菱形天线工作原理
13DB的双菱形天线
今天我们来介绍一款13DB的双菱形天线，在此也感谢作者vodka的精彩作品，他很详细的介绍了天线馈线的选择，振子和馈线的焊接方法。
独乐乐不如众乐乐。
希望大家也能做出一款好的双菱天线。
一、天线概述双菱天线是最容易制作的，而且是增益较高的一种定向天线。
材料也很容易收集，初学者很容易就能制作成功，而且增强的无线信号效果让人很有成就感，更能激发大家对DIY的信心和兴趣。
二、材料收集以及工具准备型号为mil-c-17 RG-316 50Ω的镀银特氟龙高温线准备5M，估计10元/米。
横截面积为2.5mm的铜线（这个可以从电力线里面剥出来，但是横截面积要符合）估计4元/米。
准备的部分材料空调机铜管，外径9mm、内径7mm，长6CM奶糖盒子的盖，面积280mm x 200mm x 20mm奶糖盒盖子拿来当反射板三、制作步骤1、首先制做天线的中心，也就是振子的部分。
铜丝按规定的长度来进行弯曲角度要垂直按照图示来弯曲振子的成品展示2、制作天线的支撑物。
用钢质螺钉在标记好的中心位置敲出一个定位点钻个大小合适的洞, 刚好可以传过铜管用锉刀或者电动砂轮加工铜管的一头双菱到反射板高度在20mm左右3、SMA接头制作方法(馈线接头的做法)SMA 头和射频线为什么我们要制做SMA接头，这是因为很多无线路由或AP本身提供有独立的天线接口，这样我们就不需要拆开AP或无线路由在内部焊线了，也就不就用担心设备的保修问题。
先剥好射频线，芯线暴露1.7~2mm。
剥线和制做SMA头射频馈线的中心导体只需要暴露2mm左右，刚好能放进SMA插针里面就好。
给馈线的中心导体上一点锡，这样接触更紧密，导电性更好。
再把SMA的的针头套上馈线的中心导体，并焊死。
装好SMA头多余的电缆屏蔽层折上去套上SMA套件中的铜管，用冷压钳压死SMA接头的成品照片上那个黑色的是热缩管。
这种东西是防止水渗透到线体里影响导电性的。
万用表测试一下有没有接好, 有没有短路做好后要测试下有没有问题，测试的时候要同时测线芯与线芯有没有断路、屏蔽层与屏蔽层有没有断路、以及线芯与屏蔽层有没有短路。
菱形天线
找一段直径1~1.5mm 的单心铜导线, 按以下图形弯折, 每边长為3.2cm:
购买BNC 母接座, 将菱形中心的两点分别直接焊接在BNC 母座的中心点及外壳接点
这样的天线辐射最大方向為垂直於菱形平面的方向上..., 增益约有3~5dbi, 而上图為水平极化, 您可将它以垂直於菱形平面的方向為轴心转90 度, 即為垂直极性...
再加上反射板, 取铜或铝片, 裁成直径13cm~14cm 的圆盘, 如炒菜锅那样, 适当调整距离到最大值,
不用反射板, 可以平底锅或炒菜锅代替, 如第一种天线那样的做法也是可以, 增益还更高....
而我是把铜片在中央钻个小洞, 刚好可以将BNC 母座锁在圆盘上, 另外取厚度為 1.8cm 的保力龙, 以同样尺吋裁切, 中央割掉边长 4 cm 的方洞, 以双面胶带黏贴於铜圆板上, 再把双菱形用胶带黏贴於保力龙, 拉线焊接於BNC 母座, 作成单体化的天线, 又因為可能是製作时计算误差, 增益不如理想, 阻抗可能不太匹配, 遂以一般有线电视AC 断电器串接BNC 座来达到最好效果..., 增益约10~13 dbi
另外您也可将含反射板的双菱形天线再配合大锅子, 如图:。
关于菱形天线的原理
如下图, 希望天线组增益最大方向是斜向左侧 N 度
同相位的位置
＼
＼
＼／ 各个天线所接收的电波相位, 以最左边的
＼
＼ ／＼ 天线为零度来当基准, 则
＼
＼／ ＼
X = x / (C / F) * 360
＼ ＼ ／＼
＼ｚ= 电波路径长 Y = y / (C / F) * 360
值则为 32.4, 因为 20log F(Ghz) = 60 + 20log F(MHz), 同理, 若距离单位改用公尺或英里, 也是如此转换, 我个人是喜欢用 92.4 的常数.. D : 接收点到发射点间的距离, 单位公里 F : 所使用频率, 单位 GHz Ar : 接收器天线增益, 单位 dbi 但若发射站位置不在该天 线最大增益方向, 记得扣除相对增益.. Cr : 接收器传输电缆传输损失, 单位 db
＼
＼／
／
, 这种做法, 就如同
＼
｜｜ ／
相位数组天线一般 ..
