八木天线计算器验证
一种参数可调的八木天线的设计_于臻
时候，半波有源振子的输入阻抗由 73 Ω 下降到 15 ～
20 Ω 左右，很难与常用同轴线（ 特性阻抗为 50 或 75 Ω） 直接匹配，为此须设法提高有源振子的输入阻抗； ②工作频带变窄。对称振子本身的工作频带较窄，再 加上若干个无源振子的影响，使其频率特性更差。
（ 4） 引向器间距。可从方向性和阻抗特性 2 方面 考虑。在振子数一定的情况下，间距增加，可在一定程 度上提高增益，但当 d ＞ 0． 4λ 后，增益开始下降，但第 一引向器和主振子的间距应略小于其它间距，增益将 会有所提高； 若要降低天线旁瓣电平，振子距离可取得 小一些，但间距过小，有源振子的输入阻抗会变得很小 且随频率变化剧烈，不便于和馈线匹配，从而减小工作 带宽，一般间距不要小于 0． 1λ。综上所述，各引向器 之间的距离 d = （ 0． 1 ～ 0． 4） λ。
由于八木天线涉及较多的参数，为了使天线几何 尺寸的确定更加快捷，方便，根据天线的工作频率与天 线振子长度和间距的关系，利用 Visual Basic 软件编写 设计了 1 个八木天线交互计算软件［12 ～ 13］。当输入天 线的中心工作频率后，该软件可以立刻计算出各个振 子的长度和振子的间距范围等几何参数，为后面的仿 真优化及参数的确定提供参考。这里选择 2． 4 GHz 为 天线的中心工作频率，得到的天线参数范围见图 2 所 示。按清零按钮后可以清除当前的数据，重新输入天 线的中心工作频率进行设计。
Langfang 065201； 2． School of Electronic Engineering，Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing 100876，China）
Abstract： To increase the flexibility and the bandwidth，this paper presents a parameter tunable 18 unit Yagi-Uda antenna that operate at the center frequency of 2． 4 GHz based on the theoretical analysis of traditional Yagi-Uda antennas． First，an antenna calculator was designed with Visual Basic to calculate and adjust the parameters． The antenna model for a kind of scenario was constructed，simulated and optimized as well using the HFSS． The antenna was tested by PNA3621 vector network analyzer． Measured results show that the antenna has a good characteristic with a symmetrical beam width，a broad impedance bandwidth，little side lobes and voltage standing wave ratio． The echo loss is relatively ideal in 2． 3 GHz ～ 2． 5 GHz frequency range，which agrees well with simulated results． Key words： Yagi-Uda antenna； antenna calculator； HFSS simulation； performance testing
矩量法分析八木天线
矩量法分析八木天线八木天线是一种常用于无线通信的高利用效率的天线结构，由经典日本电气工程师八木秀次于1926年提出。
