微波课设_八木天线
八木天线工作频率

八木天线工作频率八木天线是一种常用的射频天线,广泛应用于无线通信领域。
它由两个平行的金属元素构成,其中一个为主振子,另一个为反射器。
八木天线的工作频率是指在该天线上可以进行正常通信的频率范围。
八木天线的工作频率受到多种因素的影响,如天线的物理尺寸、材料特性以及天线的构造等。
通常情况下,八木天线的工作频率范围在几十兆赫兹到几千兆赫兹之间。
不同的八木天线可以适用于不同的频段,如VHF(Very High Frequency)频段、UHF(Ultra High Frequency)频段以及SHF(Super High Frequency)频段等。
在设计八木天线时,工程师需要根据具体的通信系统要求和频段范围来确定天线的工作频率。
一般来说,天线的长度和宽度会根据所选的频率进行调整,以使其能够在目标频段上实现高效的辐射和接收。
此外,天线的形状、材料以及电路设计等因素也会对天线的工作频率产生影响。
八木天线的工作频率对于无线通信系统的性能至关重要。
如果天线的工作频率与通信系统的频率不匹配,将会导致信号衰减、损耗以及通信质量下降。
因此,在选择八木天线时,必须确保其工作频率范围与通信系统的频率要求相匹配,以实现有效的无线通信。
八木天线还具有方向性辐射特性,能够将信号聚焦到特定的方向上,从而提高通信系统的覆盖范围和传输距离。
工程师在设计八木天线时,通常会考虑天线的增益、波束宽度、辐射方向等因素,以满足通信系统的要求。
八木天线的工作频率是指在该天线上可以进行正常通信的频率范围。
它是无线通信系统中不可或缺的关键组成部分,对于实现高质量、高效率的无线通信至关重要。
工程师在设计和选择八木天线时,需要考虑通信系统的频率要求,并确保天线的工作频率范围与之匹配,以实现可靠的无线通信。
通过合理的设计和选择,八木天线能够为无线通信系统提供稳定、高效的信号传输和接收。
八木天线的使用场景

八木天线的使用场景八木天线是一种用于无线通信的天线设计,采用了一系列平行的金属棒作为辐射元。
它的独特设计和特性使得它在各种场景下都能得到广泛应用。
以下是八木天线的几个常见使用场景:1.电视广播:八木天线在电视广播领域具有广泛的应用。
它能够接收到广播信号并将其传输到电视机中,从而实现观众对电视节目的收看。
八木天线因其高增益和方向性而受到青睐,能提供清晰的图像和更好的音频质量。
2.无线通信网络:在无线通信领域,八木天线也是常见的。
它能够在不同频段和协议下实现数据的传输,包括Wi-Fi、蓝牙和4G/5G网络等。
由于八木天线的高增益和方向性,它能够增加无线信号的覆盖范围,提高通信的可靠性和速度。
3.卫星通信:八木天线在卫星通信中的应用非常广泛。
它被用于接收来自卫星的信号,并将其传输到地面站或个人使用的卫星接收器中。
由于卫星信号的传输距离较远,所以八木天线的高增益能够保证信号的质量和可靠性。
4.无线电望远镜:八木天线还用于无线电望远镜中。
这些望远镜通常用于天文观测,用于检测和研究宇宙中的无线电波和星体。
八木天线的高增益和精确的指向性使得它非常适合用于接收微弱的无线电信号,并提供高分辨率的观测图像。
5.无线电定位系统:在定位系统中,八木天线也有其独特的应用。
它可以用于接收来自无线电信标的信号,并根据信号强度和方向来确定信标的位置。
这种定位系统在无线电导航、无线电测量和无线电定位等方面都具有重要意义。
6.天线阵列:八木天线也常被用于构建天线阵列,用于实现更加复杂的通信和雷达系统。
天线阵列由多个八木天线组成,通过不同的相位和权重来实现波束形成、空间分集和信道估计等功能。
它在雷达、无线通信、卫星通信和航空航天等领域都有广泛的应用。
总之,八木天线作为一种高增益和方向性的天线设计,在广播、通信、天文观测、定位系统以及雷达等多个领域都得到了广泛的应用。
它的特性使得其在远距离的信号传输、薄弱信号接收以及复杂信号处理等方面表现出色,并在相关领域发挥着重要的作用。
