八木天线的CST仿真和优化

八木天线的FEKO仿真与优化

八木天线的FEKO仿真与优化Simulation And Optimization Of Yagi Antenna赵工（深圳518001）摘要：从折合振子开始，通过一步步增加无源振子，并使之成为发射器或引向器，并不断使用FEKO优化各无源振子长度及相邻振子之间的间距，使组成的八木天线达到最佳方向性和端射的最大增益。

关键字：FEKO折合振子无源发射器无源引向器FEKO优化Abstract：Added a parallel conductor rod to a folded dipole antenna will change the directivity and gain of the antenna.Step by step,more passive rods added in the antenna and constituted a traditional Yagi antenna.Optimized the distance of two rods and the length of every rod to get the best directivity and maximum gain.Key Words:FEKO,Yagi antenna,director elements,reflector,optimization1.概述：八木天线，是一种结构相对简单的方向性天线，常用作室外电视接收天线或测向天线。

因为是由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明，所以被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。

八木天线一般是由一根连接馈线的有源振子和多个无源振子平行排列组成，其中一根无源振子比有源振子略长，放在天线的一侧，称为反射器，而其他的无源振子则比有源振子略短，放在有源振子的另一侧，称为引向器。

加上反射器与引向器的八木天线，其中心频率点的输入阻抗比单独一根有源振子的阻抗大大降低，所以一般使用阻抗较高的折合振子作为有源振子。

CST-偶极子相控阵天线的仿真与优化

实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：二、实验项目名称：微波工程CAD实验三、实验学时：20四、实验原理：CST仿真软件是基于有限积分法，将整个计算区域离散化并进行数值计算，模拟各种实际器件得出场分布及其各种参数的特性曲线，最后可根据实际要求对所得结果进行优化，得出最优化下的器件尺寸参数。

本次实验利用CST对偶极子相控阵天线及微带到波导转换模型进行了仿真模拟，以此来掌握CST的应用。

五、实验目的：了解并掌握CST仿真软件的基本操作，学习利用CST仿真软件进行一些简单的工程设计。

六、实验内容：第一题偶极子相控阵天线的仿真与优化：①偶极子天线尺寸如下图，在4~12GHz的频率范围内，请优化单个偶极子天线的工作频率谐振在f0=8GHz，待优化的变量Lambda初值取为29mm，绘出在该工作频率点的方向图；②将该单个天线在x和y方向分别以Lambda/4作为空间间隙、以90度作为相位间隙，扩展成一个2*2的相控阵天线阵，请使用三种方法计算该天线阵的方向图；③对结果进行比较、分析和讨论。

第二题微带到波导转换的仿真与优化：在26~30GHz频率范围内优化下图微带到波导的转换，使全频带反射最小，并绘出中心频点28GHz的电场、磁场与表面电流的分布；微带是Duroid5880基片，介电常数2.2，基片厚0.254mm，金属层厚0.017mm，介质上的空气尺寸3*1*8mm，标准50欧姆微带线宽0.77mm；波导是Ka波段的BJ320波导，尺寸7.112*3.556*10mm；L是微带基片底面到波导短路面距离，W0*L0是伸入波导中的微带探针的宽与长，W1*L1是第一段变阻线的宽与长，W2*L2是第二段变阻线的宽与长，7个待优化变量可取下图给的初值。

七、实验器材（设备、元器件）：台式计算机；CST Design Environment 2009仿真软件；U盘（学生自备）。

八、实验步骤：第一题：偶极子相控阵天线的仿真a.单个偶极子天线模型单个偶极子天线方向图b.利用3种方法将单个天线扩展成一个2*2的相控阵天线阵方法一将单个天线的远场结果采用不同的幅度和相位叠加，从而得到阵列的结果。

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。

八木天线的FEKO仿真与优化

八木天线的FEKO仿真与优化Simulation And Optimization Of Yagi Antenna赵工（深圳518001）摘要：从折合振子开始，通过一步步增加无源振子，并使之成为发射器或引向器，并不断使用FEKO优化各无源振子长度及相邻振子之间的间距，使组成的八木天线达到最佳方向性和端射的最大增益。