八木天线结构简单，轻巧，适用于各种频段的应用，并能在设计中考虑到信号接收或传输方向的选择。
本文将使用矩量法对八木天线进行详细分析。
首先，让我们了解一下八木天线的基本结构。
八木天线由两个平行的贵金属金属棒组成，其中一个是驱动器，另一个是反射器。
驱动器是由驱动源供电的，它辐射出电磁波，然后被反射器反射回到驱动器附近的空间中。
在驱动器和反射器的中间，还有一系列的被称为直拨子的金属棒，用于增强天线的接收和传输性能。
通过调整直拨子的长度，可以改变天线的共振频率。
此外，还可以通过改变驱动器和反射器之间的距离来进一步调节天线的性能。
在矩量法中，我们需要分析和计算天线的辐射特性和性能。
首先，我们需要定义一个适当的坐标系来描述天线结构。
假设天线的长度为L，宽度为W，高度为H，并且将天线的中心线与Z轴对齐（即X-Z平面）。
接下来，我们需要定义一些参数来描述天线的物理特性和电气特性。
首先是导体的电导率σ，它描述了导体的传导性能。
通常，我们可以假设导体是理想导体，导电率为无穷大。
然后是导体中自由电荷的表面密度σ，它可以通过电荷守恒定律计算得到。
最后是天线的输入阻抗Zin和辐射方向图。
在计算输入阻抗时，我们可以使用传输线理论。
我们可以假设八木天线驱动器的输入电阻为50欧姆，并使用传输线理论来计算天线输入阻抗。
在计算辐射方向图时，我们可以使用积分方程来描述电流分布，然后使用适当的数值方法来解决积分方程。
通过使用矩量法，我们可以快速而准确地分析八木天线的性能。
我们可以通过调整直拨子的长度和驱动器与反射器之间的距离来改变天线的频率响应和方向性。
此外，我们还可以通过在驱动器和反射器之间添加一个金属棒来改变辐射方向图的形状和性能。
总之，矩量法是一种强大而有效的工具，可以用于分析八木天线的性能。
它可以帮助工程师们设计出具有高利用效率和优异性能的八木天线，从而满足各种无线通信的需求。
一种八木天线的优化设计方法
一种八木天线的优化设计方法许海堤, 傅 光(西安电子科技大学 天线与电磁散射研究所 陕西 西安 710071)摘 要: 介绍了基于矩量法的N EC 分析八木天线的原理和单纯形法的基本原理, 并将两者结合起来提出了一种适合 工程中使用的优化设计方法。
数值结果表明该方法是行之有效的。
关键词: 单纯形法; 八木天线; 优化; N EC中图分类号: TN 823+ 117文献标识码: B文章编号: 1004 373X (2003) 22 045 03A M ethod for Opt im iza t ion D es ign of Yag i uda An tennaXU H aidi , FU Guan g(R esearch Institute of A ntennas and EM Scattering , X idian U niversity , X i ′a n , 710071, Ch ina )Abstract : T he theo ry u sed in the analy sis o f the Yagi uda an tenna of N EC w h ich is based on m etho d of mom en t (mom ) an d the sim p lex are b riefly in t roduced in th is paper 1 A m etho d w ith the com b inat io n of the sim p lex and m etho d of mom en t is in t r od u ced fo r the design of Yagi uda an tenna 1 T he num erical resu lt show s its validity 1Keywords : sim p lex ; Yagi ; op t im izat io n ; N EC1 引 言八木天线[ 1 ] 是一种常用的天线形式, 由于其结构g ( r , r ′) = exp (- j k | r - r ′| ) ƒ| r - r ′|(3) k = ΞΛ0 Ε0 (4) 简单、 造价低廉, 在实际工程中得到广泛应用。