微波仿真论坛_用HFSS 电磁软件仿真设计准八木天线

参考文献: [1] Y. Qian ,A.R. Perkons and T. itoh ”Surface wave excitation of a dielectric slab by a Yagi-Uda slot array antenna-FDTD simulation and measurement,” 1997 Topical Symposium on Millimeter Proceedings, New York: IEEE .1998.PP.137-140. [2] Y. Qian et al, “Microstrip-fed Quasi-Yagi Antenna with Broadband Characteristics,” Electronics Letters, Vol. 34, No. 23, Nov. 1998, pp. 2194- 2196. [3] N. Kaneda, Y. Qian, and T. Itoh, “A novel Yagi–Uda dipole array fed by a microstrip-to-CPS transition,” in Proc. 1998 Asia Pacific Microwave Conf. Dig., Yokohama, Japan, Dec. 1998, pp. 1413–1416.
课程设计引向天线的设计(三)

中文摘要摘要:天线在现代通信系统中的作用不可或缺,本文的主要内容就是围绕天线展开。
八木天线的研究与设计关键词:八木天线HFSS 方向系数方向图半功率角驻波比ABSTRACTAntenna plays an important role in present communication system. The main work of this paper focused on the research and design of Yagi-Uda antenna.KEYWORDS: Yagi-Uda antenna HFSS direction coefficient HPBW VSRW引向天线的研究与设计目录第一章绪论 (2)1.1概述 (2)1.2八木天线的分析方法 (3)第二章八木天线的设计 (4)2.1八木天线的原理 (4)2.2软件设计、仿真 (5)2.3平衡不平衡转换器的设计 (9)2.6小结 (12)第三章课程设计心得 (13)参考文献及附录 (14)第一章绪论1.1概述天线在各种无线电技术设备中的作用基本上是相同的。
任何无线电技术设备都是通过电磁波来传送信号的,天线就是这种辐射和接收电磁波的装置,它把发射设备产生的高频电流能量转换成电磁波能量,同时又把电磁波能量转换成高频电流形态的能量。
自马可尼和赫兹发明了天线以来,天线技术经过了loo多年的发展,到目前为止,天线的类型可谓是五花八门,种类繁多,形式多样不胜枚举。
一般按对天线的分析方法来分共有三大类:1)线天线:是指天线结构具有线状结构特点,而且金属导线半径远小于波长的天线。
如:振子天线、环天线、‘螺旋天线等;2)面天线或称口径天线:是指电磁波通过一定口径向外辐射的天线。
如一喇叭天线、板状天线、角反射天线、抛物面天线、栅格天线、卡塞格伦天线等;3)天线阵:是指天线的辐射单元按一定规律排列和激励(或称馈电,指馈给每个辐射单元信号的幅度和相位)的天线群体。
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。
常见八木天线的设计

常见八木天线的设计【摘要】介绍八木天线的基本设计原理,设计思路,各关键指标的确认。
满足初学者对八木天线设计知识的初步需求。
【关键词】八木天线基本特性;原理;设计1.八木天线的基本特性八木天线又称为引向天线或波渠天线,由一个有源振子与若干无源振子组成。
有源振子与馈线直接相连,引向器和反射器都是无源振子。
