第7讲折合振子与八木天线

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。

八木天线原理八木天线是一种常用的无线通信天线，它的原理和结构设计对于无线通信系统的性能具有重要影响。

本文将介绍八木天线的原理及其在无线通信中的应用。

八木天线是由日本无线电工程师八木秀次于1928年发明的，它由驻波天线和反射器组成。

八木天线的主要原理是通过反射器和驻波天线的相互作用，使得天线在特定频率下获得较大的增益，从而提高了信号的传输距离和接收灵敏度。

八木天线的结构相对简单，但是其性能却非常优越，因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。

八木天线的原理可以通过天线的电磁波辐射和反射过程来解释。

当驻波天线受到电磁波的激发时，它会辐射出电磁波，同时也会将部分电磁波反射到反射器上。

反射器再将这些反射的电磁波再次反射回驻波天线，形成了一种共振现象，使得天线在特定频率下的辐射和接收性能得到了增强。

这种共振现象是八木天线能够获得较大增益的关键。

在实际应用中，八木天线通常用于无线通信系统的发射和接收端。

在发射端，八木天线能够将发射功率集中到一个方向上，提高了信号的传输距离和穿透能力；在接收端，八木天线能够增强对特定方向上信号的接收灵敏度，减少了外部干扰的影响。

因此，八木天线在通信系统中能够提高信号的传输质量和系统的整体性能。

除了在传统的无线通信系统中应用外，八木天线也被广泛应用于雷达系统、卫星通信系统以及射频识别（RFID）系统中。

在这些系统中，八木天线能够提供更加精确和可靠的信号接收和发射能力，满足了对信号传输质量和系统性能要求更高的应用场景。

总的来说，八木天线作为一种重要的无线通信天线，其原理和应用对于无线通信系统的性能具有重要的影响。

通过八木天线的设计和优化，能够提高无线通信系统的传输质量和系统性能，满足不同应用场景对于信号传输的需求。

因此，八木天线在无线通信领域有着广阔的应用前景和发展空间。

八木天线的原理和自制教程分享作为电磁换能元件，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。

八木天线由一个有源振子（一般用折合振子）、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。

在二十世纪20年代，由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”。

本文首先介绍了八木天线的原理，其次阐述了自制八木天线的过程，具体的跟随小编一起来了解一下吧。

八木天线的原理八木天线定向工作的原理，可依据电磁学理论进行详尽地数学推导，但是比较繁琐复杂，普通读者也不易理解，这里只做定性的简单分析：我们知道，与天线电气指标密切相关的是波长λ，长度略长于λ/4整数倍的导线呈电感性，长度略短于λ/4整数倍的导线呈电容性。

由于主振子L采用长约λ/2的半波对称振子或半波折合振子，在中心频点工作时处于谐振状态，阻抗呈现为纯电阻，而反射器A比主振子略长，呈现感性，假设两者间距a为λ/4，以接收状态为例，从天线前方某点过来的电磁波将先到达主振子，并产生感应电动势ε1和感应电流I1，再经λ/4的距离后电磁波方到达反射器，产生感应电动势ε2和感应电流I2，因空间上相差λ/4的路程，故ε2比ε1滞后90°，又因反射器呈感性I2比ε2滞后90°，所以I2比ε1滞后180°，反射器感应电流I2产生辐射到达主振子形成的磁场H2又比I2滞后90°，根据电磁感应定律H2在主振子上产生的感应电动势ε1‘比H2滞后90°，也就是ε1比ε1滞后360°，即反射器在主振子产生的感应电动势ε1‘与电磁信号源直接产生的感应电动势ε1是同相的，天线输出电压为两者之和。

