高增益微带八木天线的设计
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。
一种宽带微带八木天线的设计
收稿日期：2017-12-24；修回日期：2018-01-12，第一作者姓名：商锋，E:\TJY\2019 年第 3 期\1 编\商锋\模板编辑.doc *通信作者： 李晓 娇 email:502189498@
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太赫兹科学与电子信息学报
第 17 卷
1 宽带微带八木天线的设计
1.1 微带八木天线设计原理
Keywords：microstrip Yagi antenna；broadband；relative bandwidth；high gain
八木天线又称为引向天线，其具有结构简单和方向性强等优点，被广泛应用于各种无线通信系统中[1–3]。但 它 缺 点 也 很 明 显 ， 体 积 庞 大 ， 带 宽 很 窄 [4]， 这 些 都 限 制 了 八 木 天 线 在 一 些 通 信 环 境 中 的 应 用 。 微 带 天 线 凭 借 其 体 积 小 、 质 量 轻 、 易 共 形 于 其 他 载 体 、 能 够 集 成 在 射 频 电 路 中 等 特 点 而 被 广 泛 应 用 于 各 种 通 信 系 统 中 [5]。 于 是 将微带天线和八木天线相结合，充分利用各自的优势，使微带八木天线有了很好的发展前景和极大的研究价值 [6]。国内外学者对此进行了大量研究。文献[7]提出具有宽带特性的微带准八木天线，通过微带线到共面带状线 的宽带巴伦结构对天线进行宽带阻抗匹配。文献[8]提出一种微带八木天线比较简易的馈电方法，省去复杂的巴 伦 ， 简 化 了 天 线 结 构 。 文 献 [9]设 计 了 一 种 高 增 益 的 八 木 天 线 ， 但 其 频 带 较 窄 ， 而 且 尺 寸 较 大 ， 结 构 也 过 于 复 杂。基于以上研究，本文设计了一种宽带微带八木天线，在传统微带八木天线的基础上，采用附加金属化孔和 寄生贴片的方式，在保证高增益的前提下展宽频带和改善天线的阻抗匹配。同时对其工作原理进行了解释，并 对影响天线性能的参数进行了分析。
S波段宽带高增益微带准八木天线阵列设计
S波段宽带高增益微带准八木天线阵列设计李玄玄;刘贵亚;张宇;李民权;周永光;沈纯纯【期刊名称】《无线电通信技术》【年(卷),期】2017(43)2【摘要】依据八木天线的高增益特性,结合微带天线的相关技术,设计了一款工作在S波段的1×2宽带高增益微带准八木天线阵列.运用HFSS电磁仿真软件对设计的天线进行建模、仿真与优化,并进行了实物的加工与测试.分析及测试结果表明:所设计天线在2.2~3.2 GHz范围内S11均小于-10 dB,通带内最小增益为5 dBi,最大增益达到10 dBi,工作带宽达到50%以上,仿真分析结果与实测结果基本一致.%In view of high gain of Yagi antenna,this paper designs an S-band 1×2 broadband high-gain microstrip quasi Yagi antenna array combining with related technologies of microstrip antenna.The modeling,simulation and optimization of the designed antenna are implemented by using HFSS electromagnetic simulation software,and the manufacture and test of real object are performed.The analysis and test results show that the S11 of designed antenna in the range of 2.2GHz to 3.2GHz is less than-10dB,the minimum gain is 5dBi,the the maximum gain is 10dBi,and the operating bandwidth is more than 50%.【总页数】3页(P64-66)【作者】李玄玄;刘贵亚;张宇;李民权;周永光;沈纯纯【作者单位】安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥 230009;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥 230009;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥 230009;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥 230009;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230009;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TN823.17【相关文献】1.超宽带准八木天线阵列设计 [J], 黄朝晖;姜兴2.C波段1×2微带准八木天线阵列的设计 [J], 梅立荣;张乃柏;马延爽;王琦;王栋良3.一种S波段宽带微带贴片天线阵列的设计 [J], 赵后亮;尹家贤4.C波段高增益宽带准八木天线阵列 [J], 林澍;刘路;张兴起;张馨月;黄冠龙5.一种应用于WiFi频段的高增益新型微带准八木天线 [J], 黄文静;孙俊;杨唐钢因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
八木天线的设计方案