有源振子被馈电后在空问产生电磁波,通过耦合在无源振子上产生感应电流并发生辐射。
改变振子长度与问距时,无源振子上感应电流的幅度和相位也随着变化,适当的调整各振子的长度与间距,就可获得良好的方向图、阻抗等电气指标。
若无源振子与有源振子的问距小于λ/4,长度短于有源振子时,方向图指向无源振子一侧,相应的无源振子称为引向器,比有源振子长的无源振子称为反射器。
八木天线具有结构简单、馈电方便、制作简便等突出优点,广泛用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视及其它无线电设备中。
八木天线缺点是调整较难,频段较窄,一般在5%以内。
2.八本天线的设计根据给定的电气指标:增益、波瓣宽度、副瓣电平、前后辐射比、输入端驻波比以及工作带宽等设计天线时,设计任务是确定振子单元数目N,反射器、引向器、有源振子的尺寸和相对位置等,最后要验证是否满足规定的电气指标。
天线的指标在工作频带的低端容易达到,而在高端变化较快,因此设计频率通常选为高于中心频率。
天线的各部分对各项指标的影响程度不同,有时某些指标之问存在着矛盾,因此设计过程中要折衷处理。
2.1单元数目N的确定振子数目N主要根据增益或方向性系数来确定。
由于八本天线的效率一般达90%以上,因此增益近似等于方向性系数。
八木天线是慢波结构的行波天线,因此它的增益可用行波天线公式计算,即G≈10L/λ。
根据增益要求先确定天线总长L/λ,然后利用引向器和反射器常用的间距确定N,或者由经验数据直接选择N。
图1的曲线是从大量的实测数据综合出来的,其中图1是天线增益G与N的关系曲线,由G确定N。
通常引向器的振子数目为6~12比较适宜,若再增加引向器数目对提高增益没有显著效果。
435八木天线制作方法
八木天线是一种常用于无线通信的天线类型,它具有较高的增益和较好的方向性。
以下是一种常见的435八木天线的制作方法:
材料:
1. 电缆:选择合适的电缆,一般使用同轴电缆。
2. 金属杆:用于制作八木天线的主体。
3. 电缆夹具:用于固定电缆和金属杆。
步骤:
1. 准备工作:确定八木天线的设计参数,包括频率、增益和方向性等。
2. 制作驱动器:将电缆的外绝缘剥离,露出内导体。
将内导体插入电缆夹具中,固定好。
3. 制作反射器:将金属杆切割成合适的长度,一般为波长的1/2或1/4。
将反射器固定在驱动器的一侧,与驱动器保持一定的距离。
4. 制作辐射器:将金属杆切割成合适的长度,一般为波长的1/2或1/4。
将辐射器固定在驱动器的另一侧,与驱动器保持一定的距离。
5. 调整:根据实际情况,可以通过调整驱动器、反射器和辐射器之间的距离来调整八木天线的性能。
需要注意的是,制作八木天线需要一定的专业知识和技术,如果没有相关经验,建议寻求专业人士的帮助或购买现成的八木天线。
此外,制作八木天线时需要注意安全,避免触电和其他意外事故的发生。
八木天线端口宽度 设计
八木天线端口宽度设计八木天线是一种特殊设计的天线,常用于无线通信和雷达系统中。
它能够在较小的空间内实现较高的增益和方向性,因此在各种通信领域得到广泛应用。
八木天线的端口宽度设计则是其关键的部分之一,端口宽度的合理设计可以使得天线在特定频段表现出较好的性能,因此对端口宽度的设计需认真考虑。
本文将重点介绍八木天线端口宽度设计的相关内容。
一、八木天线的基本结构八木天线由若干个平行排列的驻波器组成,通常由被反射器、驻波器和驱动器三部分组成。
其中被反射器用于反射驻波器发射的信号,驻波器则负责捕获和辐射电磁波,而驱动器用于输入或输出信号,是整个系统的输入输出端口。
八木天线的端口宽度设计主要涉及到驱动器的部分。
二、端口宽度设计的作用端口宽度是指驱动器的宽度,它会直接影响到天线的输入阻抗、频率特性和辐射模式。
合理的端口宽度设计可以使得天线在工作频段内具有较好的频率响应和阻抗匹配。
端口宽度还会影响到天线的辐射模式,进而影响到天线的覆盖范围和信号接收性能。