关键字：FEKO折合振子无源发射器无源引向器FEKO优化Abstract：Added a parallel conductor rod to a folded dipole antenna will change the directivity and gain of the antenna.Step by step,more passive rods added in the antenna and constituted a traditional Yagi antenna.Optimized the distance of two rods and the length of every rod to get the best directivity and maximum gain.Key Words:FEKO,Yagi antenna,director elements,reflector,optimization1.概述：八木天线，是一种结构相对简单的方向性天线，常用作室外电视接收天线或测向天线。

因为是由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明，所以被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。

八木天线一般是由一根连接馈线的有源振子和多个无源振子平行排列组成，其中一根无源振子比有源振子略长，放在天线的一侧，称为反射器，而其他的无源振子则比有源振子略短，放在有源振子的另一侧，称为引向器。

加上反射器与引向器的八木天线，其中心频率点的输入阻抗比单独一根有源振子的阻抗大大降低，所以一般使用阻抗较高的折合振子作为有源振子。

太原理工大学微波课设八木天线的仿真设计

本科课程设计报告课程名称：微波技术与天线设计项目：设计二：八木天线的仿真设计设计二、八木天线的仿真设计一、八木天线简介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。

图2 九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。

微波仿真论坛_用HFSS 电磁软件仿真设计准八木天线

Quasi-Yagi 天线跟传统的 Yagi-Uda 有点相似。如图 2，它主要由两部分构成：上半部分为辐射部分，包括印刷偶极子和引向器，引向器引导着天线的电磁辐射方向，同时它也是一个输入阻抗匹配元件；下半部分是微带线到共面带状线(CPS) 的转换，微带线的两个臂相差半波长，以实现共面带状线的奇模激励，因而起到一个宽带巴仑的作用，微带线背面截断的接地面起到反射器的作用。
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.

微波课设八木天线设计

课设报告课程名称：微波技术与天线课设题目：八木天线的仿真设计课设地点：电机馆跨越机房专业班级：信息1002班学号：学生姓名：指导教师：2013/6/27目录1、设计摘要2、设计原理3、八木天线参数选择及设计要求4、八木天线的HFSS10仿真1建立模型2确认设计3 S参数反射参数42D辐射远区场方向图53D Polar5、仿真结果分析6、实验中的问题7、心得体会一、设计摘要八木天线又称引向天线,它由一个有源振子及若干无源振子组成的线形端射天线;其结构示意图如下,在无源振子中较长的一个为反射器,其余的均为引向器,它被广泛应用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视、及其它无线电系统中;六元八木天线示意图八木天线中,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;二、设计原理：八木天线的工作原理是：有源振子被馈电后,向空间辐射电磁波,使无源振子中的产生感应电流,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,无源振子上的感应电流的幅度和相位也随着改变,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λ/4,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,起着消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;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%;本设计就是基于八木天线的基本理论的基础上,设计一个六元八木天线;三、八木天线参数选择及设计要求根据上述八木天线基本理论的介绍,我们可以知道引向器越多,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;因此,我们选用了一个比较合适的参数范围,其参数如下：其工作频率为f=300MHz；1,参数的选择：λ=c/f=1m；2lref=λ,2ldri=λ,2l1=2l2=2l3=2l4=λ；Ddri=λ,d1=d2=d3=0,30λ,dref=λ；振子直径2a=λ;2,设计要求：利用HFS10仿真软件对此组数据进行仿真,并分析其远辐射场特性以及S曲线,并绘制其方向图;四、八木天线的HFSS10仿真1,建立模型：模型细节：八木天线实物仿真2,确认设计：确认设计3、S参数反射参数：4、2D辐射远区场方向图1phi=0deg时：2phi=90deg时：3phi=180deg时：5、3D Polar：五、仿真结果分析可知,天线工作的谐振频率在550MHz附近,与实际设计要求f=300MHz 有一定的偏差;在实验中已知振子直径2a=;为了实现八木天线与同轴线之间的阻抗匹配;通过添加了附加平衡段平衡器balun来实现阻抗匹配;在以上工程中balun的半径r=,长度l=;六、实验中的问题：1、建模出错：第一次建模时未能正确画出让Arm_2与Balun连接的L1与L2;让我在空欢喜的等待了2小时的,建模的结果当然也是不符合要求;其反射系数曲线和2D辐射远场方向图如下：虽然在425MHz时,衰减到了10dB以下,但是由于其工作频带过窄,不能正常工作,不符合要2修改模型以后未修改U2半径;反射系数曲线图如下：不符合要求七、心得体会当初选择八木天线作为自己的课设题目时,以为工作量再大,那又能大到哪里去;结果,在实验的过程中,也体会到了做八木天线的难度;建模其实没什么难度,难的是在每次修改平衡器Balun的半径r以后,一运行就得等上3小时左右;而且修改半径以后也不能确定结果是否符合要求;不过,在不断地修改与尝试过程中,我对八木天线和仿真软件HFSS也有了更多的认识,比如总结了一下一些常用快捷键,如：Ctrl+D:最佳角度观看模型；Shift+鼠标：水平移动模型；Alt+鼠标：旋转模型；Shift+Alt+鼠标：放大缩小模型；Alt+双击坐标轴：平视图;还有在查阅有关八木天线的相关资料时,也是出乎意料,网上的资源简直非常少,而且收费的居多在我的查阅范围里;可能网上八木天线的知识是很多的;但在我的查询中,至少让我体会到,天线是难学的学科;。