八木天线设计方案指导老师：***单位：长沙航空职业技术学院组员分工（见表一）：表一背景分析：在当今社会中天线不仅仅只是应用在电视接收系统中应用，而在很多电子产品都用到天线，比如（对讲机、无线路由器、手机等），所以掌握天线的知识，对以后做别的无线产品开发打下了很好基础，本次制作八木天线可以掌握无线通讯的原理和相关只是。
关键词：八木天线一、设计说明：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，它全称为“八木／宇田天线”，英文名YAGI，是由上世纪二十年代日本东北帝国大学的电机工程学教授八木秀次，在与他的学生宇田新太郎研究短波束时发明的。
相对于基本的半波对称振子或者折合振子天线，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。
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，相比之下反射器最长，位于紧邻主振子的一侧，引向器都较短，并悉数位于主振子的另一侧，全部振子加起来的数目即为天线的单元数，譬如一副五单元的八木天线就包括一个主振子、一个反射器和三个引向器，结构如图1所示。
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。
在无线通讯中八木天线占据了很重要的位置，对于我们刚刚进入无线电的初学者来说，掌握八木天线的原理和安装是非常必要的。
二、系统规划传输方式：单向传输节目源：本系统电视节目包括无线电视和自办节目（一套）等。
无线电视：通过八木天线接收到的信号送到电视机，收看电视机节目。
示意图如下（图一）：（图一）自办节目：本系统自办节目采用DVD播放或摄像机录制节目播放等方式。
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。
一种超高频微带八木标签天线的研究与设计
一种超高频微带八木标签天线的研究与设计一种超高频微带八木标签天线的研究与设计摘要：微波八木天线技术是一种重要的天线技术，特别适用于需要小尺寸、轻重量、低价格、高方向性以及宽带等特征的通信场合。
本文研究设计的是一种超高频微带八木标签天线，通过仿真软件进行模拟并最终实现实验验证。
结果显示，新型八木标签天线具有高增益，较好的特性，可用于无线通信、追踪和定位等场合。
关键词：微波八木天线技术；超高频；微带八木标签天线；仿真模拟；实验验证一、绪论随着信息技术的发展，无线通信、追踪和定位技术等具有广泛应用的领域发展迅速。
其中，天线技术是实现无线通信传输的关键设备，天线技术的性能对通信系统的整体性能有着至关重要的影响。
因此，研究各种天线技术及其应用对于提升通信系统的传输性能至关重要。
八木天线是一种微波淋巴细胞瘤成像新型高效的天线，其具有高增益、宽带、高方向性和轻便等优点，在卫星通信、民用通信、飞行器通信和导航等领域得到广泛应用。
另外，在RFID（Radio Frequency Identification）技术中，八木天线也得到了广泛的应用。
八木天线通常是由若干个同步振子组成，每一个振子能够工作于一定的频率范围内，通过相位控制实现高方向性与宽带。
传统的八木天线通常由金属材料制造，存在尺寸较大、重量较重、成本较高等缺点。
近年来，微带八木标签天线（Microstrip-Yagi-Tag Antenna）受到了研究人员的广泛关注，其具有灵活性、低成本、高效性和小尺寸等特点，逐渐成为八木天线研究的热点。
本文研究设计的是一种超高频微带八木标签天线，对其相关性能进行仿真模拟，并最终实现实验验证。
本论文的目的是为了验证这种新型八木标签天线具有高增益、小尺寸和低成本等优点，并可用于无线通信、追踪和定位等领域。
二、超高频微带八木标签天线的设计1、设计原理超高频微带八木标签天线是一种由微带八木天线和标签天线结合而成的天线。
其工作原理是利用椭圆极化特性来实现天线的工作，通过选择合适的夹角、相位和振荡器长度等参数来实现多频段工作。
八木天线制作方法
八木天线制作方法简介八木天线是一种常见的定向天线，具有高增益和较低的副瓣。
它由两个主要元素构成：驱动器和反射器。
八木天线常用于无线通信、电视接收和雷达系统等应用中。
本文将介绍八木天线的制作方法，帮助您自己制作一台八木天线。
材料制作八木天线所需的材料如下：1.驱动器：一根直径为5mm的铜线2.反射器：一张高质量的铝箔3.绝缘支架：一根长约30cm的塑料或木材支架4.小型电缆：用于连接驱动器和接收器的传输信号线制作步骤步骤 1：准备工作在开始制作八木天线之前，确保您已经准备好所需的材料，并清理工作区以确保安全和有效的制作过程。
步骤 2：制作驱动器1.首先，将5mm直径的铜线剪成约30cm的长度。
2.使用钳子弯曲铜线，制作一个类似“V”形的形状。
3.将驱动器的两端留出一些额外的长度，以便将来连接电缆。
步骤 3：制作反射器1.将高质量的铝箔切割成一个矩形形状，长约40cm，宽约20cm。
2.弯曲铝箔，使其形成一个类似于驱动器的“V”形状。
3.将反射器的两端折叠成锐角，以增加天线的增益。
步骤 4：安装驱动器和反射器1.将驱动器固定在绝缘支架的中间位置。
2.使用胶带或螺丝将反射器固定在驱动器的两侧。
步骤 5：连接电缆1.将一端的小型电缆连接到驱动器的一端。
2.将另一端的小型电缆连接到无线接收器或电视机上。
步骤 6：检查和调整1.使用天线分析仪或频谱分析仪等工具，检查天线的工作频率范围和增益。
2.如果需要调整天线的频率范围或增益，可以略微调整驱动器和反射器的形状。
维护和注意事项•定期检查八木天线的连接部分，确保连接牢固。
•避免在潮湿或恶劣的天气条件下使用八木天线，以防止损坏。
•如果发现八木天线的工作范围或效果变差，可以检查连接或重新调整天线。
结论通过上述制作步骤，您可以自己制作一台八木天线。
请记住，在制作过程中保持仔细和耐心，并遵循安全操作规程。
自制的八木天线可以提供较高的增益和性能，为您的通信和接收需要提供更好的体验。
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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。