八木天线工作原理英文：Yagi-Uda antenna;Yagi antenna 解释：由一受.PDF

八木天线工作原理 英文：Yagi-Uda antenna;Yagi antenna 解释：由一受激单元，一反射单元和一个或多个引向单元构成的 端射阵。注：实际上反射单元可以由一些单元或一反射面组成。 上个世纪二十年代，日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发 明了这种天线，被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。 八木天线的确好用。它有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。 用它来测向、远距离通信效果特别好。如果再配上仰角和方位旋转控 制装置，更可以随心所欲与包括空间飞行器在内的各个方向上的电台 联络，这种感受从直立天线上是得不到的。 典型的八木天线应该有三对振子，整个结构呈“王”字形。与馈线 相连的称有源振子，或主振子，居三对振子之中，“王”字的中间一横。 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传 来的或向这个方向发射出去的电波。引向器可以有许多个，每根长度 都要比其相邻的并靠近有源振子的那根略短一点。引向器越多，方向 越尖锐、增益越高，但实际上超过四、五个引向器之后，这种“好处” 增加就不太明显了，而体积大、自重增加、对材料强度要求提高、成 本加大等问题却渐突出。通常情况下有一副五单元八木（即有三个引 向器，一个反射器和一个有源振子）就够用了。 每个引向器和反射器都是用一根金属棒做成。无论有多少“单 元”，所有的振子，都是按一定的间距平行固定在一根“大梁”上。大 梁也用金属材料做成。这些振子的中点要与大梁绝缘吗？不要。原来， 电波“行走”在这些约为半个波长长度的振子上时，振子的中点正好位 于感应信号电压的零点，零点接“地”，一点也没问题。而且还有一个 好处，在空间感应到的静电正好可以通过这些接触点、天线的金属立 杆再导通到建筑物的避雷地网去。 八木天线的工作原理是这样的（以三单元天线接收为例）：引向 器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二 分之一波长，两振子间距四分之一波长。此时，引向器对感应信号呈 “容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子辐射， 辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振 子的信号 90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是 信号迭加，得到加强。反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞 后 90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后 90°，与从反射器方向直 接加到主振子上的信号正好相差了180°，起到了抵消作用。一个方向 加强，一个方向削弱，便有了强方向性。发射状态作用过程亦然。 有源振子是关键的一个单元。有两种常见形态：折合振子与直振 子。直振子其实就是二分之一波长偶极振子，折合振子是其变形。有 源振子与馈线相接的地方必需与主梁保持良好的绝缘，而折合振子中 点仍与大梁相通。 仿制一副天线，但总还需要进行适当的调整。调什么？为什么要 调？这就需要我们去了解所做天线的原理。 天线的一个重要特征，那就是“输入阻抗”。在谐振状态，天线如 同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50Ω，如果天线输入阻抗也 是50Ω，那就达到了“匹配”，电台输出的信号就能全部从天线上发射 出去；如果不“匹配”，一部分功率就会反射回电台的功放电路。 二分之一波长偶极天线的输入阻抗约为67Ω，二分之一波长折合 振子的输入阻抗则高于前者4 倍。当加了引向器、反射器后，阻抗关 系就变得复杂起来了。总的来说八木比仅有基本振子的阻抗要低很 多，且八木各单元间距大则阻抗高，反之阻抗变低，同时天线效率降 低。有资料介绍，引向器与主振子间距 0.15 波长时阻抗最低，0.2 － 0.25 时阻抗高，效率提高。这时阻抗的变化范围约在5 －20Ω 间。 经典的折合振子八木天线的特性阻抗约为300Ω，（振子间距约四 分之一波长）如常见的电视接收天线。折合振子折合的间距狭窄时、 或二分之一波长的“长边”直径大于那两个约四分之一波长的“短边” 的直径时，其输入阻抗较高。 我们的通信机输出都是按50Ω 设计的，配50Ω 电缆作馈线。八 木天线怎样才能与馈线达到阻抗匹配？显然不能不考虑这个问题。于 是就有了各种各样的匹配方法。短波波段八木常用的“发夹式”匹配， 是在馈电处并接一段 U 型导体，它起着一个电感器的作用，和天线 本身的电容形成并联谐振从而提高了天线阻抗；还有经典的“伽玛”