八木天线课程设计

八木天线课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握八木天线的基本结构、工作原理及分类；2. 了解八木天线的辐射特性、增益和方向性；3. 理解八木天线在通信、广播和导航等领域中的应用。

技能目标：1. 培养学生运用八木天线原理解决实际问题的能力；2. 学会设计和制作简单的八木天线；3. 提高学生实际操作八木天线并进行性能测试的技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对无线电通信技术的兴趣，激发学生探索无线电世界的热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养学生相互协作、共同解决问题的能力；3. 培养学生关注社会、服务社会的责任感，提高学生将所学知识应用于实际生活的意识。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与实际操作，培养学生运用八木天线技术解决实际问题的能力。

学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺盛的年级，具备一定的物理基础和动手能力，但八木天线相关知识较为陌生。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，采用启发式教学，引导学生主动探究、动手实践，提高学生的综合素养。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 八木天线的基本原理- 天线的定义、功能及分类；- 八木天线的工作原理、结构特点；- 辐射原理和方向性分析。

2. 八木天线的应用与性能- 八木天线在通信、广播和导航等领域的应用；- 八木天线的增益、效率和带宽性能分析；- 影响八木天线性能的因素。

3. 八木天线的设计与制作- 八木天线的设计原则和方法；- 设计实例分析，实际操作指导；- 制作过程中的注意事项。

4. 八木天线的性能测试与优化- 性能测试方法及设备；- 实际测试操作，数据收集与分析；- 优化方案探讨，提高天线性能。

教学内容安排与进度：第1周：八木天线的基本原理；第2周：八木天线的应用与性能；第3周：八木天线的设计与制作；第4周：八木天线的性能测试与优化。

教材章节关联：《电磁学》第十章：天线；《通信原理》第七章：无线通信系统中的天线技术。

八木天线的设计仿真与测试

大线的基本理论幽２－５折合振子示意图图２－４半波偶极子的方向图２．２．２天线主要参数前面已经讲过，天线的基本功能是能量转换和定向辐射，天线的电参数就是能定量表征其能量转换和定向辐射的量。

天线的电参数主要有方向图、方向性系数、主瓣宽度、旁瓣电平、增益、天线效率、极化特性、驻波比、频带宽度、和输入阻抗等。

下面根据本文的研究重点对于天线的方向性系数、方向性图、天线增益和驻波比逐一做详细介绍。

一、方向系数Ｈ１。

方向性系数是一个用数字定量的衡量天线辐射电磁能量集中程度的参数，又称方向性增益。

它定义为在相同的辐射功率下，某天线产生于某点的功率通量密度与理想点源天线产生于同一点的功率通量密度的比值。

设某天线与理想点源天线的辐射功率密度分别为最和足。

，此天线在最大辐射方向１的功率通量密度和场强分别为ｓ。

和五＿，理想点源天线的功率密度与场强密度Ｓ。

和￡。

，则天线的方向性系数Ｄ为：ｃＪＦ２ＩＤ一＝卫ｌ一＝引…（２．”）５０ＩＢ．，０￡ｉｋ．是．方向性系数还可以这样来定义：在最大辐射方向的同一接收点电场强度相同的条件下，理想点源的辐射功率与有方向性天线的总辐射功率的比值，称为该天线在该点的方向性系数，即：Ｄ。

