八木天线制作经验谈

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八木天线制作经验谈

    近来想搞几条各频段的八木定向天线,看了几本关于八木定向天线的书,总结了以下经验(规律),都是书上的东西,可能不一定正确,希望各位同好指正。
    由于引向天线各项指标在低频段的低端较易满足,而在高端则变化较快,所以其设计频率通常选在比中心频率稍高的某一频率。

1. 振子元件数的选定
    振子的数目主要是根据给定的增益来确定的,而引向天线的增益主要决定于天线长度L/λ,因此,可以根据所要求增益值首先确定天线长度,然后根据引向器和反射器的常用间距来确定振子数目;或者直接根据经验数据来选择。通常,引向天线的引向振子的数目是6~12个,若再增加引向器的数目对提高增益没有显著的效果,对于高增益的要求,可以采用天线阵的办法来解决。

2. 无源振子尺寸的选择
    无源振子尺寸的选择主要应从方向性和阻抗特性两个方面考虑。引向振子间距的选择。由于增益主要决定于L/λ,若引向振子的数目已定,则间距取得大一些较为有利,但当>0.4λ后,天线增益反而迅速下降,所以一般取(0.15~0.4)λ。第一引向器和有源振子的间距应略小于其它振子的间距,例如≈0.1λ 时,增益略有提高。通常引向器的长度在≈(0.42~0.46)λ范围。振子数目愈多,引向器的最佳长度也就愈短;若要求工作频段较宽时,引向器的长度也应取得短些。
    反射器和有源振子的间距通常在(0.15~0.23)λ范围内,其间距对方向图的前后辐射比和输入阻抗影响较大,间距较小可有效地抑制后向辐射,但输入阻抗较低难于和馈线阻抗匹配,因而要折衷选择。反射器长度通常(0.50~0.55)λ。若对前后比要求较高,可采用发射网的形式。
    无源振子一般选用铝管制成,导体半径通常选择在(1/200~1/300)λ范围内。振子粗细对方向性没有太大的影响,而对阻抗特性则有一定影响,振子愈粗,特性阻抗愈低,对展宽阻抗带宽是有利的。
    引向天线有均匀结构和不均匀结构两种形式,前者是指引向器是等长和等间距的情况,而后者是指引向器是不等长和不等间距的情况,距离有源振子越远的引向器,其长度越短,间隔越大。它们都可以调整到各自的"最佳"状态。二者比较,一般说均匀结构主瓣较窄,副瓣电平较高;而不均匀结构主瓣较宽,副瓣电平较低,但若适当调整,也可以作到明显压低副瓣而不致太大地展宽主瓣或降低天线增益。相对而言,后者机动灵活。

3. 有源振子尺寸的选择
    对有源振子的基本要求是能与馈线有良好的匹配,为此,有源振子应设计为谐振长度,并把它的输入阻抗变换到等于或接近馈线特性阻抗的数值。
    八木定向天线一般是用同轴电缆馈电的。当有源振子采用半波对称振子时,由于受无源振子的影响,其输入阻抗值较低,因此就需设法提高有源振子输入电阻,常用的方法是改用折合振子。适当选择折合振子的长度,两导体的直径比及其间距,可以有效地提高有源振子的输入电阻,并结合调整反射器及附近几个引向振子的尺寸,可以获得满意的驻波比。其次,由于折合振子等效半径加粗,对展宽阻抗频带宽也有利。当然,有源振子也可采用附加匹配器的对称振子形式。
    关于引向天线的馈电问题,若使用同轴电缆馈电,为保证天线的对称性,就必需在馈线和天线接口处加入平衡-不平衡转换器,例如U形管匹配器、T匹配以及宽频带传输变压器等。

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