八木天线制作教程
八木天线制作教程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臵在同一平面上，并且垂直于连接它们中心的金属杆。
一般一个无源振子为反射器，其余的无源振子为引向器。
因为金属杆通过振子上的压波节点，并垂直于天线，所以，金属杆对天线的近场影响很小。
而有源振子必须与金属杆绝缘。
通过下表的数据可以看到，八木天线的增益高于垂直天线及偶极天线。
(摘自《天线与电波传播》，北方交通大学徐坤生、蒋忠涌编著)天线形式反射器数引向器数有源振子数方向性系数偶极００１０dB二单元八木１０１３～４.５ｄＢ二单元八木００１３～４.５ｄＢ三单元八木１１１６～８ｄＢ四单元八木１２１７～１０ｄＢ五单元八木１３１９～１１ｄＢ从上表上可知，八木天线的单元越多，方向性越强。
但是单元的增加不与方向性成正比。
单元过多时，导致工作频带变窄，整个天线尺寸也将偏大。
在短波波段，波长较长，自制八木天线比较困难，在超短波波段（Ｖ／Ｕ），因波长短，可以比较方便的自制低成本的八木天线。
八木天线的数学计算复杂，不过很多工程或理论书籍都给出它的尺寸，只要依照这些数据，就可以自制出一副不错的YAGI!五单元八木天线的尺寸如图１如果自制四单元八木天线，只要不安装引向器Ｄ就可以，天线也会显得小巧一点。
如果想做成七单元，在上图的基础上加两个引向器单元，长度分别是半波长的８４％，８２％。
新加的单元的间隔仍是波长的０．２倍。
我做的70CM波段八木天线，最初是四单元的，各个振子及其连接的金属杆，用ＢＧ４ＲＵＶ提供的铜焊条(直径２．５ｍｍ)制成。
大约一个月后，买了一段２米长，直径４ｍｍ的铜条，又制了一可拆卸的四单元八木天线（找到一段矩形铜管作为连接各个振子的支杆，各个振子均用螺丝与支杆固定，便于携带）。
第一支天线的谐振点比预计的中心频率（４３５兆赫）低了约２兆赫，但在４３０至４４０兆赫内的ＳＷＲ不高，最低的ＳＷＲ〈１．１，最高的ＳＷＲ也不大于１．４。
第二支天线的ＳＷＲ在整个70CM频段内的起伏不大，最高约１．２。
授人以渔：几种常用天线DIY的在线计算器
授⼈以渔：⼏种常⽤天线DIY的在线计算器不像是UV段上的情况，短波爱好者们常常⾃⼰制作天线，并不断地⽐较天线的性能差距，找到最适合⾃⼰的⼀款。
想要制作什么东西就要有它的图纸，然⽽在制作过⼏次“按图索骥”后的天线，你⼀定对于设计⾃⼰的天线和参数有了追求，这时候你知道你的第⼀步要从哪⾥开始吗？垂直天线计算器垂直天线是⼀种⽐较简单的天线形式，其发射仰⾓低、接收范围⼴、制作简单的特点使得它成为了很多爱好者的⾸只天线。
对于较长的拉杆天线和拼接天线，我们可以通过垂直天线计算器来算出天线⼯作在任⼀频率上时，其伸出长度应为多少。
以7.023MHz为例，在“Desired Frequency（欲求频率）”中输⼊“7.023”，并在“SelectAntenna（天线形式）”中选择“1/8”（⼋分之⼀波长），并点击“Calculate（计算）”。
这样你就能够在下⾯的“Calculated Vertical Length（计算出的垂直⾼度）”中读到“16ft. 7 - 15/16in. or5.078 M” 5.078⽶这个数值。
将你的拉杆天线拉出约5.078⽶，并铺设地⽹，不断⽤驻波表或天线分析仪进⾏测试，你就可以得到⼀个满意的天线效果。
计算器地址：DP/倒V天线计算器DP和倒V天线则是更加常见的⼀种天线类型，不管是家中使⽤还是在野外架台中，倒V天线使⽤起来都⾮常⽅便。
这个天线计算器可以帮助我们设计出具有多波段的陷波器倒V天线，⽐较具有实际意义。
进⼊页⾯后，点击“Linked Antenna Designer”进⼊天线设计器界⾯。
⾸先，我们要确定天线包含⼏个波段。
这个天线设计器最多可设计出包含五个波段的倒V天线。