鱼ｆ是ＩＬ．岛由定义可知，由于天线在个方向辐射强度不同，Ｄ的值也随方向而异。

在辐射最强的方向上Ｄ的数值最大。

通常所说的某天线的方向系数，如果没有特别指明是哪个方向的，则都是指最大辐射方向的方向系数。

由定义可以看出，所有实际天线的方向性系数都大于１。

下面由式（２．２７）来计算天线的方向性系数的具体表达式。

仍取图２．２，若天线置于原点，取球坐标北京交通人学硕十论文３．１感应电动势法图３—１引向天线及坐标感应电动势法ｆ４】将引向天线看作幅度与相位都不均匀的端射离散直线阵，如图３，１所示的坐标系，对于图中的ｎ元引向天线，振子１为反射振子，振子２为有源振子，振子３到ｎ为引向振子，各振子的总长度分别为２ｆ。

，砬，笤，¨，现，各振子距振子１的距离分别为ｄ：，ｄ，，．．．，ｄ。

微带准八木天线的研究与设计

参考内容
一、引言
微带天线由于其体积小、质量轻、易于制造等优点，广泛应用于无线通信领域。其中，八木天线因其具有较高的增益和定向性，被广泛应用于无线电通信、雷达探测等领域。然而，传统的八木天线存在着体积较大、不便于安装等问题。
因此，本次演示提出了一种微带准八木天线的概念，并对这种天线的性能进行了设计和分析。
微带准八木天线的研究与设计
01 引言
03 设计方法
目录
02 研究现状 04 技术实现
05 性能评估
07 结论
目录
06 未来展望 08 参考内容Fra bibliotek引言微带准八木天线是一种具有宽带性能和较高定向性的天线，因其具有体积小、重量轻、易于制作和易于集成等优点，而被广泛应用于现代无线通信、雷达、导航等领域。本次演示将围绕微带准八木天线的研究与设计展开讨论，主要分为以下几个部分：
辐射效率是评估天线性能的重要指标之一。微带准八木天线的辐射效率主要取决于天线的阻抗匹配程度和天线单元之间的耦合程度。高效的辐射意味着天线能够将更多的功率传输到目标方向，从而提高通信质量和雷达探测能力。
稳定性是微带准八木天线的另一个关键性能指标。由于微带天线的尺寸较小，其受环境和气候条件的影响也较小，具有较好的稳定性。但在某些应用场景下，如高温、高湿等恶劣环境条件下，仍需对天线的稳定性进行详细评估。
结论
本次演示对微带八木天线的特点和设计进行了详细探讨，并通过实验对其性能进行了测试和分析。实验结果表明，所设计的微带八木天线在中心频率处具有较好的性能表现，驻波比和增益都达到了预期目标。但是，与相同条件下传统八木天线的性能表
现相比，微带八木天线的带宽较窄，增益也略低。此外，微带八木天线的制作精度对天线的性能影响较大，进一步优化制作工艺可以提高天线的性能表现。

211133629_一种超短波宽带八木天线的仿真与设计

智能智造与信息技一种超短波宽带八木天线的仿真与设计王子华1刘玉龙1段常青2何绍林1（1.中国电波传播研究所山东青岛266107；2.中国电子科技网络信息安全有限公司四川成都610041）摘　要：本文设计了一种工作在超短波波段的宽带八木天线，使用电磁仿真软件FEKO建模计算，通过馈电振子与引向器近距离耦合的方式改善天线的阻抗特性，使天线在VSWR<2.5条件下的带宽达到了22%。

相比于常规的八木天线，该设计将八木天线的带宽提高了1倍，给出了4种天线型式的仿真结果，并进行了对比，清晰地展示了设计的思路和过程，并对比了带宽提高前后天线的方向图和增益，分析了天线结构改变对天线方向性性能的影响。

