约为12.7dBi,前后比为26dB的天线,实测与仿真结果基本吻合。 1、微带八木天线的设计原理 随着微波技术的发展,微带准八木天线由于其结构简单易于加工实现而成为国内外的一个研究热点。微带准八木天线的工作原理如图,采用180°相位差的微带传输线作为馈线,馈入八木天线的两臂的信号刚好等幅反向。八木天线可看作是端射式行波天线,其波瓣图可近似为间距λ/4,相位递减90°的电源端射阵。在微带八木中要实现输入端的阻抗匹配很关键,2单元6元阵子在馈电微带的阻抗匹配计算如图1所示 图1 阻抗匹配计算 八木天线的地板作为反射器,馈电后的主阵子向空间辐射电磁波,同时引向阵子由于耦合作用产生了感应电流,也向外辐射电磁波,引向器和反射器的相互作用能将有源振子辐射的能量集中到主辐射方向。引向器的数目在一定的范围内越多,方向性越强,增益就越高。有源振子的长度一般取半波长,通过调整阵子间的间距以及无源振子的长度,可以改变无源振子上产生的交变感应电流的相位和幅度,使得电磁场在主方向上叠加,从而达到增强天线辐射方向性的目的,进而提高天线的增益和辐射效率。不同数量引向阵子对应增益增量如表1所示。 表1 不同单元八木天线的增益值

调频信号八木天线制作

八木五单元FM天线的制作 发表日期:2003年12月21日出处:调频发烧作者:甘铭晓【编辑录入:飞奔】 天线是接收机捕捉信号的工具,用于远程调频广播接收的天线大部分采用八木(YAGI)天线,八木天线的单元数接影响了接收范围,单元数越多,则方向越尖锐,增益越高,直距离越远. 中国的调频广播频段为87.5-108MHZ,而电视五频道的中心频率为88MHZ,所以五频道天线基本适合于远程调频广播接收.爱好者可购五频道电视天线代用,要求高的爱好者可将五频道电视天线稍加改后用.我建议用五单元的好,它具有较高的增益,且体积不大.普通的五频道五单元八木天线才十多元,购后改动最合算. 以下我介绍我使用天线的一些处理方法: 1.天线的匹配问题,一般天线的输出为300欧,而电缆多为75欧,阻抗不同就得进行匹配,否则高频信号是很难传输的.天线匹配器多为变压器式和U型半波环式,变压器式匹配器制作较复杂,线和磁环的选取直接影响匹配系数.而U型半波环式只需一段75欧的电缆就可以了.我应用时觉得U型半波环式好些. 2.天线的调试问题,安装好天线后并不是就有立杆见影的效果,需进行调试后才有不可思义的效果.首先要确定要接收电台的方向(因为天线为定向天线),将天线引子的方向对准电台方向.用接收机试收电台,然后找相应方向的一个最弱的信号调节天线的高度,找一个信号最强的位置后将天线定住. 3.使用天线放大器应注意的问题,目前市场上的天线放大器多为两个9018组合的,由于9018的工作噪声较大,要"发烧"最好将9018改用C3358或C3355低噪管.若使用放大器时在多个频点上出现不明的数码声(音频脉冲)干扰其它电台的信号,这是传呼发射台的谐波再生造成的,是由于天线放大器的滤波器问题,最好在输入端加一个BPF(88-108MHZ滤波器),可从旧的调频收音机上拆(形状如电视6.5MHZ滤波器).亦可在第一级放大器的耦合电容前对地加一个5-45P的电容. 4.天线与电缆的接头应注意防锈,天线一般架设在天台,日晒风吹后天线接口很易生锈,这样会影响信号的传输和天线的匹配,使接收效果变差.若有天线放大器的天线极易使放大器自激,最好在天线安装时将接口涂上防锈漆. 5.电缆安装时尽量拉直不要卷在一起,引入屋后最好在刚入屋处安个插座,打雷时可很快拔下. 6.天线架设时应注意防雷,高层建筑一般都有避雷针,避雷范围是以针尖为原点与针成45度角的伞形空间,天线应在此空间内才安全. 7.天线的保养,由于天线受风吹,日晒,雨淋后很快会被氧化,有时间可一年将天线洗一次,我是一年换一付天线的.电缆的所有接口一样要用95%的酒精清洗. 8.天线的反射器,振子和引向器不能和支架导通,要用塑料隔开! 9.大部分收音头是300欧输入的,可以将收音头里的300-75欧的匹配器断开成75欧接口. 一个调频接收系统并不是有了好天线,高级电缆就有很好的接收效果.而是要在天线,电缆和接收机相互配合下才可能的.就如我们音响发烧一样,音源,功放,线材,音箱相互搭配好才有好的效果一样.我们选择接收机时应注意,目前市场上的很多收音机都不适宜进行远程调频接收,普通的微型收音机主要是设计为了能收本地和邻近电台,它在调谐的工艺上花较少的工夫,邻频处理不好,它主要花在外形设计上.普通的收音头我认为手调的要比数调的好,目前国产的普通数调收音头主要设计在它的功能上,而不是求它的高灵敏度,手调收音机是我国民族工业的成熟产品,显然普通手调收音头比数调的好.但一些国产的数调机还是不错的,已可和一些进口产品比美了.在我的使用中发现汽车调频接收机相当好,不论是手调的还是数调的,它的灵敏度和邻频处理都很好,中强度信号在0.2MHZ完全可分离,主要它是用了一体化调谐器,一体调谐器不象普通调谐一样与中放和立体声解调设计在同一块板上,而是由专业厂家另外生产的,它不论工艺还是技术都是较好的.使用WALKMEN时,我认为手调的比数调的好,比如松下,爱华,索尼的收音功