同理可推导出，对天线后方某点来的信号，反射器在主振子产生的感应电动势与信号直接产生的感应电动势是反相的，起到了抵消输出的作用。

多元折合振子天线半波振子天线和折合振子天线的增益低,波瓣宽,前方和后方具有相同的接收能力,所以它们只适用于信号强,干扰小的地方,当接收点离电视台较远,信号较弱或信号较强但干扰较大反射波影响较严重时,就要采用多元高增益定向天线了,这就是多元振子天线,又叫八木天线,在有源振子的后面加上反射器,前面加上引向器,就构成多元振子天线,引向振子,反射振子与有源振子加起来的数目就是天线的单元数.多元振子天线的后方波瓣消失,前方灵敏度大大提高,原理如下:1.反射器对前方P点和后方Q点来的信号的作用右图中的有源振子工作在谐振状态,其阻抗为纯电阻,反射器则用长度比有振子长5%-15%,而呈现感性.设反射器与有源振子相距λ/4,从天线前方的P点来的电磁波先到达有源振子,并使之产生感应电势e1,感应电流I1.电磁波再经过λ/4的途经才到达反射器,并使之产生感应电势e2和感应电流I2.由于反射器与有源振子在空上相差λ/4的路程,所以e2比e1落后90°,而I2又由于反射器呈现感性而比e2落后90°,故I2比e1落后180°,反射器电流I2产生的辐射场到达有源振子形成的磁场H2又比I2落后90°,即H2比e1落后270°.根据电磁感应定律,H2在有源振子里产生的感应电势e1-2比H2落后90°,结果e1-2比e1落后360°,也就是说反射器在有源振子所产生的感应电势e1-2和原振子的感应电势e1是同相的,天线输出电压是等于e1与e1-2之和,可见反射器使天线接收前主信号的灵敏度提高了,根据类似的推导可知:反射器对后方Q点来的信号有抵消输出的作用.2.引向器的作用引向器比有源振子短5%-10%,其阻抗呈电容性,假设引向器与有源振子间的距离也是λ/4,用同样的方法可以推导出下述结论:引向器对前方来的信号起着增强天线输出信号作用.综上所述,反射器起着消除天线方向图后瓣的作用,反射器和引向器都具增强天线前方灵敏度的作用.。

八木天线，据介绍是日本人宇田所创，八木仅做了介绍。

英文叫”Yagi“，也叫寄生天线，引向天线。

一般由一根反射元，一根激励元（发射体）和多根引向元组成。

由于八木天线具有很好的方向性，增益也比较高。

用它来测向、远距离通信效果特别好，不仅被专业通讯电台广泛使用，也受到我们业余无线电通讯爱好者的欢迎。

有关它的工作原理和计算公式可以在不少书刊和网站上找到，在次不再赘述。

这里主要介绍我们爱好者如何来自制430八木天线。

那年，我们有位朋友得到了一副从境外带来的成品五单元430八木天线，凡是见到的人都感到相见恨晚、爱不释手！于是，一位DIY能力比较强的朋友发挥自己的特长，借去精心仿制了一副。

这样这种八木天线就在我们中间传开来了。

当然，可能有的朋友觉得在今天的条件下DIY的天线比较“土”，完全可以去买成品，没有必要去DIY。

但是，要知道DIY是我们HAM的一个传统，是一个开发自己的智慧、提高心灵手巧水平和创新能力的过程，真所谓“其乐无穷”，我们有不少HAM都乐此不疲。

DIY不仅要求达到效果相仿，而且，还要求制作简便，充分利用手边可替代的物品，讲求费用低廉。

我自制的430八木天线是在其他朋友的基础上又有自己的发挥，就有价廉物美的效果。

〔图1就是自制的430八木天线〕【图1】从左边起1—3根（3根铜梗）为引向元，记作A、B、C；第4根（即环型体）为激励元（发射体），记作D；第5根为反射元，记作E。

具体尺寸：A=30.2cm B=31cm C=31.8cm D（环型两端中心）=32cm E=34.5cm各单元之间的间距：A—B：13.5cm B—C：14.3cm C—D（环型不开口的一边）：8.7cmD（环型不开口的一边）—E：7.5cmD发射元环型间距:2cm 环型开口处间距:1cm【图 2】【图 3】【图 4】所用材料:1．支架：我用的是铝合金工字型窗帘轨道,约55cm长。

也可用其他材料。

一般五金装潢商店有售。

（见图2）这种材料价格便宜，容易搞到，制作时钻孔打洞也方便。

1、天线：天线是辐射或接收电磁波的装置2、天线的作用：（1）发射天线：把导行电磁波（高频电流）转化为在预定方向辐射的空间电磁波（2）接收天线：把空间的特定电磁波转化为导行电磁波（高频电流）（3）发射和接收也可在同一个天线实现。

基站用双工器来实现同一天线的发射和接收。

手机用开关来实现同一天线的发射和接收。

3、天线的分类：（1）按用途：通信天线、广播天线、雷达天线、导航天线、测向天线等（2）按基本结构：线天线、面天线、缝隙天线、微带天线等二、天线元的辐射：1、辐射分为：电流元的辐射和磁流元的辐射2、天线的基本电参数：方向图，方向性，效率，增益，极化，输入阻抗3、方向图：表征辐射场方向性变化的图形。

