高增益微带八木天线的设计
lte八木天线增益范围
lte八木天线增益范围
（实用版）
目录
1.LTE 八木天线的概述
2.LTE 八木天线的增益范围
3.LTE 八木天线的应用场景
4.LTE 八木天线的优势与局限性
正文
LTE 八木天线是一种广泛应用于移动通信网络的天线技术，其主要特点是增益高、指向性强、抗干扰能力强等。
LTE 八木天线的增益范围一般在 10dB 到 20dB 之间，具体增益取决于天线的型号和制造商。
增益越高，信号传输的距离就越远，但也可能导致信号过于集中，影响信号的覆盖范围。
LTE 八木天线主要应用于 4G 和 5G 移动通信网络，特别是用于基站的信号发射和接收。
由于其高增益和指向性强，可以有效地提高信号的覆盖范围和质量，提升移动通信的速度和稳定性。
LTE 八木天线的优势在于其高增益和指向性强，可以有效地提高信号的覆盖范围和质量。
同时，其抗干扰能力强，可以在复杂的电磁环境下保持信号的稳定性。
然而，LTE 八木天线也存在一些局限性，如安装和维护难度较大，且成本较高。
此外，其指向性强也可能导致信号覆盖范围不均，需要配合其他类型的天线使用。
总的来说，LTE 八木天线是一种性能优越的天线技术，适用于需要提高信号覆盖范围和质量的移动通信网络。
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八木天线的原理和制作概要
八木天线的原理和制作概要八木天线（Yagi-Uda Antenna）是一种常用的定向性天线，广泛应用于无线通信、电视、无线电等领域。
八木天线以其简单的结构和高增益而受到青睐。
其工作原理是基于干涉和辐射。
八木天线的结构包括一个驱动元件（又称为激励器）和若干个反射元件和辐射元件组成。
驱动元件一般为一个有源的振荡天线，如偶极子，通过振荡产生的电磁波激发其他元件。
反射元件位于驱动元件的后方，起到集中反射电磁波的作用。
辐射元件则位于驱动元件的前方，起到扩散辐射电磁波的作用。
通过这样的结构，八木天线能够提高天线的增益，增强信号的传输方向性。
八木天线的反射元件由若干个均匀定位的平行的金属棒组成，其长度与驱动元件的工作频率有关。
反射元件比驱动元件短约1/4波长，从而实现相位差。
当反射元件上的电流被激发时，它们会发出电磁波，将电磁波聚焦到驱动元件的边缘，因此可以抑制边缘辐射。
这种电磁波的相干性与反射元件的长度、数量等因素有关。
辐射元件由若干个均匀定位的平行金属棒组成，其长度比驱动元件短约1/2波长。
辐射元件的长度和距离驱动元件的距离也会影响天线的增益和方向性。
当激励器产生的电磁波通过驱动元件传入辐射元件时，电磁波在辐射元件上会产生类似干涉的效应，增加电磁波辐射的方向性，以及进一步增强电磁波的辐射功率。
制作八木天线的步骤如下：1.根据要接收或发射的信号频率计算波长，根据波长确定驱动元件、反射元件和辐射元件的长度。
2.准备天线材料，一般为厚度适中、导电性能良好的金属棒，如铝棒。
3.构建驱动元件，可选择一根合适长度的金属棒作为驱动元件，在其一端连接激励器。
4.构建反射元件，根据计算得到的长度要求，制作若干个金属棒，间隔适当，一端与驱动元件连接。
5.构建辐射元件，根据计算得到的长度要求，制作若干个金属棒，与驱动元件的另一端连接。
6.连接和固定天线元件，确保元件之间的相对位置和长度精确。
使用导线连接驱动元件和激励器。
7.进行天线的测试和调整，根据实际效果来优化天线的性能。
高增益天线设计与性能优化研究
高增益天线设计与性能优化研究天线是无线通信领域中至关重要的部件，起到收发信号的作用。
高增益天线是其中一种重要的天线类型，其设计和性能优化对于提高信号传输质量和扩大通信覆盖范围至关重要。
本文将探讨高增益天线的设计原理、性能优化方法，并介绍一些相关的研究进展。
一、高增益天线设计原理高增益天线的设计原理基于辐射效应和天线的几何形状。
在辐射效应方面，天线通过电磁波的辐射来传输信号。
高增益的设计目的是使得尽可能多的电磁波能够向期望的方向辐射，提高信号传输的效果。
天线的几何形状对于增益的设计也起到关键的作用，例如，天线的长度、宽度和厚度，辐射元件的类型和尺寸等都会影响到天线的增益。
在高增益天线的设计中，常用的天线类型包括定向天线、反射天线、阵列天线等。
定向天线具有较高的功率和较窄的辐射角度，能够将信号集中向期望的方向发射，提高信号强度和传输距离。