关键词：八木天线宽带FEKO近距离耦合中图分类号：T N823.17文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)10(c)-0101-04 Simulation and Design of an VHF Broadband Yagi-Uda AntennaWANG Zihua1LIU Yulong1DUAN Changqing2HE Shaolin1(1.China Research Institute of Radiowave Propagation, Qingdao, Shandong Province, 266107 China;2.ChinaElectronics Technology Cyber Security Co., Ltd., Chengdu, Sichuan Province, 610041 China) Abstract: A broadband Yagi-Uda antenna working in VHF with broadband is designed and simulated with the electromagnetic software of FEKO. The impedance characteristics of the antenna are improved by means of close coupling between the feed dipole and the deflector, so that the bandwidth of the antenna under the condition of VSWR<2.5 can reach 22%. Compared with the conventional Yagi-Uda antenna, the bandwidth of the Yagi-Uda antenna is doubled by this design. The simulation results of four antenna types are presented and compared, which clearly shows the design ideas and process. The pattern and gain of antenna before and after bandwidth improvement are compared, and the influence of antenna structure change on antenna directivity is analyzed.Key Words: Yagi-Uda antenna; Broadband; FEKO; Close coupling八木天线又称引向天线，广泛应用于米波（超短波）和分米波的通信、雷达、电视、测向、导航领域。

八木天线的CST仿真和优化

数据的导出
数据的导出
数据的导出
数据的导出
设计目标： (1)天线谐振在f0=315MHz (2)天线方向性系数>8.5dBi
超级搞笑的签名 1、真正的兄弟，是你最需要女人的时候，做你的女人。 2、诶我去，日子过的好快，今天哟后正式奔二了。 3、赵薇说，长得好看的人才有青春；郭小四说，错，有钱的人才有青春。 4、没事你也学学人家腾讯，每天都喊我亲爱的！ 5、我一直认为我自己是一个人才，可是我错了，我不是！我竟然是一个天才。 6、请不要哭，因为你难过的脸看起来太狰狞了。 7、有一天我把自动回复改成然后呢？结果有人聊了一个下午。 8、自恋就是下辈子当个男的，娶个想我这样的老婆！ 9、小时候认为流血了就是很严重的事，不管疼不疼，先哭再说。 10、混不混，孬不孬，是我们的事。那你放心
端口时域信号观察
反射系数S11的观察
电场观察
磁场观察
表面电流观察
3D远场(方向图)观察
E面(xz面)方向性观察
提取谐振频率和最大方向性系数
先优化谐振频率f0
优化的谐振频率f0
再优化方向性系数
同时优化
最终优化后
最终优化后
最终优化后
雷，劈死了。 16、听歌就分两种情况：单曲循环到腻死，
初始尺寸
启动CST仿真软件
模板选择
输入参数
创建天线振子
创建反射体
创建导引体
赋离散端口

八木天线的设计仿真与测试

八木天线的设计仿真与测试一、本文概述本文旨在深入探讨八木天线的设计、仿真与测试。

八木天线，又称作Yagi-Uda天线，是一种广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域的定向天线。