4、两个主平面：E平面，即电场矢量所在的平面H平面，即磁场矢量所在的平面5、电流元的方向图：E平面：E面方向图为8字型横向辐射最大，纵向辐射为零。

H平面：H面方向图为全向或无方向性6、主瓣宽度：天线方向图通常有一个主要最大值和若干次要最大值。

头两个零值之间的最大辐射区域是主瓣，其他次要的最大值区域都是旁瓣或副瓣。

（1）半功率主瓣宽度：主瓣两个半功率点之间的角度,在场强方向图中,等于最大场强的的两点之间的角度。

（2）零功率波瓣宽度：头两个零点之间的角度。

主瓣宽度愈小，说明天线辐射能量愈集中，定向性愈好。

电偶极子的半功率主瓣宽度为90°。

7、旁瓣电平：离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平，一般以dB表示。

通常要求尽可能小。

天线阵方向图的主瓣宽度小,则旁瓣电平就高；反之,主瓣宽度大,则旁瓣电平就低。

8、前后比：最大辐射方向(前向)电平与其相反方向(后向)电平之比,通常以dB表示。

通常要求尽可能大。

9、方向性：在远场区一球面上，最大辐射功率密度Smax与平均辐射功率密度Sav之比，（1）理想的各向同性天线的方向性为1。

所有实际天线的方向性都大于一。

（2）方向性常用分贝表示，需要选择一个参考源：若以各向同性源为参考，分贝表示为dBi，即D(dBi)=10lgD（全向辐射器）若以半波偶极子(D=1.64)为参考，分贝表示为dBd，，即D(dBd)=10lgD-2.15（半波振子天线）10、求沿z轴放置的电流元的方向系数、归一化方向图函数。

八木天线的原理和制作八木天线（YaGiAntenna）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（DriverElement）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。

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。

八木天线的原理和制作八木天线（YaGiAntenna）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（DriverElement）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。

