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八木天線製作經驗談

admin @ 2014-03-26 , reply:0

概述

   近來想搞幾條各頻段的八木定向天線,看了幾本關於八木定向天線的書,總結了以下經驗(規律),都是書上的東西,可能不一定正確,希望各位同好指正。  &……

    近來想搞幾條各頻段的八木定向天線,看了幾本關於八木定向天線的書,總結了以下經驗(規律),都是書上的東西,可能不一定正確,希望各位同好指正。
    由於引向天線各項指標在低頻段的低端較易滿足,而在高端則變化較快,所以其設計頻率通常選在比中心頻率稍高的某一頻率。

1. 振子元件數的選定
    振子的數目主要是根據給定的增益來確定的,而引向天線的增益主要決定於天線長度L/λ,因此,可以根據所要求增益值首先確定天線長度,然後根據引向器和反射器的常用間距來確定振子數目;或者直接根據經驗數據來選擇。通常,引向天線的引向振子的數目是6~12個,若再增加引向器的數目對提高增益沒有顯著的效果,對於高增益的要求,可以採用天線陣的辦法來解決。

2. 無源振子尺寸的選擇
    無源振子尺寸的選擇主要應從方向性和阻抗特性兩個方面考慮。引向振子間距的選擇。由於增益主要決定於L/λ,若引向振子的數目已定,則間距取得大一些較為有利,但當>0.4λ后,天線增益反而迅速下降,所以一般取(0.15~0.4)λ。第一引向器和有源振子的間距應略小於其它振子的間距,例如≈0.1λ 時,增益略有提高。通常引向器的長度在≈(0.42~0.46)λ範圍。振子數目愈多,引向器的最佳長度也就愈短;若要求工作頻段較寬時,引向器的長度也應取得短些。
    反射器和有源振子的間距通常在(0.15~0.23)λ範圍內,其間距對方向圖的前後輻射比和輸入阻抗影響較大,間距較小可有效地抑制後向輻射,但輸入阻抗較低難於和饋線阻抗匹配,因而要折衷選擇。反射器長度通常(0.50~0.55)λ。若對前後比要求較高,可採用發射網的形式。
    無源振子一般選用鋁管製成,導體半徑通常選擇在(1/200~1/300)λ範圍內。振子粗細對方向性沒有太大的影響,而對阻抗特性則有一定影響,振子愈粗,特性阻抗愈低,對展寬阻抗帶寬是有利的。
    引向天線有均勻結構和不均勻結構兩種形式,前者是指引向器是等長和等間距的情況,而後者是指引向器是不等長和不等間距的情況,距離有源振子越遠的引向器,其長度越短,間隔越大。它們都可以調整到各自的"最佳"狀態。二者比較,一般說均勻結構主瓣較窄,副瓣電平較高;而不均勻結構主瓣較寬,副瓣電平較低,但若適當調整,也可以作到明顯壓低副瓣而不致太大地展寬主瓣或降低天線增益。相對而言,後者機動靈活。

3. 有源振子尺寸的選擇
    對有源振子的基本要求是能與饋線有良好的匹配,為此,有源振子應設計為諧振長度,並把它的輸入阻抗變換到等於或接近饋線特性阻抗的數值。
    八木定向天線一般是用同軸電纜饋電的。當有源振子採用半波對稱振子時,由於受無源振子的影響,其輸入阻抗值較低,因此就需設法提高有源振子輸入電阻,常用的方法是改用摺合振子。適當選擇摺合振子的長度,兩導體的直徑比及其間距,可以有效地提高有源振子的輸入電阻,並結合調整反射器及附近幾個引向振子的尺寸,可以獲得滿意的駐波比。其次,由於摺合振子等效半徑加粗,對展寬阻抗頻帶寬也有利。當然,有源振子也可採用附加匹配器的對稱振子形式。
    關於引向天線的饋電問題,若使用同軸電纜饋電,為保證天線的對稱性,就必需在饋線和天線介面處加入平衡-不平衡轉換器,例如U形管匹配器、T匹配以及寬頻帶傳輸變壓器等。


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