微波课设八木天线设计

微波课设八木天线设计文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

课设报告 课程名称:微波技术与天线 课设题目:八木天线的仿真设计 课设地点:电机馆跨越机房 专业班级:信息1002班 学号: 学生姓名: 指导教师: 2013/6/27 目录 1、设计摘要 2、设计原理 3、八木天线参数选择及设计要求 4、八木天线的HFSS10仿真 (1)建立模型 (2)确认设计 (3) S参数(反射参数) (4)2D辐射远区场方向图 (5)3D Polar 5、仿真结果分析 6、实验中的问题 7、心得体会

一、设计摘要 八木天线又称引向天线,它由一个有源振子及若干无源振子组成的线形端射天线。其结构示意图如下,在无源振子中较长的一个为反射器,其余的均为引向器,它被广泛应用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视、及其它无线电系统中。 六元八木天线示意图 八木天线中,有源振子可以是半波振子,也可以是折合振子一般常用折合振子,以提高八木天线的输入阻抗,以便和馈电线匹配。主要作用是提高辐射能量。无源振子是若干孤立的金属杆,它与馈线和有源振子不直接相连,作用是使辐射的能量集中到天线的端向。 二、设计原理: 八木天线的工作原理是:有源振子被馈电后,向空间辐射电磁波,使无源振子中的产生感应电流,从而也产生辐射。改变无源振子的长度及其与有源振子之间的距离,无源振子上的感应电流的幅度和相位也随着改变,从而影响有源振子的方向图。若无源振子与有源振子之间的距离小于λ/4,无源振子比有源振子短时,整个电磁波能量将在无源振子方向增强;无源振子比有源振子长时,将在无源振子方向减弱。比有源振子稍长一点的称反射器,它在有源振子的一侧,起着消弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用;比有源振子略短的称引向器,它位于有源振子的另一侧,它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波。通常反射器的长度比有源振子长4%~5%,而引向器可以有多个,第1~4个引向器的长度通常比有源振子顺序递减2%~5%。 本设计就是基于八木天线的基本理论的基础上,设计一个六元八木天线。三、八木天线参数选择及设计要求