八木天线工作原理
八木天线是一种常见的电磁波天线，由日本工程师八木秀次在20世纪30年代发明。

它是一种定向天线，通常用于电视接收、无线电通信和雷达系统中。

八木天线的工作原理基于其特殊的结构和设计，下面我们来详细了解一下。

首先，八木天线由一对平行排列的驱动器和反射器组成。

驱动器是一组主动元件，它们负责接收或发送电磁波信号。

反射器则是一组 passively 元件，它们的作用是反射和聚焦电磁波信号，增强天线的接收和发送性能。

其次，八木天线的工作原理依赖于驱动器和反射器之间的相互作用。

当电磁波信号到达驱动器时，它们会被转换成电流，并在驱动器之间产生相位差。

这些电流会被反射器捕获并反射回来，与驱动器的电流相互作用。

通过精确的设计和调整，反射器可以使电磁波信号在特定方向上聚焦和增强，从而提高天线的接收和发送性能。

另外，八木天线的工作原理还涉及到驱动器和反射器之间的距离和相位差的调整。

通过调整驱动器和反射器之间的距离和相位差，可以改变天线的工作频率和辐射方向。

这使得八木天线可以适应不同频率和方向的电磁波信号，增强了其在通信和雷达系统中的适用性。

总的来说，八木天线的工作原理基于其特殊的结构和设计，利用驱动器和反射器之间的相互作用来增强电磁波信号的接收和发送性能。

通过精确的调整和设计，八木天线可以实现定向辐射和高增益，适用于各种通信和雷达系统中。

以上就是关于八木天线工作原理的详细介绍，希望能够对您有所帮助。

如果您对八木天线还有其他问题或者想了解更多相关知识，可以继续阅读相关文档或者咨询专业人士。

感谢阅读！。

八木天线工作原理
八木天线是一种常用于无线通信中的方向性天线设计。

它由日本工程师八木秀次于1952年提出并命名。

八木天线设计的主
要目标是增加天线的方向性，以提高信号接收和发送的效果。

八木天线的工作原理基于两个主要的构造特点：主辐射器和反辐射器。

主辐射器通常是一个单竖直或水平的金属棒（振子），它通过导线连接到无线电设备。

反辐射器是一个位于主辐射器正上方或正下方的金属棒。

主辐射器负责辐射和接收信号，而反辐射器的作用是为主辐射器提供反向的辐射。

具体而言，当无线信号到达天线时，主辐射器将电磁波能量从传输线转换为电流，并发射到空间中。

这时，反辐射器起到抑制水平或垂直方向的辐射作用，使得主辐射器的辐射方向更加集中和定向。

通过调整主辐射器和反辐射器之间的距离和长度，可以实现对天线辐射方向和接收灵敏度的控制。

八木天线的主要优势是其高度定向性和指向性，使得它在需要长距离通信或抵抗干扰的场景下非常有用。

总之，八木天线的工作原理基于主辐射器的辐射和反辐射器的反向辐射，通过调整它们之间的距离和长度实现天线的方向性和指向性增强，从而提高无线通信的效果。

八木-宇田天线Yagi-Uda antenna由一个有源振子(一般用折合振子、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线（图1）。

这种天线因日本人八木秀次和宇田新太郎于1926年最先提出而得名，也称为八木天线。

单个半波振子在子午面上有两个最大辐射方向，而在赤道面上为均匀辐射。

为了提高增益和获得单向辐射，可在半波振子的前后平行放置引向器和反射器。

一个由两个对称振子平行排列的二元天线阵，只要适当调整它们之间的距离和激励电流的关系，就可使它们共同产生的辐射在两振子中心连线的某一方向增强，而在相反方向减弱甚至完全抵消。

假定其中一个振子为主振子，另一为附加振子，当附加振子的作用是将主振子的最大辐射方向引到自己的方向时，这一附加振子称为引向器，反之称为反射器。

附加振子可以是有源的，也可以是无源的。

八木-宇田天线的引向器和反射器都是无源的，统称为寄生振子。

寄生振子上的电流大小和相位决定于振子的间距和寄生振子的电抗，后者可通过改变它的长度或串入一可变电抗加以调整。

欲使寄生振子成为引向器，它的输入阻抗应为容性，长度应小于半波长。

反之，反射器的输入阻抗应为感性，长度应大于半波长。

有源振子的长度通常取其第一个谐振长度，约 0.48λ，反射器与有源振子之间的距离约为 0.15～0.25λ，引向器与有源振子之间的距离约为0.1～0.35λ。

反射器一般只需要一个，因为它后面的场强已经很弱，再增加反射器作用也不大，而增加引向器的数目，天线的轴向长度亦随之增加，可以提高天线的增益、减小主瓣宽度。

表1是各种八木-宇田天线的增益。

元数很多的长八木天线实质上是一个端射式表面波行波天线（见表面波天线、漏波天线）。

八木天线的反射器，常用的是铜管或铝管做成的无源振子（图1a），还可以做成工字形（图1b）或金属网形（图1c）等。

引向器通常也是用铜管或铝管做成的无源振子。

由于各无源振子的中点正好是电压的节点，所以直接把它们固定在天线支杆上也不会有很大的影响。

八木天线的设计仿真与测试一、本文概述本文旨在深入探讨八木天线的设计、仿真与测试。

八木天线，又称作Yagi-Uda天线，是一种广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域的定向天线。