三、端口宽度设计的原则1. 频率响应匹配原则端口宽度应该能够使得天线在设计频段内具有较好的频率响应,即在设计频段内具有较高的增益和较小的波纹。
因此在端口宽度设计时,需要结合设计频段来调整端口宽度,以使得天线能够在频率响应上达到最佳性能。
2. 阻抗匹配原则合理的端口宽度设计应当能够使得天线的输入阻抗匹配到传输线或收发机的输出阻抗,以确保最大功率传输。
通过调整端口宽度可以对天线的输入阻抗进行调整,从而使得天线在设计频段内具有较好的阻抗匹配。
3. 辐射模式控制原则端口宽度的设计还会影响到天线的辐射模式,即天线的辐射方向和辐射角度。
合理的端口宽度设计可以使得天线在设计频段内具有所需的辐射模式,以满足特定的通信需求和工作环境。
四、端口宽度设计的方法1. 理论分析法根据八木天线的结构和天线阵列的特性,可以利用天线理论和电磁场理论进行端口宽度的设计。
通过计算和分析可以得到合理的端口宽度,以满足频率响应和阻抗匹配的要求。
八木天线-论文
电波与天线课程设计系部:电子通信工程系专业:通信技术班级:通技092姓名:余坤朋学号:091415207时间:2011年12月30日河南机电高等专科学校八木天线的制作设计时间:2011年12月26日—2011年12月30日八木天线简介:八木天线也叫引向天线或波导天线,因为他是由日本的八木秀次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。
八木天线是一种引向天线,由一个有源振子和多个无源振子放置在同一平面上,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电压波节点,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。
八木天线的增益高于垂直天线及偶极天线。
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。
虽然八木天线的数学计算复杂,但是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八木天线。
一、确定振子数目N振子数目可根据天线的主瓣宽度或天线的增益算出,若选择前者,则可查阅相关资料,由八木天线参数关系图可的振子数目N,若选择后者,则可谓根据八木天线增益表,查表得出,由于设计题目已经给出此次设计的单元数为5,经查表正好与八木天线增益表所得振子数目相等,所以此处振子数目为5。
二、引向器的间距、反射器与有源振子的间距选择引向器间距的选择有两种方案:一种是引向器间距不相等,随着引向器数量序号的增加,相邻引向器的间距加大;另一种是引向器间距相等。
前一种方案调整麻烦,后一种方案调整简便,因此一般都采用等间距方案。
引向器间距一般在0.15-0.4波长范围内选择。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
太原理工大学现代科技学院微波技术与天线课程设计设计名称八木天线的仿真设计专业班级学号姓名指导教师太原理工大学现代科技学院课程设计任务书的顺序进行装订上交(大张图纸不必装订)指导教师签名:日期:专业班级信学号姓名成绩八木天线的仿真设计一、八木天线简介作为电磁换能元件,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。
八木天线又称引向天线,是上个世纪二十年代,日本东北大学的八木秀次和宇田太郎两人发明的。
八木天线通常由一个有源振子、一个反射器及若干个引向器构成,反射器与引向器都是无源振子,所有振子都排列在一个平面内且相互平行。
它们的中点都固定在一根金属杆上,除了有源振子馈电点必须与金属杆绝缘外,无源振子则都与金属杆短路连接。
因为金属杆与各个振子垂直,所以金属杆上不感应电流,也不参与辐射。