其高效、紧凑和易于调整的特性使得它在众多天线类型中脱颖而出。

本文首先将对八木天线的基本原理和结构进行概述，接着详细介绍其设计过程，包括天线元素的选择、尺寸优化以及馈电方式等。

随后，本文将阐述如何利用仿真软件对八木天线进行性能预测和优化，这包括电磁场仿真、S参数分析、辐射方向图计算等关键步骤。

本文将介绍八木天线的实际测试方法，包括测试环境的搭建、测试设备的选择以及测试结果的分析和解读。

通过本文的阐述，读者将对八木天线的设计、仿真与测试有一个全面而深入的理解，为实际工程应用提供有力的技术支持。

二、八木天线设计基础八木天线，也称为Yagi-Uda天线，是一种定向天线，以其高效、紧凑和易于构造的特性而广泛应用于无线通信系统中。

其设计基础主要包括天线振子的排列、相位控制和馈电方式等方面。

八木天线由一根驱动振子（Driven Element）和若干根反射振子（Reflector）与引向振子（Director）组成。

驱动振子负责接收或发射电磁波，而反射振子和引向振子则通过调整与驱动振子的相对位置和相位，来改变天线的辐射特性。

反射振子通常位于驱动振子的后方，用于抑制后向辐射，提高天线的前向增益。

引向振子则位于驱动振子的前方，用于增强前向辐射。

相位控制在八木天线设计中至关重要。

通过调整各振子间的相位关系，可以控制天线的波束指向和宽度。

通常情况下，反射振子与驱动振子之间的相位差为180度，以产生反向电流，抵消后向辐射。

而引向振子与驱动振子之间的相位差则逐渐减小，以产生同向电流，增强前向辐射。

八木天线的馈电方式通常采用同轴电缆或波导。

馈电点的位置对天线的性能有重要影响。

通常，馈电点位于驱动振子的中点，以保证电流的均匀分布。

馈电线的阻抗匹配也是设计的关键，以确保最大功率的传输。

八木天线的仿真与优化

电磁仿真方法
有限元法（FEM）
将连续的物理问题离散化为有限个单元，通过求解每个单元的近似解来获得整个问题的近似解。适用于复杂结构和非均匀媒质的天线仿真。
时域有限差分法（FDTD）
通过离散化时间和空间，将麦克斯韦方程组转化为差分方程进行求解。适用于宽频带、非线性等复杂电磁问题的仿真。
矩量法（MoM）
根据仿真结果分析，提出针对性的优化建议，如调整天线结构、改变材料属性或优化激励方式等。
04
八木天线优化
优化目标与方法
优化目标
提高八木天线的增益、降低副瓣电平、拓宽频带等。
优化方法
采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等智能优化算法进行八木天线的优化。
结构优化
振子形状优化
通过改变振子的形状，如采用椭圆形、圆形等，来改善天线的辐射特性。
局限性分析
讨论仿真和优化过程中可能存在的局限性，如模型精度、算法收敛性等问
题，为后续Leabharlann 究提供参考。06结论与展望
研究结论
八木天线性能提升
通过仿真优化，八木天线的增益、波束宽度和前后比等性能参数得到有效提升，满
足设计要求。
仿真方法验证
本研究采用的仿真方法能够准确地模拟八木天线的实际工作状态，为天线设计和优化提供了有力支持。
效率与增益
通过仿真可以计算出天线的辐射效率和增益，以衡量天线将输入功率转换为辐射功率的能力。
优化结果对比
优化算法
采用遗传算法、粒子群优化等智能优化算法对八木天线进行优化设计，可以得到更优的天线结构参数。
优化前后性能对比
将优化前后的天线性能进行对比，可以观察到优化算法在改善天线性能方面的效果，如提高增益、降低旁瓣电平等。

八木天线的设计仿真与测试(2)

１．５；另外，也要使其满足移动检测的便携式要求。
八木天线有很多分析方法，本文主要介绍了感应电动势法、行波天线的观点、
矩量法与优化算法相结合的方法及现代仿真技术应用于天线设计方法。本文八木
天线的分析与设计包括天线部分的设计和平衡不平衡转换结构的设计。通过理论
分析和基于矩量法的仿真软件ＦＥＫＯ和基于有限元法的ＨＦｓＳ设计仿真，得到符
本文的第一个主要部分是八木天线的设计仿真，设计基于ＧＳＭ—Ｒ干扰检测定
向用天线的要求。要在ＧｓＭ．Ｒ频段的下行８８５ＭＨｚ．８８９ＭＨｚ频段内和上行
９３０ＭＨｚ．９３４ＭＨｚ频段内有高的方向性系数；方向图主瓣半功率角小于４０。，并
且副瓣电平足够低（＜．９ｄｍ；阻抗带宽要覆盖８８５．９３４ＭＨｚ的频带，驻波比小于
对于定向高增益天线，八木天线是经典的种类之一，它由一根有源振子和多根无源振子组成，有源振子可以是半波振子，也可以是折合振子。无源振子通常由～个比有源扳子长的反射器和多个比有源振子短的引向器组成。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来产生辐射，辐射方向指向引向器方向。当改变无源振子的长度及其与有源振子之间的距离时，无源振子上感应电流的幅度及相位也随之而变化，可以影响有源振子的方向图。它的优点是结构简单、增益高、方向性强，其次用它来测向、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，就能得到良好的干扰检测性能。本文就是选择八本天线作为设计和研究对象，通过理论分析和数值软件工具仿真得到符合要求的干扰接收检测定向天线的实例。
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｆｃｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｔｅｐｗｅｆｃｄｅｓｃｒｉｂｅｉｌｌｄｅｔａｉｌｔ量Ｉｌ＿ｏｕｇｈｔｈｅｏｒｙ