八木天线470MHZ

一、设计说明:作为电磁换能元件,天线在整个无线电通信系统中位置十分重要,质量好坏直接影响着收发信距离的远近和通联效果,可以说没有了天线也就没有了无线电通信。作为一款经典的定向天线,八木天线在HF、VHF以及UHF波段应用十分广泛,它全称为“八木/宇田天线”,英文名Y AGI,是由上世纪二十年代日本东北帝国大学的电机工程学教授八木秀次,在与他的学生宇田新太郎研究短波束时发明的。相对于基本的半波对称振子或者折合振子天线,八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远,并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。通常八木天线由一个激励振子(也称主振子)、一个反射振子(又称反射器)和若干个引向振子(又称引向器)组成,相比之下反射器最长,位于紧邻主振子的一侧,引向器都较短,并悉数位于主振子的另一侧,全部振子加起来的数目即为天线的单元数,譬如一副五单元的八木天线就包括一个主振子、一个反射器和三个引向器,结构如图1所示。主振子直接与馈电系统相连,属于有源振子,反射器和引向器都属无源振子,所有振子均处于同一个平面内,并按照一定间距平行固定在一根横贯各振子中心的金属横梁上。 二、系统规划传输方式:单向传输节目源:本系统电视节目包括无线电视和自办节目(一套)等。无线电视无线电视无线电视无线电视::::通过八木天线接收到的信号送到电视机,收看电视机节目。示意图如下(图一): 三、技术参数天线的性能直接影响电视机收看电视节目的质量重要因素,主要的技术参数有输入阻抗、工作频率、天线增益及方向性等。A.输入阻抗在谐振状态,天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50 ,如果天线输入阻抗也是50 ,那就达到了“匹配”,就能将天上的信号全部接收下来,所以在制作天线的时候一定要注意阻抗匹配的问题。二分之一波长偶极天线的输入阻抗约为67 ,二分之一波长折合振子的输入阻抗则高于前者4倍,当加了引向器、反射器后,阻抗关系就变得复杂起来了,总的来说八木比仅有基本振子的阻抗要低很多,且八木各单元间距大则阻抗高,反之阻抗变低,同时天线效率降低。有资料介绍,引向器与主振子间距0.15波长时阻抗最低,0.2-0.25时阻抗高,效率提高。这

北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二

北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二

信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告

实验二网络分析仪测试八木天线方向图 一、实验目的 1.掌握网络分析仪辅助测试方法; 2.学习测量八木天线方向图方法; 3.研究在不同频率下的八木天线方向图特性。 注:重点观察不同频率下的方向图形状,如:主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等; 二、实验步骤: (1) 调整分析仪到轨迹(方向图)模式; (2) 调整云台起点位置270°; (3) 寻找归一化点(最大值点); (4) 旋转云台一周并读取图形参数; (5) 坐标变换、变换频率(f600Mhz、900MHz、1200MHz),分析八木天线方向图特性; 三、实验测量图 不同频率下的测量图如下: 600MHz:

900MHz:

1200MHz:

四、结果分析 在实验中,分别对八木天线在600MHz、900MHz、1200MHz频率下的辐射圆图进行了测量,发现频率是900MHz的时候效果是最好的,圆图边沿的毛刺比较少,方向性比较好,主瓣的面积比较大。 当频率为600 MHz的时候,圆图四周的毛刺现象比较严重,当频率上升到1200MHz时,辐射圆图开始变得不规则,在某些角度时出现了很大的衰减,由对称转向了非对称,圆图边缘的毛刺现象就非常明显了,甚至在某些角度下衰减到了最小值。 从整体来看,八木天线由于测量的是无线信号,因此受周围环境的影响还是比较大的,因此在测量的时候周围的人应该避免走动,以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 由实验结果分析可知:最大辐射方向基本在90°和270°这条直线上,图中旁瓣均较小,及大部分能量集中在主瓣。 八木天线由于测量的是无线信号,因此受周围环境的影响还是比较大的,因此在测量的时候应当尽量保持周边环境参数一定,以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 五、实验总结