反射天线通过利用反射板将信号反射到期望方向，实现增益的提升。
阵列天线则通过组合多个辐射元件的信号，形成合成的增益。
这些天线类型的设计原理和方法各异，但都致力于高增益的实现。
二、高增益天线的性能优化方法1. 材料选择和制造工艺的优化材料的选择和制造工艺对于高增益天线的性能优化有着重要的影响。
首先，在材料的选择方面，需要考虑天线所应用的频段和工作环境，选择具有较低损耗和较高导电性能的材料。
其次，在制造工艺的选择方面，需要考虑到工艺复杂性、成本和天线的尺寸，以及对于天线性能的影响。
通过优化材料选择和制造工艺，可以提高天线的工作效果和增益。
2. 天线结构的优化天线的结构优化可以通过多种方法实现，包括几何形状的优化、辐射元件的布局和尺寸优化等。
其中，通过使用先进的优化算法来设计和优化天线的结构，能够提高天线的增益和性能。
例如，遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等智能优化算法可以帮助寻找天线结构的最优解。
3. 天线阵列的设计和调优天线阵列是一种将多个天线组合在一起工作的方式，能够进一步提高增益和方向性。
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,索尼的收音功能都是很出色的.。
C波段高增益宽带准八木天线阵列
通过 电磁仿真软件 Ｃ ＴＭ ｃ ｗ ｖ ｔ ｉ Ｓ ｉ ｏ ａ Ｓ ｄ ￣仿 真和 ｒ ｅ ｕｏ
实验 的方法 对 天线进 行 研 究 ， 出了结 构 参 数 对 天 得
线性 能影 响 的详 细结 果 。
八 木天 线 的设 计方 案 ， 是 这类 准 八 木 天线 一 般 由 但 馈 电单 元 和辐 射单 元 两部 分 组 成 ， 电单元 部 分包 馈 含 了阻抗 变 换 器 和 平 衡／ 平 衡 转 换 器 ， 而 导致 不 从 了天线 及其 阵列 的尺寸 偏 大 Ｊ 。文 献 ［ ］ 出 了一 ３提 种 槽线 馈 电的印刷 八 木 天线 ， 获得 了较 小 的天 线单 元 尺 寸 ， 是 由于 引 入 了相 对 较 大 的馈 线 尺 寸 ， 但 导
无线通信领域 获得 了广泛的应用。随着通信技术
的发展 ， 天线 提 出 了小 型化 、 增 益 和 宽频 带 的 对 高
要求 ， 印刷天线 由于具有 较低 剖面 ， 易于和通信 系 统集成 ， 所以受到 了广泛的关注 。Ｑａ ｉ ｎ等人提 出了
印刷准八 木 天 线 ｊ由 于 采 用 了宽 带 平 衡 器 ， 得 ， 获
过金 属化 过孔 连接 ， 图 １ ｃ 所 示 。 如 （）
但是 实现较 为 困难 。
２ １ 年 ７ ４日收到 ０１ 月
第一作者 简介 ： 林
黑龙江省博士后 经费（ Ｂ － ９ ８ ） Ｌ Ｈ Ｚ １７ 资助 ０
澍 （９ ９ ） 辽 宁省丹东市人 ， 师 ， １７ ～ ， 讲 博士后 ，
致天线 不 易组成 阵 列 ， 而 限制 了它 的应 用 。文 献 从
１ 天线的设Βιβλιοθήκη 与仿真 １ １ 天线 结构 ．
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。
超宽带准八木天线阵列设计
超宽带准八木天线阵列设计黄朝晖;姜兴【摘要】准八木(Quasi-Yagi)天线是一种基于传统八木天线的宽带平面微带天线,具有良好的增益特性.为了实现超宽带系统的远距离通信,该天线在准八木天线基础上增加了引向器,从而在对天线剖面影响较小的前提下提高了天线单元的增益.利用宽带馈电网络组阵,使天线阵列具有良好的阻抗匹配性能,显著提高了天线的辐射效率.仿真和测试结果均表明:准八木天线有效地实现了超宽带、小型化、高增益,并且在水平方向上天线的能量辐射范围比较大,而在垂直方向上能量辐射相对集中,从而在远距离地面通信中有效增加了辐射能量的利用率,可以实现定向远距离地面宽带通信.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2010(030)002【总页数】4页(P97-100)【关键词】准八木;超宽带;阵列;高增益;远距离通信【作者】黄朝晖;姜兴【作者单位】桂林电子科技大学,信息与通信学院,广西,桂林,541004;桂林电子科技大学,信息与通信学院,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TN82超宽带定义为相对带宽大于 20%或绝对带宽大于500 M Hz的系统[1]。
