第 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。

八木天线的原理和制作t m公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]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。

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。

八木天线的得名其实不是因为其有八根天线。

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摆列而成的端射式天线，由提出者的名字命名。

上个世纪二十年月，日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发了然这类天线，被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。

八木天线确实好用。

它有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。

用它来测向、远距离通讯成效特别好。

假如再配上仰角和方向旋转控制装置，更能够为所欲为与包含空间飞翔器在内的各个方向上的电台联系，这类感觉从直立天线上是得不到的。

典型的八木天线应当有三对振子，整个构造呈“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。

引向器能够有很多个，每根长度都要比其相邻的并凑近有源振子的那根略短一点。

引向器越多，方向越尖利、增益越高，但实质上超出四、五个引向器以后，这类“利处”增添就不太显然了，而体积大、自重增添、对资料强度要求提升、成本加大等问题却渐突出。

往常状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。

不论有多少“单元”，所有的振子，都是按必定的间距平行固定在一根“大梁”上。

大梁也用金属资料做成。

这些振子的中点要与大梁绝缘吗？不要。

本来，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觉信号电压的零点，零点接“地”，一点也没问题。

并且还有一个利处，在空间感觉到的静电正好能够经过这些接触点、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，反射器略擅长二分之一波长，两振子间距四分之一波长。

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。

八木天线制作原理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”。

它是由HF到VHFUHF波段中最常用的方向性天线。

相对于基本的半波对称振子或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。

八木天线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。

一、八木天线的基本结构和工作原理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整个结构呈“王”字形。

主振子居三对振子之中“王”字的中间一横。

反射器最长位于紧邻主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引向器都较短并悉数位于主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主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。

全部振子加起来的数目即为天线的单元数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主振子就够用了。

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于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。

下图为五单元的八木天线。

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。

因为电波“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。

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。

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。

第九章 典型线天线9.1 折合振子（Folded-dipole ）折合振子是由两个平行的靠得较近的半波振子在末端连接起来所构成。

如下图所示。

它可看作是由一根长为2/λ的短路传输线在a 、b 两点处左右拉开形成。

因此，在折合振子的两端a 、b 两点处为电流波节点，中间为波腹点，并且折合振子两线上的电流等幅同相。

图9.1 折合振子示意图由于折合振子是两个平行且靠得很近的半波振子构成，对于远区场，两个对称振子间距很小，其波程引起的相位差可以忽略，因此，折合振子的辐射场相当于两个对称振子辐射场之和，其方向图形状与半波振子方向图相同。

折合振子输入阻抗的解析分析方法主要有两种，一是耦合振子理论方法，一是等效电路法。

耦合振子理论方法：根据耦合振子理论，当两振子上的电流等幅同相时，天线的辐射阻抗为两振子辐射阻抗之和：21r r r Z Z Z +=，式中， ⎩⎨⎧+=+=2221212111Z Z Z Z Z Z r r (9-1) 当间距s 很小时，21122211Z Z Z Z =≈=，故114Z Z r ≈，即：折合振子的总辐射阻抗为单个半波振子辐射阻抗的4倍。

对于半波振子，其辐射电阻就是其输入电阻，则有：Ω≈Ω=×==3004.2921.734411R R in其虚部可调节振子长度或采用调谐电路予以抵消。

另一方面，因为s 很小，折合振子的两线可等效为一根线，其上电流振幅是m I 2，由辐射功率：L =L =r m m m r R I R I R I P 211211221)4(21)2(21=== (9-2) 同样可得：114R R in =等效电路法折合振子的基本工作特点如同一个不平衡传输线，可把线上电流分解成两种模式：一是传输线模式（奇模激励），一是天线模式（偶模激励）。

图9.2 折合振子等效电路图传输线模式见图(b)，由端口a-b 或e-f 向短路端看去的输入阻抗为)2/tan(0L jZ Z t β= (9-3)式中，l 是折合振子天线的长度，即双线传输线的长度，0Z 是双线传输线的特性阻抗。

中文摘要摘要：天线在现代通信系统中的作用不可或缺，本文的主要内容就是围绕天线展开。

八木天线的研究与设计关键词：八木天线HFSS 方向系数方向图半功率角驻波比ABSTRACTAntenna plays an important role in present communication system. The main work of this paper focused on the research and design of Yagi-Uda antenna.KEYWORDS: Yagi-Uda antenna HFSS direction coefficient HPBW VSRW引向天线的研究与设计目录第一章绪论 (2)1.1概述 (2)1.2八木天线的分析方法 (3)第二章八木天线的设计 (4)2.1八木天线的原理 (4)2.2软件设计、仿真 (5)2.3平衡不平衡转换器的设计 (9)2.6小结 (12)第三章课程设计心得 (13)参考文献及附录 (14)第一章绪论1.1概述天线在各种无线电技术设备中的作用基本上是相同的。

任何无线电技术设备都是通过电磁波来传送信号的，天线就是这种辐射和接收电磁波的装置，它把发射设备产生的高频电流能量转换成电磁波能量，同时又把电磁波能量转换成高频电流形态的能量。

自马可尼和赫兹发明了天线以来，天线技术经过了loo多年的发展，到目前为止，天线的类型可谓是五花八门，种类繁多，形式多样不胜枚举。

一般按对天线的分析方法来分共有三大类：1)线天线：是指天线结构具有线状结构特点，而且金属导线半径远小于波长的天线。

如：振子天线、环天线、‘螺旋天线等；2)面天线或称口径天线：是指电磁波通过一定口径向外辐射的天线。

如一喇叭天线、板状天线、角反射天线、抛物面天线、栅格天线、卡塞格伦天线等；3)天线阵：是指天线的辐射单元按一定规律排列和激励(或称馈电，指馈给每个辐射单元信号的幅度和相位)的天线群体。

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.。