C波段高增益宽带准八木天线阵列

C波段高增益宽带准八木天线阵列林澍;刘路;张兴起;张馨月;黄冠龙【摘要】A broadband Quasi-Yagi-Uda antenna array with high gain is proposed. The antenna has a form of printed circuit board, and the printed dipole is fed by balanced microstrip line. In order to save space, the feeding line and radiator are designed to be integrated. To enhance antenna gain and bandwidth, parasitic elements and a piece of dielectric slab are introduced in front of the active dipole. In order to further enhance antenna gain, binary array is composed of antenna elements, and a feeding network with balanced wideband and equal power distribution is designed. The whole antenna array with feeding network are printed on the two sides of the FR4 epoxy resin lami-na, and it is modeled and simulated by electromagnetic simulation software CST Microwave Studio? . The antenna array is manufactured according to the simulation results. And the antenna is measured in microwave anechoic chamber. The results indicate that the reflection coefficient within band of (4.4-7.0) GHz is below - 10 dB, the relative bandwidth is 45.6% and the average gain in the whole band is 6.2 dB, which obtain the expected effect.%提出了一种高增益的宽带准八木天线阵列.天线为印刷电路板的形式,通过平衡微带线给印刷对称振子馈电.为节省空间,将馈线与反射器进行了一体化的设计.为提高天线单元的增益和带宽,在有源振子前方引入了寄生振子和一段介质板.为进一步提高天线增益,将天线单元组成二元阵,设计了一个宽带平衡与等功率分配的馈电网络.整个天线阵连同馈电网络印刷在一块FR4环氧板的两侧,使用电磁仿真软件CST Microwave Studio(R)进行建模与仿真分析.根据仿真结果制作了天线阵列,在微波暗室内进行测试.结果表明,天线在(4.4-7.0) GHz的频带内反射系数小于-10 dB,相对带宽为45.6％,在整个工作频段内平均增益为6.2 dBi,达到了预期效果.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)036【总页数】4页(P8984-8987)【关键词】准八木天线阵;印刷天线;宽带;高增益【作者】林澍;刘路;张兴起;张馨月;黄冠龙【作者单位】哈尔滨工业大学电子科学与技术博士后科研流动站,电子与信息工程学院,哈尔滨150080;哈尔滨工业大学工程训练中心,哈尔滨150001;电子与信息工程学院,哈尔滨150080;电子与信息工程学院,哈尔滨150080;电子与信息工程学院,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TN822.8八木天线由于结构简单，且具有较高增益，在无线通信领域获得了广泛的应用。

八木天线

课设报告课程名称：微波技术与天线课设题目：八木天线的仿真设计课设地点：专业班级：学号：学生姓名：ALXB指导教师：年月日八木天线的仿真设计一、八木天线的结构及工作原理八木天线也叫做“引向天线”、“八木宇田天线”(Yagi-Uda antenna)、“寄生天线”，是一种定向天线。

这种天线是1928年由日本天线专家八木秀次和宇田太郞两人设计的。

八木天线的结构它由一个有源振子及若干无源振子组成的线形端射天线。

其结构示意图如下，在无源振子中较长的一个为反射器，其余的均为引向器。

八木天线示意图八木天线是基于普通的偶极天线发展而来的。

最简单的三单元八木天线由一位于中间的一根长度为半波长的偶极天线（有源振子）和位于偶极前后的引向器和反射器构成。

其中引向器的长度为略小于半波长，反射器的长度为略大于半波长，具体长度依据实际使用时的情况而定。

反射器与振子、振子与引向器之间的距离为四分之一波长。

增加引向器的数量可以增强天线的方向性和增益，但也会降低带宽、增加天线耦合难度。

引向器间的距离也为四分之一波长，距离振子越远，引向器应在前一引向器基础上再短一些。

也有采用多个有源阵子的八木天线。

工作原理八木天线的工作原理是：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。

本设计就是基于八木天线的基本理论的基础上，设计一个六元八木天线。

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