引向天线研究与设计

引向天线的研究与设计 摘要:天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换,它是发射和接收电磁波的重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。本文主要介绍引向天线的设计以及其MATLAB 仿真,并且讲解了天线的基础知识以及引向天线的重要参数等,让大家对引向天线有更多的认识。 关键词:引向天线、方向系数、方向图 To the antenna's research and design Abstract: the antenna is a kind of converter, it spread on a transmission of guided wave, transform into in the unbounded media (usually free space) propagation of electromagnetic waves, or opposite transformation, it is the transmission and reception of electromagnetic wave important radio equipment, no antenna there would be no radio communication. This paper mainly introduces to the antenna design and the MATLAB simulation, and explained the basic knowledge of antenna and the important parameters to antenna, giving you the right to antenna have more understanding. Keywords: to antenna, direction coefficient, direction chart 一 、天线的基础知识 1.1 基本振子的辐射 1.1.1 电基本振子的辐射 电基本振子(Electric Short Dipole )又称电流元,它是指一段理想的高频电流直导线,其长度l 远小于波长λ,其半径a 远小于l ,同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线,因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。 在电磁场理论中,已给出了在球坐标系原点O 沿z 轴放置的电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为 (1―1―1) (1―1―2) 式中,E 为电场强度,单位为V /m ;H 为磁场强度,单位为A/m ;场强的下标r 、θ、φ表示球坐标系中矢量的各分量;e r,e θ,e φ分别为球坐标系中沿r 、θ、φ增大方向的单位矢量;ε0=10-9/(36π)(F/m),为自由空间的介电常数;μ0=4π×10-7(H/m),为自由空间导磁率; 为自由空间相移常数,λ为自由空间波长。式中略去了时间因子e j ωt 。 1.1.2 磁基本振子的辐射 22302 2300 1sin ()421cos()411sin ()40r jkr jkr r jkr H H Il k H j e r r Il k E j e r r Il k k E A j j e r r r E θ?θ?θππωεθπωε---=?? =??=+? ???=-???=+-?? =?? r r E E e E e H H e θθ?? =+? ?=? 2/k ωπλ==

八木天线的原理和制作tm

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八木天线的原理和制作 八木天线(YaGi Antenna)也叫引向天线或波导天线,因为八木秀次(YaGi)教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理,所以叫做八木天线,它是由HF,到VHF,UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子(Driver Element)和若干无源振子组成,所有振子都平行装制在同一平面上,其中心通常用一铅通(也可用非金属──木方)固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线(Dipole),商品八木天线──尤其是用在电视接收时,则多用折合式半段偶极天线做有源振子,好处是阻抗较高,匹配容易频率亦较宽阔,适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业余条件下,制作较难,而宽带带亦会引入较大噪音,因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至于无源振子根据它的功能可以分为反射器(Reflecto r)和导向器(Director)两种。通常反射器的长度比有源振子长4~5%,而导向器可以有多个,第1~4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2~5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端,都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接,但在有源振子作用下,两者都会产生感应电压表,电流,其幅度各相位则与无源振子间的距离有关,亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时,电源走过的途径距离也不同,就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时,呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度,和它与有源振子的距离,便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消,而在有源振子前方上相加。同样,适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离,可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波,在加入反射器和导向器后,将沿着导各器的方向形成较强的电磁场,亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同,间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线,特点是天线的主办窄,方向系数大,整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同,间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线,特点是天线的主瓣较宽,方向系数较少,工作频带内增益不均匀(但在UHF以上波段并不明显),但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理,则可以显着地压缩副瓣,又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