其高效、紧凑和易于调整的特性使得它在众多天线类型中脱颖而出。

本文首先将对八木天线的基本原理和结构进行概述，接着详细介绍其设计过程，包括天线元素的选择、尺寸优化以及馈电方式等。

随后，本文将阐述如何利用仿真软件对八木天线进行性能预测和优化，这包括电磁场仿真、S参数分析、辐射方向图计算等关键步骤。

本文将介绍八木天线的实际测试方法，包括测试环境的搭建、测试设备的选择以及测试结果的分析和解读。

通过本文的阐述，读者将对八木天线的设计、仿真与测试有一个全面而深入的理解，为实际工程应用提供有力的技术支持。

二、八木天线设计基础八木天线，也称为Yagi-Uda天线，是一种定向天线，以其高效、紧凑和易于构造的特性而广泛应用于无线通信系统中。

其设计基础主要包括天线振子的排列、相位控制和馈电方式等方面。

八木天线由一根驱动振子（Driven Element）和若干根反射振子（Reflector）与引向振子（Director）组成。

驱动振子负责接收或发射电磁波，而反射振子和引向振子则通过调整与驱动振子的相对位置和相位，来改变天线的辐射特性。

反射振子通常位于驱动振子的后方，用于抑制后向辐射，提高天线的前向增益。

引向振子则位于驱动振子的前方，用于增强前向辐射。

相位控制在八木天线设计中至关重要。

通过调整各振子间的相位关系，可以控制天线的波束指向和宽度。

通常情况下，反射振子与驱动振子之间的相位差为180度，以产生反向电流，抵消后向辐射。

而引向振子与驱动振子之间的相位差则逐渐减小，以产生同向电流，增强前向辐射。

八木天线的馈电方式通常采用同轴电缆或波导。

馈电点的位置对天线的性能有重要影响。

通常，馈电点位于驱动振子的中点，以保证电流的均匀分布。

馈电线的阻抗匹配也是设计的关键，以确保最大功率的传输。

第Research Institute of Antennas & RF TechniquesSchool of Electronic & Information Engineering第yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF Techniques 实际应用中也经常用到非直线的导线振子，如VyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF Techniques 【例型振子。

90DyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF Techniques /2L λ=yResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF TechniquesyResearch Institute of Antennas & RF Techniquesy，相当于双导线的特性阻抗为300欧姆。

八木天線（Y aGi Antenna）也叫引向天線或波導天線，因為八木秀次（Y aGi）教授首先用詳細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。

八木天線是由一個有源激勵振子（Driver Element）和若干無源振子組成，所有振子都平行裝製在同一平面上，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，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，適合電視訊號的8MHz通頻帶。

但折合式振子在業餘條件下，製作較難，而寬頻帶亦會引入較大噪音，因此常見的八木天線多用基本半波偶極型式的有源振子。

至於無源振子根據它的功能可以分為反射器（Reflector）和導向器（Director）兩種。

通常反射器的長度比有源振子長4～5%，而導向器可以有多個，第1～4個導向器的長度通常比有源振子順序遞減2～5%。

由反射器至最前的一個導向器的距離叫做這個八木天線長度。

通常收發機的天線輸出端，都只是接到八木天線的有源振子。

反射器和導向器通常與收發機沒有任何電氣連接，但在有源振子作用下，兩者都會產生感應電壓表，電流，其幅度各相位則與無源振子間的距離有關，亦和無源振子的長度有關。

因為當振子間的距離不同時，電源走過的途徑距離也不同，就會形成不同的相位差。

當無源振子的長度不同時，呈現的阻抗也不同。

適當地安排反射器的長度，和它與有源振子的距離，便可使反射器和有源振子產生的電磁場在反射器後方相互抵消，而在有源振子前方上相加。

同樣，適當地安排導向器的長度和它到有源振子的距離，可以使導向器和有源振子在主方向上產生的電磁場相加。

這樣由有源振子幅射的電波，在加入反射器和導向器後，將沿著導各器的方向形成較強的電磁場，亦即單方向的幅射了。

導向器的長度相同，間距相等的八木天線稱為均勻導向八木天線，特點是天線的主辦窄，方向系數大，整個頻帶內增益均勻。

八木天线的方向图及阻抗匹配和极化匹配一、实验原理（1）八木天线是由一个有源振子(一般用折合振子)、两个无源振子：反射器（长的）和若干个无源引向器（短的）平行排列而成的端射式天线。

主瓣方向由有源振子指向引向器。

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。

（2）阻抗匹配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。

阻抗完全匹配才能达到最大功率传输。

不匹配时，发射机发射的电波将有一部分反射回来，在馈线中产生反射波，反射波到达发射机，最终产生为热量消耗掉。

接收时，也会因为不匹配，造成接收信号不好。

完全匹配，将不产生反射波，这样，在馈线里各点的电压振幅是恒定的。

阻抗完全匹配才能达到最大功率传输。

（3）极化匹配收、发信双方保持相同"姿势"为好。

振子水平时，发射的电波其电场与大地平行，称"水平极化波"，振子与地垂直时发射的电波属"垂直极化波"。

收发双方应该保持相同的极化方式。

二、实验目的1、学习测量八木天线方向图方法2、测量八木天线在阻抗匹配条件下的反射系数3、研究在不同极化方式下的八木天线的功率变化。

第Research Institute of Antennas & RF TechniquesSchool of Electronic & Information Engineering第Research Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF Techniques实际应用中也经常用到非直线的导线振子，如VResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF Techniques【例型振子。

90DResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF Techniques=Lλ/2Research Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF TechniquesResearch Institute of Antennas & RF Techniques，相当于双导线的特性阻抗为300欧姆。

多元折合振子天线多元折合振子天线2010-02-04 05：5610月14日八木天线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置在同一平面上，并且垂直于连接它们中心的金属杆。

工作原理：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。

(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。