在“No. of bands”中选择所需波段的总数，然后在下⽅添加上各个频率的中⼼点，从⾼到低，以kHz为单位。
下⽅的位置是让我们填写架设的信息的。
“Center Support Height”填写的是中间⽀撑杆的⾼度，如果末端不是在平地上架设的话还要填写“End Support Height（末端⽀撑⾼度）”，就像是DP天线的话，你上⾯的两个参数就应该填写相同的值。
八木天线计算器设计天线实例
用八木天线计算器设计天线八木天线计算器各部分功能图示如下:嘉靖通宝同学想设计一副8单元的、一副11单元的八木天线，用的是6mm直径的铜管。
下面设计一款11单元的八木天线，以实例说明计算器的使用。
一共只要6步，就可以完成八木天线的设计计算。
⑴ 输入频率：我们这里设计一个WIFI频段的八木天线，所以输入2437 MHz 。
⑵ 设定线径：嘉靖通宝同学手头有6mm的铜管，铜管和实心铜线是一样的。
我们点击滚动条，找到6.4mm，选中。
⑶ 因为要设计11单元的八木天线，所以选中“多元件”。
⑷ 点击计算按钮。
下面原来空格就都显示出数据了。
⑸ 所显示的数据都是以英尺为单位的。
我们把它转换成公制单位（厘米）。
按下“转为公制”按钮。
完成了。
简单吧！实际我们已经完成了一个23单元的八木天线设计。
无论你想制作几单元的，就把相关数据提取出来就行了。
如果你安装了打印机，直接点“打印”按钮，把数据打印出来就OK了。
下面再简单说说“十进制英尺转英寸”转换器的使用。
一般的数学计算，都是十进制的。
八木天线计算器计算出的数据也是这样。
而我们知道，英尺与英寸是12进制。
也就是说，1英尺是12英寸。
1.2英尺是多少英寸？不用工具，要一般人可能一下子反应不过来。
这个公制英尺转换英寸的计算器，就是为转换设计的。
当然，我们中国人习惯使用cm ，mm ，就用不着这个转换计算器了。
我们就以上面计算出的数据来进行一下转换。
按下『十进制英尺转英寸』按钮，就会弹出一个『计算』对话框。
这就是转换计算器。
以反射器长度为例：反射器长度是0.18942英尺。
我们把它拷贝到上面的框子里，点击计算钮，下面的框子就显示出计算结果：计算结果：0．18942英尺＝2.2730英寸，即2又9/32英寸。
激情无线（lijiqing） 2010年4月。
八木天线参数计算方法
八木天线参数计算方法
八木天线是一种常用于无线通信系统的天线，其特点是具有较宽的频率范围和
较高的增益。
对于设计和优化八木天线，准确计算和确定其参数非常重要。
以下是八木天线参数计算的基本方法。
1. 八木天线的长度计算：八木天线的长度直接影响其工作频率。
根据所需工作
频率，可以使用公式L = λ/2 来计算八木天线的长度，其中 L 为八木天线的长度，
λ 为工作频率的波长。
2. 八木天线的元件排列：八木天线通常由主驱动器和辅助反射器组成。
主驱动
器的长度通常为1/2波长，而辅助反射器的长度为1/4波长。
主驱动器和辅助反射
器之间的距离也需要根据频率来确定。
3. 八木天线的驱动器设计：驱动器是八木天线的核心元件，其设计包括驱动器
的形状和驱动器到辅助反射器的连接方式。
常见的驱动器形状包括V形和半弯曲形，其选择取决于所需的波束宽度和频率响应。
4. 八木天线的辐射特性计算：辐射特性是评估八木天线性能的重要指标之一。
可以使用天线模拟软件进行计算和分析，以得到天线的辐射图案、增益和波束宽度等参数。
5. 八木天线的阻抗匹配计算：阻抗匹配是确保八木天线与传输线之间的能量传
输最大化的关键。
可以通过调整驱动器的长度和形状，以及使用阻抗匹配网络来实现阻抗匹配。
请记住，八木天线参数计算方法可以因具体应用而异，上述方法仅为基本指导。
在实际应用中，根据具体的需求和系统要求，可能需要进行更详细和精确的计算和优化。
最好的方法是参考相关文献和专业资源，或者咨询专业工程师以获取更准确和有效的参数计算方法。
八木天线的设计仿真与测试的开题报告
八木天线的设计仿真与测试的开题报告引言目前，随着通信技术的发展，无线通信在我们的生活中变得无处不在。