八木天线制作教程

八木天线制作教程 八木天线是一种引向天线,由一个有源振子和多个无源振子放臵在同一平面上,并且垂直于连接它们中心的金属杆。一般一个无源振子为反射器,其余的无源振子为引向器。因为金属杆通过振子上的压波节点,并垂直于天线,所以,金属杆对天线的近场影响很小。而有源振子必须与金属杆绝缘。 通过下表的数据可以看到,八木天线的增益高于垂直天线及偶极天线。(摘自《天线与电波传播》,北方交通大学徐坤生、蒋忠涌编著) 天线形式反射器数引向器数有源振子数方向性系数 偶极0010dB 二单元八木1013~4.5dB 二单元八木0013~4.5dB 三单元八木1116~8dB 四单元八木1217~10dB 五单元八木1319~11dB 从上表上可知,八木天线的单元越多,方向性越强。但是单元的增加不与方向性成正比。单元过多时,导致工作频带变窄,整个天线尺寸也将偏大。 在短波波段,波长较长,自制八木天线比较困难,在超短波波段(V/U),因波长短,可以比较方便的自制低成本的八木天线。 八木天线的数学计算复杂,不过很多工程或理论书籍都给出它的尺寸,只要依照这些数据,就可以自制出一副不错的YAGI!五单元八木天线的尺寸如图1

如果自制四单元八木天线,只要不安装引向器D就可以,天线也会显得小巧一点。如果想做成七单元,在上图的基础上加两个引向器单元,长度分别是半波长的84%,82%。新加的单元的间隔仍是波长的0.2倍。 我做的70CM波段八木天线,最初是四单元的,各个振子及其连接的金属杆,用BG4RUV提供的铜焊条(直径2.5mm)制成。大约一个月后,买了一段2米长,直径4mm的铜条,又制了一可拆卸的四单元八木天线(找到一段矩形铜管作为连接各个振子的支杆,各个振子均用螺丝与支杆固定,便于携带)。第一支天线的谐振点比预计的中心频率(435兆赫)低了约2兆赫,但在430至440兆赫内的SWR不高,最低的SWR〈1.1,最高的SWR也不大于1.4。第二支天线的SWR在整个70CM频段内的起伏不大,最高约1.2。后来,我对这支可拆卸的天线作一些改动,利用剩下的材料又作成三个引向器,就这样我的这支天线既可以拼装成四单元八木天线,也可以拼装成七单元八木。如果想做一支八木天线,但不要求方向性强,可以试试,动手做一支三单元八木天线。在此给处其尺寸(图2)。

微波天线课程设计56GHz微带天线设计(不同切角)教材

课程设计 课程名称:微波技术与天线 课设题目:微带天线设计(不同切角) 实验地点:博学馆机房 专业班级:电信1201班 学号:2012001422 学生姓名: 指导教师:李鸿鹰 2015 年7 月 4 日

课程设计任务书 注:课程设计完成后,学生提交的归档文件应按,封面—任务书—说明书—图纸的顺序进 行装订上交(大张图纸不必装订) 指导教师签名: 日期:2015-6-10 专业班级 电信1201 学生姓名 课程名称 微波技术与天线 课程设计 设计名称 微带天线设计 设计周数 1.5周 指导教师 李鸿鹰 设计 任务 主要 设计 参数 1 熟悉HFSS 仿真平台的使用 2 熟悉微带天线的工作原理与设计方法 3 在HFSS 平台上完成如下微带天线的仿真设计 设计要求如下: 频率:5.6GHz 介质:FR4 4 结合同组其他同学的设计结果完成对于该天线结构参数与性能之间关系的探讨 5 在1.5周内完成设计任务 设计内容 设计要求 6.11:分组、任务分配、任务理解 6.12:查阅参考资料,理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性,完成方案设计。 6.15~6.18:熟悉仿真平台的使用,完成在平台上的建模,设置,结果提取与分析,以及验收。 6.19:同组同学结果汇总及讨论 6. 22:设计说明书的撰写 在设计过程中,作为设计小组成员,每位同学要具有团队意识和合作精神,并最终独立完成自己的设计任务。 主要参考 资 料 刘学观,微波技术与天线,西安电子科技大学电出版社,2012 顾继慧,微波技术,科学出版社,2007 李明洋,HFSS 应用设计详解,人民邮电出版社,2010 学生提交 归档文件 1.设计报告 2.工程文件

