八木天線的原理和制作

1、八木天線的原理和製作八木天線（yagi antenna）也叫引向天線或波導(dǎo)天線，因?yàn)榘四拘愦危▂agi）教授首先用詳細(xì)的理論去解釋了這種天線的工作原理，所以叫做八木天線，它是由hf，到vhf，uhf波段中最常用的方向性天線。 八木天線是由一個(gè)有源激勵(lì)振子（driver element）和若干無源振子組成，所有振子都平行裝制在同一平面上，其中心通常用一鉛通（也可用非金屬木方）固定。有源振子就是一個(gè)基本半波偶極天線（dipole），商品八木天線尤其是用在電視接收時(shí)，則多用折合式半段偶極天線做有源振子，好處是阻抗較高，匹配容易頻率亦較寬闊，適合電視訊號(hào)的8mhz通頻帶。但折合式振子在業(yè)余條件下，制作

2、較難，而寬帶帶亦會(huì)引入較大噪音，因此常見的八木天線多用基本半波偶極型式的有源振子。至于無源振子根據(jù)它的功能可以分為反射器（reflector）和導(dǎo)向器（director）兩種。通常反射器的長度比有源振子長45%，而導(dǎo)向器可以有多個(gè)，第14個(gè)導(dǎo)向器的長度通常比有源振子順序遞減25%。 由反射器至最前的一個(gè)導(dǎo)向器的距離叫做這個(gè)八木天線長度。通常收發(fā)機(jī)的天線輸出端，都只是接到八木天線的有源振子。反射器和導(dǎo)向器通常與收發(fā)機(jī)沒有任何電氣連接，但在有源振子作用下，兩者都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓表，電流，其幅度各相位則與無源振子間的距離有關(guān)，亦和無源振子的長度有關(guān)。因?yàn)楫?dāng)振子間的距離不同時(shí)，電源走過的途徑距離也不同，

3、就會(huì)形成不同的相位差。當(dāng)無源振子的長度不同時(shí)，呈現(xiàn)的阻抗也不同。適當(dāng)?shù)匕才欧瓷淦鞯拈L度，和它與有源振子的距離，便可使反射器和有源振子產(chǎn)生的電磁場在反射器后方相互抵消，而在有源振子前方上相加。同樣，適當(dāng)?shù)匕才艑?dǎo)向器的長度和它到有源振子的距離，可以使導(dǎo)向器和有源振子在主方向上產(chǎn)生的電磁場相加。這樣由有源振子幅射的電波，在加入反射器和導(dǎo)向器后，將沿著導(dǎo)各器的方向形成較強(qiáng)的電磁場，亦即單方向的幅射了。 導(dǎo)向器的長度相同，間距相等的八木天線稱為均勻?qū)虬四咎炀€，特點(diǎn)是天線的主辦窄，方向系數(shù)大，整個(gè)頻帶內(nèi)增益均勻。而當(dāng)八木天線各個(gè)導(dǎo)向器的長度不同，間距亦不等時(shí)叫做非均勻?qū)虬四咎炀€，特點(diǎn)是天線的主瓣較寬，

4、方向系數(shù)較少，工作頻帶內(nèi)增益不均勻（但在uhf以上波段并不明顯），但工作頻帶較寬。但如果將非均勻的導(dǎo)向八木天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，則可以顯著地壓縮副瓣，又不致太大擴(kuò)寬主瓣和降低方向系數(shù)。 淺談八木天線設(shè)計(jì)八木天線的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)增益要求選定天線單元數(shù)后，確定各單元的長度及單元之間的距離等參數(shù)。一、引向器的間距選擇引向器間距的選擇有兩種方案：一種是引向器間距不相等，隨著引向器數(shù)量序號(hào)的增加，相鄰引向器的間距加大；另一種是引向器間距相等。前一種方案調(diào)整麻煩，后一種方案調(diào)整簡便，因此一般都采用等間距方案。引向器間距一般在0.15-0.4波長范圍內(nèi)選擇。間距較大時(shí)，方向圖主瓣較窄，輸入阻抗的頻率響應(yīng)較平穩(wěn)