＼ ｜｜／
此处以 c1 的电缆出口
＋－－－－－－－－－－－－－＋ 为 0 度, 那么 c2 相位
｜
｜ 延迟就是 -X, C3 为 -Y
｜
｜ C4 为 -Z, 那么电波到
｜
｜ 达合并器时, 相位就
｜
｜ 会一样..
另外要注意, 一般 VHF/UHF 的功率合并分配器, 其每组分支出口的相位有可能相差 180 度, 譬如一分二(二合一), 其两组输出相位可能刚好相反 (视分配合成器的结构而定), 须把 此项因素考虑进去, 通常的做法是若发现此种现象, 将天线馈电点位置左右互换即可..
2.利用反射板: 作用原理如同碟形天线的碟子一般, 如图
天线原理与设计3.1.2 笼形天线
笼形天线的方向性、尺寸的选择都与双极天线相同。笼形 天线用于移动式电台很不方便，在固定的通信台站应用较多
图 3-1-10 笼形天线结构示意图
笼形天线的等效半径ae可按下式计算:
ae
bn
na b
(3-1-14)
其中，a为单根导线半径； b为笼形半径； n为构成笼的 导线根数。若取a＝2 mm，b＝1.5 m，n＝8，则ae＝0.85 m， 上述64 m双极天线的特性阻抗为353.6 Ω。
2l a
1
120
ln
2 22 0.85
1
353.6
Z0A
120
ln
2l a
1
120
ln
44 0.002
1
1079
120
ln
2 22 0.85
1
353.6
为了进一步展宽笼形天线的工作频带，可将笼形天线改 进为分支笼形天线，如图3-1-11(a)所示，其等效电路如图31-11(b)所示，开路线3-5、 4-6与短路线3-7-4(分支)有着符 号相反的输入阻抗，调节短路线的长度，即改变3和4(参见图 3-1-11(a))在笼形上的位置，可以改善天线的阻抗特性，展宽
图 3-1-14 平面片形对称振子
ae
b
n
na b
1.5
8
8 0.002 1.5
0.85m
假设有一64m (即2×10(高)＋2×22(长)=64 m)双极天线， 其导线直径为4 mm时，特性阻抗约为1 kΩ，若用增加直径的 办法，使特性阻抗为350 Ω
Z0 A
自制无线网卡高增益天线(16)——简易菱形天线
自制无线网卡高增益天线（16）——简
易菱形天线
090313更新多两个例子，增加TP-WN321G+新版改SMA及TL-WN321G馈线连接方式
注意线头的连接方式（接地和芯线）
推荐使用直径1.5MM的铜芯
最后天线用热熔胶固定在中心基座就可以了（注意与反射板的平行）
PS:天线不是越大越好！正确的是越精确越好，双棱、多棱天线的棱形边长=1/4波长，
2.4G的波长是12.5MM.一般我们常用的6频道好象是2437MHZ吧，所以边长大于31mm一点点就好了
例子2
例子3——双菱叠加
叠双菱振子
焊好馈线的振子
用刻录盘盒制作基座及反射板
装配好的叠双菱天线
网友mawenzheng的作品，感谢他的分享。
11-行波天线与平面螺旋天线 天线原理
当主瓣关于Z轴旋转对称，最大辐射角是L的函数
South China University of Technology
0.371 m cos (1 ) L/
1
随着L的增加，行波和驻波天线的波束最大值彼此
接近，不同的是驻波天线在反方向出现第二个主波 束，即在180-θm，因为驻波有反射波。
菱形天线广泛应用于广播、短波通信和超短波散
射通信。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
Beverage天线
考虑了地面的影响的行波天线称为Beverage天线，
方向函数为:
F ( ) K sin
sin L / 2(1 cos) ( L / 2)1 cos
K为归一化常数
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
South China University of Technology
或B天线。 高度h远小于波长，天线长度通常在L=2-10之间。 可以把B天线及其在有耗地面中的镜像看作为不平 衡传输线，不平衡传输线可以辐射。
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
当L= nλ(n=4、8)时行波单导线的方向图
行波线天线
• 为使天线两臂上的电流按行波分布，形成单向辐射特性，必须消除