木天线的原理和制作tm

八木天线的原理和制作 八木天线(YaGi Antenna)也叫引向天线或波导天线,因为八木秀次(YaGi)教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理,所以叫做八木天线,它是由HF,到VHF,UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子(Driver Element)和若干无源振子组成,所有振子都平行装制在同一平面上,其中心通常用一铅通(也可用非金属──木方)固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线(Dipole),商品八木天线──尤其是用在电视接收时,则多用折合式半段偶极天线做有源振子,好处是阻抗较高,匹配容易频率亦较宽阔,适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业余条件下,制作较难,而宽带带亦会引入较大噪音,因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至于无源振子根据它的功能可以分为反射器(Reflector)和导向器(Director)两种。通常反射器的长度比有源振子长4~5%,而导向器可以有多个,第1~4 个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2~5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端,都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接,但在有源振子作用下,两者都会产生感应电压表,电流,其幅度各相位则与无源振子间的距离有关,亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时,电源走过的途径距离也不同,就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时,呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度,和它与有源振子的距离,便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消,而在有源振子前方上相加。同样,适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离,可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波,在加入反射器和导向器后,将沿着导各器的方向形成较强的电磁场,亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同,间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线,特点是天线的主办窄,方向系数大,整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同,间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线,特点是天线的主瓣较宽,方向系数较少,工作频带内增益不均匀(但在UHF以上波段并不明显),但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理,则可以显着地压缩副瓣,又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

什么是八木天线

上个世纪二十年代,日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明了这种天线,被称为“八木宇田天线”,简称“八木天线”。 八木天线的确好用。它有很好的方向性,较偶极天线有高的增益。用它来测向、远距离通信效果特别好。如果再配上仰角和方位旋转控制装置,更可以随心所欲与包括空间飞行器在内的各个方向上的电台联络,这种感受从直立天线上是得不到的。 典型的八木天线应该有三对振子,整个结构呈“王”字形。与馈线相连的称有源振子,或主振子,居三对振子之中,“王”字的中间一横。比有源振子稍长一点的称反射器,它在有源振子的一侧,起着削弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用;比有源振子略短的称引向器,它位于有源振子的另一侧,它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波。引向器可以有许多个,每根长度都要比其相邻的并靠近有源振子的那根略短一点。引向器越多,方向越尖锐、增益越高,但实际上超过四、五个引向器之后,这种“好处”增加就不太明显了,而体积大、自重增加、对材料强度要求提高、成本加大等问题却渐突出。通常情况下有一副五单元八木(即有三个引向器,一个反射器和一个有源振子)就够用了。 每个引向器和反射器都是用一根金属棒做成。无论有多少“单元”,所有的振子,都是按一定的间距平行固定在一根“大梁”上。大梁也用金属材料做成。这些振子的中点要与大梁绝缘吗?不要。原来,电波“行走”在这些约为半个波长长度的振子上时,振子的中点正好位于感应信号电压的零点,零点接“地”,一点也没问题。而且还有一个好处,在空间感应到的静电正好可以通过这些接触点、天线的金属立杆再导通到建筑物的避雷地网去。 八木天线的工作原理是这样的(以三单元天线接收为例):引向器略短于二分之一波长,主振子等于二分之一波长,反射器略长于二分之一波长,两振子间距四分之一波长。此时,引向器对感应信号呈“容性”,电流超前电压90°;引向器感应的电磁波会向主振子辐射,辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°,恰好抵消了前面引起的“超前”,两者相位相同,于是信号迭加,得到加强。反射器略长于二分之一波长,呈感性,电流滞后90°,再加上辐射到主振子过程中又滞后90°,与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°,起到了抵消作用。一个方向加强,一个方向削弱,便有了强方向性。发射状态作用过程亦然。 有源振子是关键的一个单元。有两种常见形态:折合振子与直振子。直振子其实就是二分之一波长偶极振子,折合振子是其变形。有源振子与馈线相接的地方必需与主梁保持良好的绝缘,而折合振子中点仍与大梁相通。 仿制一副天线,但总还需要进行适当的调整。调什么?为什么要调?这就需要我们去了解所做天线的原理。 天线的一个重要特征,那就是“输入阻抗”。在谐振状态,天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50Ω,如果天线输入阻抗也是50Ω,那就达到了“匹配”,电台输出的信号就能全部从天线上发射出去;如果不“匹配”,一部分功率就会反射回电台的功放电路。 二分之一波长偶极天线的输入阻抗约为67Ω,二分之一波长折合振子的输入阻抗则高于前者4倍。当加了引向器、反射器后,阻抗关系就变得复杂起来了。