5、，但副瓣較大；間距選得小時(shí)，副瓣較低，抗干擾性能較好，但是增益和方向性差些。若考慮前者，間距可取0.3波長；若考慮后者，間距可取小于0.2波長。不管什么情況下，第一根引向器振子與有源振子之間的距離應(yīng)取得更小一些，一般?。?.6-0.7）其他引向器間距。二、反射器與有源振子的間距選擇反射器于有源振子之間的距離一般去0.15-0.23波長。此間距主要影響八木天線的前后場強(qiáng)比和輸入阻抗。當(dāng)間距在0.15-0.17波長時(shí)，前后比較高，但天線的輸入阻抗小（約15-20歐）；當(dāng)間距為0.2-0.23波長時(shí)，前后比較低，但天線輸入阻抗大（約50-60歐），易與同軸電纜匹配。三、引向器長度的選擇引向器長度的選

6、擇有兩種方案。一種是各引向器等長度，約取0.38-0.44波長。這種方案優(yōu)點(diǎn)是加工和調(diào)整較為容易，但頻帶較窄。另一種是，各引向器長度隨序號(hào)增加有長到短漸變。先取第一根引向器長度為0.46波長，以后的引向器長度則按2-3的縮短系數(shù)遞減。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于頻帶稍寬，但調(diào)試、加工麻煩。實(shí)用中都采用第一種方案。四、反射器長度的選擇反射器長度一般選在0.5-0.55波長之間。其長度不能短于設(shè)計(jì)最低頻率相應(yīng)的1/2波長。五、無源振子半徑的確定無源振子的半徑是根據(jù)八木天線通頻帶要求來確定的。通常振子半徑選在1/（500-80）波長。六、有源振子的結(jié)構(gòu)和尺寸有源振子可選單根半波振子或折合振子，一般長度取0.4

7、75波長。振子越粗，長度應(yīng)短一些。七、增益和主瓣寬度估算增益10*(天線長度)/波長主瓣寬度55* 平方根(天線波長/長度)下面先介紹一下各振子長度的計(jì)算方法。1 反射振子長度取0.52。（是波長）2 饋電振子長度取0.95/2；饋電振子寬度取0.03；饋電振子接線開口寬度一般取2.5cm。3 引向振子長度取0.4（10單元以上的，最遠(yuǎn)端的34個(gè)引向振子長度取0.20.3）。各振子間的間距。1 第一根引向振子與饋電振子的間距為0.1。2 第二根引向振子與第一根引向振子的間距為0.12。3 第三根引向振子與第二根引向振子的間距為0.13。4 第四根引向振子與第三根引向振子的間距為0.15。5 第

8、五根引向振子與第四根引向振子的間距為0.16。6 第六根引向振子與第五根引向振子的間距為0.2。7 第七根引向振子與第六根引向振子的間距為0.3。8 其于的引向振子間的間距0.325。9 反射振子與饋電振子的間距為0.15。加工與安裝注意事項(xiàng)材料的選用：a. 頻率在400mhz以下的振子選用812的銅管或鋁管。b. 頻率在400mhz以上的振子選用36的銅管或鋁管。 c。天線橫桿和支架可選用金屬管或其他材材。加工方法：a. 饋電振子選用812mm銅管或鋁管的可以采用熱加工方法按設(shè)計(jì)的形狀和尺寸把金屬管內(nèi)裝滿比較細(xì)的干沙子（注意要裝實(shí)），加熱后彎制成型，然后將沙子倒出既可，饋電振子選用36mm銅管或鋁管的可以采用冷加工方法按設(shè)計(jì)的形狀和尺寸用彎管器彎制成型。b. 反射振子和引向振子分別焊接在天線橫桿上，也可用螺絲釘固定，（注意所有振子一定要在一個(gè)平面上和天線橫桿垂直，饋電振子要和天線橫桿絕緣）安裝和注意事項(xiàng)：用于接收電視信號(hào)，振子和地面平行安裝。用于接收調(diào)頻廣播信號(hào)或用于業(yè)余電臺(tái)的發(fā)射和接收時(shí)振子和地面要垂直安裝。 支架的安裝一定要穩(wěn)固抗