随着无线通信的发展,通信产品都向宽频带方向发展,因此对负责收发信号的天线,有了更严格的要求,以期有更高的传输速度以及能够同时在多种通信服务中应用,而超宽带天线正好符合这一需求。
PCB板具有平面特性,因此由 PCB板制作振子天线得到了广泛地应用,但是由于振子天线的频带较窄,不能满足某些通信、雷达中的宽带需求,因此,展宽PCB振子天线的频带是天线领域的一个热点[2]。
准八木天线作为一种 PCB平面天线在吸收传统八木天线相关优点的同时,有效弥补了其带宽窄这一缺陷。
本文在文献 [3-4]的准八木天线的基础上,结合了实际的项目指标要求,通过增加天线的引向器,并利用宽带馈电匹配网络组阵,采用并联侧馈形式,对阵元进行同相馈电[5],从而设计了一种高增益的超宽带阵列天线。
八木天线原理
八木天线原理
八木天线原理是一种用于天线设计的原理，最早由日本工程师八木秀次在20世纪40年代提出。
八木天线的特点是具有高增益和定向性，适用于无线通信等领域。
八木天线的设计是基于单根驻波振子的原理。
八木天线由一个驻波振子和若干个反射器组成。
振子是天线系统中的主要辐射器，它负责接收或发送电磁波。
反射器则用于增强振子的辐射效果。
八木天线的工作原理可以简述如下：当电磁波入射并经过振子时，振子会将电磁波吸收并产生电流，然后将电流通过导线传递给反射器。
反射器上的电流会反射回振子，形成反相电流。
这种反射过程会增强振子的电磁辐射，从而提高天线的辐射效果。
八木天线的优点是可以获得较高的增益和定向性。
它的增益可以比传统的单根振子天线高出几倍，适合在信号较弱或远距离通信的场景中使用。
同时，八木天线的辐射方向也比较集中，可以减少信号的散射，提高通信的可靠性。
总之，八木天线原理是一种基于驻波振子和反射器的设计原理，具有高增益和定向性的特点。
它在无线通信等领域有着重要的应用价值。
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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
2、微带八木天线的结构
微带八木天线的结构如图2所示。
与宇田八木天线的结构基本相同，微带准八木天线每个单元由源辐射阵子、反射器和引向器组成，其反射器为微带的截断接地板，源辐射阵子为偶极子。
馈电口通过巴伦进行阻抗变化进行功分到两个单元。
每个单元由微带经过巴伦变换，再通过微带功分为等幅，相差90°到主辐射阵子的两臂进行馈电，引向阵子在有源振子的场的作用下产生感应电流，既耦合馈电。
感应电流的大小和相位取决于无源振子本身的尺寸和振子间的间距。
通过调整振子的长度和间距来调整方向性和增益。
图2 微带八木天线结构图
3、微带八木天线的仿真与实测结果分析
天线实物如图3所示。
图3(1) 天线实物正面图3(2)天线实物背面
S参数的仿真实测图如图4所示，中心频点基本重合，实测的S参数有较大的波纹，在非谐振点也有较大的反射，这可能是在测量过程中转接头未经校准造成的。
图4 S11仿真与实测对比
实测E面、H面如图5所示，交叉极化较好，E面的交叉极化为-19dB，H面的交叉极化为-16dB，前后比为27dB。
图5(1) E面的共面极化和交叉极化
图5(2) H面的共面极化和交叉极化
实测与仿真对比结果图6所示，E面、H面仿真实测方向性基本吻合，实测主瓣偏小，后瓣的测量有一定的误差，这可能是测量过程中，接收天线架高使得发射接收没对准。
实测的H面的第一旁瓣比仿真值小可能是在测量过程中部分遮挡造成的。
图6(1) E面的方向图仿真与实测对比
图6(2) H面的方向图仿真与实测对比
通过与测量的标准喇叭相比较，实际测量的增益值为13.21dBi。
4、总结与展望
本设计是通过组阵的方法压缩E面的方向性从而提高了增益，但H面的方向性并没有得到提高，本天线由于其遮挡截断面小，高增益，端射等特点能在一定分辨率的扫描上有很好应用。
微带八木天线相比于八木天线，他的结构小型化了，更易加工实现。
但是微带八木天线的缺点也很明显，相对于八木天线能通过调整结构来调整天线的辐射方向性，既定的微带天线的方向性无法灵活的改变。
在后面的设计中，压缩波瓣、提高增益从而提高此端射天线的分辨率是进一步的目标。
它能更加有效的应用于某些特定场合的扫描中。