引向器天线的最大辐射方向在垂直于各个振子且由有源振子指向引向器的方向,所以它是一种端射式天线阵。
均匀六元八木天线示意图如下:图1 六元八木天线示意图微带天线是20世纪70年代初期研制成功并迅速发展起来的一种天线。
和其他微波天线相比,具有如下优点:体积小、重量轻、低剖面,具有平面结构,并可制成与导弹、卫星等载体表面共形的结构,馈电网络可与天线结构一起制成,适合于用印刷电路技术大批量生产,能与有源器件和电路集成为单一的模块,便于获得圆极化、容易实现双频段、双极化等多功能工作[4。
微带天线的突出优点决定了其可以比较自由而充分地利用弹体表面,且安装时不影响弹体结构的强度,很容易实现装置小型化,共形微带天线具有不额外占有空间和对飞行姿态影响小等优点,在航空制导等多个领域具有很大的吸引力。
因此以微带天线理论作为基础,研究八木形式的微带天线,通过优化参数,使其在性能指标上达到更好的要求,这在工程上有很大的应用价值。
八木天线的优点是结构简单、馈电方便、重量轻、便于转动,并有一定的增益。
缺点是颇带窄,增益不够高,因此常排成阵列使用。
它在超短波和微波波段应用广泛。
八木天线中,有源振子可以是半波振子,也可以是折合振子一般常用折合振子,以提高八木天线的输入阻抗,以便和馈电线匹配。
主要作用是提高辐射能量。
无源振子是若干孤立的金属杆,它与馈线和有源振子不直接相连,作用是使辐射的能量集中到天线的端向。
图2 八单元数字电视八木天线二、八木天线工作原理有源振子被馈电后,向空间辐射电磁波,使无源振子中产生感应电流,从而也产生辐射。
改变无源振子的长度及其与有源振子之间的距离,无源振子上感应电流的幅度和相位也随之变化,从而影响有源振子的方向图。
若无源振子与有源振子之间的距离小于1/4波长,无源振子比有源振子短时,整个电磁波能量将在无源振子方向增强;无源振子比有源振子长时,将在无源振子方向减弱。
比有源振子稍长一点的称反射器,它在有源振子的一侧,起着削弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用;比有源振子略短的称引向器,它位于有源振子的另一侧,它能增强从这一侧方向发射出去的电波。
通常反射器的长度比有源振子长4~5%,而引向器可以有多个,第1~4个引向器的长度通常比有源振子顺序递减2~5%。
引向器的长度相同、间距相等的八木天线称为均匀引向八木天线,其特点是天线的主瓣窄,方向系数大,整个频带内增益均匀。
而当八木天线各个引向器的长度不同,间距亦不相等时叫做非均匀引向八木天线,其特点是天线的主瓣较宽,方向系数较少,工作频带内增益不均匀,但工作频带较宽。
但如果将非均匀的引向八木天线的结构设计合理,则可以显著地压缩副瓣,又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。
三、八木天线参数选择1 、振子数的确定振子数目可根据天线的主瓣宽度或天线的增益算出,若选择前者,则可查阅相关资料,由八木天线参数关系图可的振子数目N,若选择后者,则可谓根据八木天线增益表,如右图所示。
由图可知,振子达到一定数目后,随着振子数增加,增益已无明显增高。
本次设计选择振子数N=4图3 天线方向性与振子总数的关系2、有源振子的结构和尺寸有源振子可选单根半波振子或折合振子,一般长度取0.475波长。
振子越粗,长度应短一些。
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一般选取Ldri=(0.46~0.49)λ。
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。
有源振子也可采用附加匹配器的对称振子形式。
本次设计选择有源振子尺寸为2Ldri=0.47λ。
3、引向器长度选择引向器长度的选择有两种方案。
一种是各引向器等长度,约取0.38-0.44波长。
这种方案优点是加工和调整较为容易,但频带较窄。
另一种是,各引向器长度随序号增加有长到短渐变。