八木天线研究进展及辐射原理

八木天线研究进展及辐射原理 研究报告 1.历史沿革 八木天线又称引向天线,它是由日本东北大学的八木和宇用共同实验和研制成的。1926年八木在辛:家学会宣讲了题为“Pr四ector of the Sharpest Be枷of Electricwaves”(电波的最锐波束发射器)的论文,同年又在东京举行的第三届泛太平洋会议(the nird Pall.Pacmc Congress)上宣讲了题为“0n the Feasibilitv of PowertransmiSSion by Electric whvcs”(论电波功率传输之可行性)的论文,提出利用多引向器周期性结构的导向作用,即所谓的“波渠”(wave chaIlnel),可以产生短波的窄波束,用于短波的功率传输。此后八木和宇田继续在合作下从事天线的研究,八木曾于1928年旅美期间,对无线电工程师协会(mE)纽约、华盛顿、哈佛等地的分会进行演讲,并在“Proccedings ofthe mE”上发表了他的著名论文“Beam11ransmi 蚓on of ultra Short wjves”(超短波的波束传输),该天线随即被称为“八木天线”。八木天线已经被广泛的应用于米波及分米波段的通讯,雷达、电视及其它无线电技术设备中。 2.工作原理及特点 相对与基本的半波对称振子天线和折合振子天线,八木天线增益高,方向性强,抗干扰,作用距离远,并且价格低廉,构造简单,通常八木天线由一个激励振子,一个反射振子,和若干个引向振子组成,相比之下,反射振子最长,位于紧邻主振子一侧,引向都比较短,位于另一侧。主振子与馈电系统相连,属于有源振子,其他反射和引向振子都属于无缘振子,所有振子处于同一个平面内,并且按一定间距平行固定在一根横贯各振子的中心金属横梁上,除了有源振子馈电点必须与金属杆绝缘外,无源振子则都与金属秆短路连接。因为金属杆与各个振子垂直,所以金属杆上不感应电流,也不参与辐射。引向天线的最大辐射方向在垂直于各个振子且由有源振子指向引向器的方向,所以它是一种端射式天线阵。 八木天线的工作原理是这样的(以三单元天线接收为例):引向器略短于二分之一波长,主振子等于二分之一波长,反射器略长于二分之一波长,两振子间距四分之一波长。此时,引向器对感应信号呈“容性”,电流超前电压90°;引向器感应的电磁波会向主振子辐射,辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°,恰好抵消了前面引起的“超前”,两者相位相同,于是信号迭加,得到加强。反射器略长于二分之一波长,呈感性,电流滞后90°,再加上辐射到主振子过程中又滞后90°,与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°,起到了抵消作用。一个方向加强,一个方向削弱,便有了强方向性。发射状态作用过程亦然。天线的一个重要特征,那就是“输入阻抗”。在谐振状态,天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50Ω,如果天线输入阻抗也是50Ω,那就达到了“匹配”,电台输出的信号就能全部从天线上发射出去;如果不“匹配”,

电磁场与电磁波天线部分实验报告

《电磁场与微波实验》 ——天线部分实验报告 姓名:王胤鑫 班级:08211108 序号:09 学号:08210224

实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗 实验目的: 1.掌握网络分析仪校正方法; 2.学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法; 3.研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。 实验原理: 当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后,就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ,就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子,则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。 由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分,故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半,其辐射电阻也为对称振子的一半。当h<<λ时,可认为R≈40错误!未找到引用源。。由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍,则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半,为错误!未找到引用源。=60[ln(2h/a)-1]。