V形端口处的反射，可以在端口处接一电阻RL，其阻值等于V形传输 线的特性阻抗，该端接电阻也可一分为二，各自与地连接。 • 当V形张角 m 时，两臂方向图在V形角分线方向上叠加，构成 V形天线方向图的主瓣。但是理论计算表明，当 0.8 m 时，可获 得理想的V形行波天线的方向图。 • V形天线的副瓣来源于两臂产生的方向图中不参与叠加的另半个主 波束。而天线所在平面以外，两臂方向图的叠加使得 V形天线的方 向图较为复杂。
• 考虑了地面的影响的行波天线称为Beverage天线或B天线。 • 高度h远小于波长，天线长度通常在2~10λ之间。 • 可以把B天线及其在有耗地面中的镜像看做不平衡传输线，不平衡传输线可以 •
辐射。 由于地面的巨大耗散和辐射损耗，电流表现出明显的衰落，电流分布可近似如 下：
I t I me e
z jz
• B天线通常用于LF和HF频段。美国和伦敦之间早期跨大西洋无线电话通信时，
首次在长岛上使用B天线，频率为50KHz~60KHz。
仿真截图
THANKS
• V形斜天线：仅有一根支杆和两根载有行波电流的导线组成，架设
很简单，因而适用于移动的台站中。
馈线 Rl Rl
电台
Rl
• 倒V形天线：它相当于将水平的行波单导线从中部撑起。当与水平
天线架设在一起时，它们之间的影响很小。缺点是效率低，占地面 积大。
菱形天线
• 可以看成是由两个V形天线在开口端相连而成，其工作原理与V形天线相似，
高个支线长度是 L
0.371 sin 2
• 为了进一步改善菱形天线的方向性，可以将两副双菱天线并联同相馈电，它的
天线原理与设计_讲义8
(6.3) (6.4) (6.5) (6.6) (6.7)
链接
L Nd , 1 d 端射阵方向图最大值出现在θ=0处，因此令 Z0 Z | 0 L(1 ) / 2 sin( Z 0 ) Fmax Z0
由方向性系数公式
4 D 2 d F 2 ( )sin d W
a=0.002λ, L=0.4781λ, Lr=0.49λ, Ld=0.45λ, dr=dd=0.04λ
(1) 结构 八木天线又称引向天线、 波渠天线。它是由一根馈电 振子和几根无源寄生振子并 排放置组成的，如图所示。 其简化模型如下图所示 ■馈电的有源振子 一般选为半波谐振长度 lA=(0.46～0.49)λ ■反射器振子 长度lR=(1.05~1.15)lA , 也可用多根振子或反射网作反射器。 间距dr=(0.04~0.2)λ 。
opt 1
2L
(6.26)
或
Lopt
2(1 )
应当指出，汉森—伍德亚德条件是在阵列很大N>>1、 单元间距较小d<λ/4的情况下导出的。第一个条件是显然 的，第二个条件是端射阵不出现栅瓣的条件。
6.4 八木天线与返射天线
6.4.1 八木天线 (YAGI—UDA Antenna)
0.5 0.2796 / Nd
0.2796 o 2 ( rad ) 60.6 ( ) Nd Nd
得
2 0.5
(6.25b)
与普通端射阵的 2 0.5 108 / Nd (o)相比减小了1/3以上。
由汉—乌条件 及 可得最佳相速比
L L
/ / c / v
式中，u d (1 cos ) ，且 / N ， 令 sin( Nu / 2) 0 ，可得
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菱形天线工作原理
菱形天线工作原理是基于电磁辐射的原理。
当高频电流流过菱形天线时，天线就会产生电磁波并辐射出去。
这是因为在电子学的基本原理中，电流会在导体上形成闭合回路，而这个回路会产生电磁场，进而辐射出电磁波。
菱形天线的菱形结构是为了提高天线的效率和增加其辐射方向性。
通过调节天线的尺寸和形状，可以使得天线在特定频率范围内具有较高的辐射效率。
此外，菱形天线的对称性可以使得辐射方向更加集中，提高了信号的接收和传输的效果。
在工作过程中，菱形天线会接收或发射无线电信号。
当无线电信号通过天线传输时，天线将信号转换为电流，并通过电磁辐射的方式将信号传播出去。
同时，菱形天线还可以通过接收电磁波来接收无线电信号。
当电磁波通过天线时，它会激发天线上的电流，进而将电磁波转化为电信号。
综上所述，菱形天线的工作原理是基于电磁辐射效应，通过电流和电磁波的转换来实现无线电信号的传输和接收。