因此，对于无线通信天线技术的研究得到了越来越多的关注。
八木天线是一种非常重要的天线设计，它以其优秀的性能，被广泛应用于卫星通信、移动通信、广播电视等领域。
本文将面向开展八木天线的设计仿真与测试的研究工作，探讨八木天线的原理、设计流程、仿真分析以及测试实验。
一、八木天线原理八木天线是由日本的八木秀次教授于1924年发明的。
它是一种折叠衍射天线，由多个元件组成，其中主要包括驱动器、反向器和马鞍形反射器。
八木天线的原理基于电磁波反射和折射的知识，其结构示意图如图1所示。
图1 八木天线结构示意图在八木天线中，驱动器发出的电磁波会经过反向器以及一系列衍射元件，最终聚焦到马鞍形反射器上。
反射器将其反射回来，再经过衍射元件和反向器折射出去，形成辐射波。
八木天线的优点在于，它能够提高信号的增益和方向性，同时还能使信号的频率响应宽带化。
二、八木天线设计流程在进行八木天线的设计前，需要预先确定工作频率范围、增益要求、辐射方向等关键参数。
在此基础上，八木天线的设计流程一般包括以下几个步骤：1.确定驱动器类型和位置驱动器是八木天线的核心部分，通常采用同轴电缆驱动器或异轴电缆驱动器。
在确定驱动器类型后，需要进一步确定其位置在反射器的何处，这个位置通常在反射器中心的高度上。
2.反向器的位置和大小反向器在八木天线中扮演着重要的反射作用，所以其位置和大小需要合理设计。
一般来说，反向器的凹面部分应该朝向天线的前方。
3. 衍射元件的设计衍射元件是八木天线中的另一个重要组成部分，它们的作用是将波束聚焦到反射器上。
在设计衍射元件时，需要注意选择具有良好电学性能和机械稳定性的材料，比如玻璃纤维等。
4.反射器形状的设计反射器的设计形状通常是马鞍形，但是具体的形状参数需要根据不同设计要求进行调整。
在确定反射器形状后，需要进行仿真分析，优化参数，在实验中得到最优性能。
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八木天线计算器验证
最近，应坛友之请，把八木天线计算器的使用做了图示。
并按照坛友提供的数据，使用该计算器实际计算了两款八木天线。
这位坛友想用6mm的铜管，DIY 一款8单元、一款11单元八木天线。
计算结果如下：
选择多元件的选项，计算结果显示了从5单元到23单元八木天线的数据，看来只要计算一次就行了。
为了验证计算的准确性，用4NEC2仿真软件对8单元八木天线进行了仿真。
这下可发现了问题。
这款八木天线的方向图，竟然指向后面，就是反射器那面。
请看仿真结果：
而且增益只有5.9dBi ，驻波比高达16.1 。
难道是仿真有误？还是这个计算器有问题？
改用2mm直径，再次进行仿真，结果如下：
这次就对了。
辐射方向朝向了引向器一边，增益12.5dBi ，驻波比1.57。
看来是线径惹的祸。
干脆，再进行几种线径的实验。
线径3.2mm的仿真结果如下：
4.8mm线径的仿真结果如下：
看出问题了吧。
随着线径的加粗，增益逐渐降低，驻波比逐渐加大，方向图越往后面移动。
到了6.4mm线径时，方向图已经完全转移到反方向了。
看来，这个计算器的数据，比较适合3mm以下线径的八木天线。
这点请大家严重注意！！
还发现一个问题。
请看不同线径计算出的数据：
2mm线径：
3.2mm线径：
4.8mm线径：
6.4mm线径：
看出什么问题呢？
1、振子之间的距离，和线径无关，和振子数目也无关。
所有单元、所有线径的八木天线，振子之间的距离都是恒定不变的。
2、3.2mm以上的线径的八木天线，不管是多少单元，其振子的长度也都相同。
我没有系统研究过八木天线，也许八木天线就应该是这个样子的，或许不是。
所以，最终我也无法判断，这个八木天线计算器是否有问题。
但是，在此我要提醒准备DIY八木天线的同学注意——
1、在WIFI频段，最好不要选用较粗的线径，超过6mm就绝
对不要用了。
2、DIY之前，最好仿真一下。
因为即使计算结果可用，也没
有达到最佳。
这就是今天我的实验得到的结论。
激情无线 2010年4月。