这种方案的优点在于频带稍宽,但调试、加工麻烦。
实用中都采用第一种方案。
本次实验取采用第一种方法,取2l=0.43λ。
4、反射器长度的选择反射器能保证天线单向辐射,反射器长度一般选在0.5-0.55λ之间。
其长度不能短于设计最低频率相应的1/2λ。
在这里选择反相器Lref=0.5λ5、引向器的间距、反射器与有源振子的间距选择引向器间距的选择有两种方案:一种是引向器间距不相等,随着引向器数量序号的增加,相邻引向器的间距加大;另一种是引向器间距相等。
前一种方案调整麻烦,后一种方案调整简便,因此一般都采用等间距方案。
引向器间距一般在0.15-0.4波长范围内选择。
间距较大时,方向图主瓣较窄,输入阻抗的频率响应较平稳,但副瓣较大;间距选得小时,副瓣较低,抗干扰性能较好,但是增益和方向性差些。
若考虑前者,间距可取0.3波长;若考虑后者,间距可取小于0.2波长。
反射器于有源振子之间的距离一般去0.15-0.23波长。
此间距主要影响八木天线的前后场强比和输入阻抗。
当间距在0.15-0.17波长时,前后比较高,但天线的输入阻抗小(约15-20欧);当间距为0.2-0.23波长时,前后比较低,但天线输入阻抗大(约50-60欧),易与同轴电缆匹配。
本次实验取d=0.3λ,根据课设指导书,选择dref=0.25λ。
6、参数汇总根据工作频率要求(f=2.4GHz),其相关参数如下:反射器长度:0.0625m有源振子长度:0.0588m引向器长度:0.0538m 反射器与有源振子间距:0.0312m 有源振子与第一个引向器间距:0.0375m相邻引向器间距:0.0375m振子直径:0.000325m四、八木天线仿真步骤1.建立新的工程,求解类型,模型单位,模型的默认材料。
2.创建八木天线模型。
a)创建ring,反射端ringr,引向端ring1、ring2。
将ring、ringr、ring1、ring2结合起来。
b)建立折合振子Arm。
c)建立同轴线馈线d)建立附加平衡段平衡器。
e)创建辐射边界和波端口。
f)辐射场角度和求解设置。
g)确认设计。
h)保存工程并求解该工程。
i)绘制该问题的反射系数曲线和3Db Polar,E面方向图,H面方向图,smith圆图,增益图(E面),增益图(H面)j)保存并退出HFSS。
五、仿真结果1.建立模型图图4 天线模型图2.创建辐射边界,创建波端口,辐射场角度设置,求解设置后的图图5 求解成功的天线模型图3.确认设计图6 确认设计4.求解该工程图7 求解跑完之后5.回波损耗S11图8回波损耗6:3Db Polar图9 3D Polar(a)图9 3D Polar(b) 7:方向图8:smith圆图图9 smith圆图9:增益图五、课设总结本次八木天线仿真设计,堪称我目前遇到的课设当中最复杂的。
我了解了八木天线的发展历史、结构、工作原理、影响天线性能的主要参数。
也算小小弥补了一学期微波课程自己掌握极差的遗憾。
经过多次使用HFSS软件绘制八木天线模型及用其对八木天线进行仿真,我初步掌握了使用HFSS绘制天线并进行仿真的操作,增长了自己的能力。
HFSS几次安装出现问题。
在绘制天线模型时,个别坐标输入错误,输入步骤不周,出现错误,工作频率1建模移动到了400MHz左右,与设计要求不符。
自己只是按照课程设计指导书中的步骤完成了建模,但并不知道为何选择这些参数,算是知其然不知其所以然,后在老师同学的帮助下计算参数,终于完成建模。
遇到问题,自问同学、问学姐、问老师,使我认识了自己的不足,在今后的学习中,我也会学会独立思考解决问题,在此感谢老师和学长学姐的帮助,使我完成这次课程。
六、参考文献1.刘学观,郭辉萍. 微波技术与天线. 西安电子科技大学出版社. 20062.刘建霞,李鸿鹰. 微波技术与天线课程设计指导书. 太原理工大学信息工程学院. 20133宋铮,张建华,黄冶. 天线与电波传播. 西安电子科技大学出版社. 2003。