实验步骤: 1.设置仪表为频域模式的回损连接模式后,校正网络分析仪; 2.设置参数并加载被测天线,开始测量输入阻抗; 3.调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据; 4.更换不同电径(φ1,φ3,φ9)的天线,分析两个谐振点的阻抗变化情况; 设置参数:BF=600,?F=25,EF=2600,n=81; 测量图: 1mm天线的smith圆图

3mm天线的smith圆图 9mm天线的smith圆图

实验结果分析 通过3种不同直径的天线的smith圆图的测量,发现随着天线直径的增大,天线的阻抗特性变化越大,理想状态下天线的smith圆图应该是一个中心在正实轴某处的一个规则的圆,但实验结果发现9mm天线的smith圆图的阻抗特性非常不规则,随着频率的增高,其阻抗特性变化非线性。 被测天线的电径对天线的阻抗是基本不产生影响的,上述三图中阻抗有差别主要是因为三根阵子粗细不同因而对空间电磁场产生了一些影响导致了天线阻抗的变化,本质上是不影响的。 天线的电阻随着频率的变化是不断变化的,频率变化范围为600KHz到2600KHz,变化的趋势为——在前20个点基本不变,后面的点基本随着频率的增加电阻增加。随着频率的增大从负电抗变化到正电抗,每一个都有电抗零点。 心得体会 本次实验让我初步掌握了网络分析仪的使用方法,学会了用网络分析仪测量振子天线输入阻抗,并且了解了振子天线输入阻抗随振子电径的变化。通过本次实验让我了解到了许多知识,让我受益匪浅。

常见八木天线的设计

常见八木天线的设计 【摘要】介绍八木天线的基本设计原理,设计思路,各关键指标的确认。满足初学者对八木天线设计知识的初步需求。 【关键词】八木天线基本特性;原理;设计 1.八木天线的基本特性 八木天线又称为引向天线或波渠天线,由一个有源振子与若干无源振子组成。有源振子与馈线直接相连,引向器和反射器都是无源振子。有源振子被馈电后在空问产生电磁波,通过耦合在无源振子上产生感应电流并发生辐射。改变振子长度与问距时,无源振子上感应电流的幅度和相位也随着变化,适当的调整各振子的长度与间距,就可获得良好的方向图、阻抗等电气指标。若无源振子与有源振子的问距小于λ/4,长度短于有源振子时,方向图指向无源振子一侧,相应的无源振子称为引向器,比有源振子长的无源振子称为反射器。八木天线具有结构简单、馈电方便、制作简便等突出优点,广泛用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视及其它无线电设备中。八木天线缺点是调整较难,频段较窄,一般在5%以内。 2.八本天线的设计 根据给定的电气指标:增益、波瓣宽度、副瓣电平、前后辐射比、输入端驻波比以及工作带宽等设计天线时,设计任务是确定振子单元数目N,反射器、引向器、有源振子的尺寸和相对位置等,最后要验证是否满足规定的电气指标。天线的指标在工作频带的低端容易达到,而在高端变化较快,因此设计频率通常选为高于中心频率。天线的各部分对各项指标的影响程度不同,有时某些指标之问存在着矛盾,因此设计过程中要折衷处理。 2.1单元数目N的确定 振子数目N主要根据增益或方向性系数来确定。由于八本天线的效率一般达90%以上,因此增益近似等于方向性系数。八木天线是慢波结构的行波天线,因此它的增益可用行波天线公式计算,即G≈10L/λ。 根据增益要求先确定天线总长L/λ,然后利用引向器和反射器常用的间距确定N,或者由经验数据直接选择N。图1的曲线是从大量的实测数据综合出来的,其中图1是天线增益G与N的关系曲线,由G确定N。 通常引向器的振子数目为6~12比较适宜,若再增加引向器数目对提高增益没有显著效果。对于更高的增益要求,可使用八木天线阵列来实现。通常认为单个八木天线总长取L≈(3~3.5)λ,甚至有时为了使天线结构紧凑,阵列中八木天线单元增益限制在10dB左右。

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