微波课设八木天线设计
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。
高增益微带八木天线的设计
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。
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;。
微波课设八木天线设计
微波课设八木天线设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】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）（4）2D辐射远区场方向图（5）3D 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%。
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。
微波仿真论坛_八木天线的设计仿真与测试 (1)
北京交通大学硕士学位论文八木天线的设计仿真与测试姓名：常媛媛申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：周克生20061201北京交通人子硕士学位论文中文摘耍中文摘要摘要：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丌。
论文的主要内容分两个部分：八木天线的设计和参数测量。
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(<-9dB)；阻抗带宽要覆盖885-934MHZ的频带，驻波比小于 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。
本文八木夭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，得到符合要求的八木天线•通过仿真得到了天线在两个频段上垂直和水平极化方向的方向图及相关特性参数、天线输入阻抗、驻波比及带宽等天线设计要求的参数。
通过结果的对比也验证了两种软件的有效性。
本文的第二个主要部分是天线特性参数的测量，包括天线的校准、天线方向图的测量、天线驻波比的测量。
通过理论学习和实际动手操作，详细介绍了测量方法、测量步骤、测量误差的分析等。
最后，作为八木天线的设计的延续^本文介绍了国外一种新型的八木天线设计方法，其板状设计易于和基于微带的单片微波集成电路结合共形，极有可能在未来的通信和雷达系统毫米波成像技术领域得到进一步的应用，为今后进一步的设计和优化提供了思路。
关键词：八木天线HFSS FEK0 方向系数方向图半功率角驻波比分类号：TN82北京交通人7硕+论文ABSTRACTABSTRACTAntenna plays an important role in present communication system. The main work of this paper focused on the design and measurement of Yagi-Uda antenna.The first section was the design and simulation of Yagi-Uda antenna. The antenna was used for the detection and direction of interference on the frequency band of GSM-R. In order to satisfy the requirement of detection and direction, we should manage to get the following antenna parameters: high directional coefficient； the bandwidth should cover the frequency band of GSM-R( 885-934MHz) ； HPBW (half-power-bandwidth of main lobe) <40°,1st side lobe :<-9dB；we should tradeoff the high directional coefficient and antenna size for the convenience of moving carrying.There are various methods on the analysis of Yagi-Uda antenna. In this paper，four methods were introduced; voltagc-induction method, the point of traveling wave, MOM combining optimum algorithm and software simulation. I use electromagnetic software HFSS and FEKO for the design. There are two part of my design: antenna and balun design. The horizontal and vertical polarization directional parameters were got, other parameters, Z m9 VSWR, bandwidth, were also got.The second main part of my work was the measurement of antenna parameters, which include antenna calibration, antenna direction measurement, VSWR measurement. The measurement method and step were describe in detail through theory study and practicc handle. The validity of two kinds of software was also tested through simulation and measurement.*Finally, a new kind design of Yagi-Uda antenna was introduced，which was totally compatible with any microstrip-based MMIC circuitry. I think this antenna find wide applications in wireless communication systems, power combining and phased arrays，as well as millimeter-wave imaging arrays.KEYWORDS ： Yagi-Uda antenna HFSS FEKO direction coefficient HPBW VSWRCLASSNO； TN82致谢首先要感谢我的导师周克生教授，在我攻读硕士学位期间给予我许多帮助和悉心指导《从基础知识的学习和科研能力的培养，到论文的选题、深入、成文，周老师在每一个环节都以他周到细致的分析、敏锐的视角、渊博的知识和对科学研究的严谨态度对我做了关键性的指引。
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。
北邮电磁场与微波实验天线部分八木天线
信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告——天线部分
班级：
学号：
班内序号：
姓名：
实验二
网络分析仪测试八木天线方向图实验目的:
1.掌握网络分析仪辅助测试方法；
2.学习测量八木天线方向图方法；
3.研究在不同频率下的八木天线方向图特性。
实验步骤:
1.调整分析仪到轨迹（方向图）模式;
2.调整云台起点位置270°；
3.寻找归一化点(最大值点);
4.旋转云台一周并读取图形参数;
5.坐标变换、变换频率（600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木
天线方向图特性；
测量图600MHz
900MHz
1200MHz
实验结果分析
随着频率的增高，圆图四周的毛刺现象越来越严重，600 MHz的时候四周的辐射情况反映在圆图上是一个对称的图形，当频率上升到900MHz时，辐射圆图开始变得不规则，在某些角度时出现了很大的衰减，由对称转向了非对称，当频率上升到1200MHz时，圆图边缘的毛刺现象就非常明显了，甚至在某些角度下衰减到了最小值。
实验心得
通过测量不同频率的电磁波通过八木天线的接收，我发现在不同
方向接收到的信号强度不同，实际应用中的有向天线和基站的扇区覆盖，我想就是应用了这样的原理。
天线实验将我们电磁波学习的理论知识跟实际应用有机地结合在一起，尤其是smith圆图在现实和仿真中的作用。
微波课设 八木天线
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。
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。
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）（4）2D辐射远区场方向图（5）3D 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。
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。
简单的二单元八木天线的制作
简单的三单元八木天线的制作八木天线是一种引向天线，有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。
根据学校与接收机的距离和发射机的功率，采用二单元八木天线。
在制作天线之前，对八木天线的原理有个大致的简单了解。
天线形式反射器数引向器数有源振子数方向性系数偶极００１０dB二单元八木１０１３～４．５ｄＢ二单元八木００１３～４．５ｄＢ三单元八木１１１６～８ｄＢ四单元八木１２１７～１０ｄＢ五单元八木１３１９～１１ｄＢ从上表可知，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。
< 一>器材的准备：（1）两根长约2.4m，直径4.5mm的PVC管。
要求PVC管无弯折，无破损（天线的支撑采用PVC管，可以抵抗风吹雨打）。
（2）三根长1.2mm，5mm的铜导线，和一根长约2m的电线。
保留电线上的橡胶皮。
天线的振子我们采用直径5mm耐弯折的铜电线，可以有效的将电磁波传递到天空中。
（3）高频信号传输线8M（确保传输线从发射机到主教二楼天台上）。
（4）电烙铁一把，尖嘴钳一把，万用表，绝缘胶带。
我们做的是77MHZ的波段天线。
天线的长度计算等于波长的1 / 2。
波长=光速/ 频率。
< 二>制作步骤：（1）我们首先将两根铜电线拉直的绑在PVC管上，两根电线相交处留一个2cm的缝隙，并将铜电线的橡胶消去，两头露出长约2cm铜导线，以备焊接信号传输线。
将两个电线用绝缘胶布粘在PVC管上。
（2）布信号线。
将信号线从广播站拉到三楼的天台上，用专用的螺钉固定在牢固的地方，避免信号线的摇拽，损坏信号线，影响传输质量。
（3）焊接信号线和两根电线交汇处的导线，将信号线的一头消开，会有一根轴心铜线和轴心铜线四周的铜网，将铜线和轴心铜线焊在一起，焊接时注意不要烫坏轴心铜线的绝缘部分。
八木天线工作原理
八木天线工作原理
八木天线是一种常用于无线通信中的方向性天线设计。
它由日本工程师八木秀次于1952年提出并命名。
八木天线设计的主
要目标是增加天线的方向性，以提高信号接收和发送的效果。
八木天线的工作原理基于两个主要的构造特点：主辐射器和反辐射器。
主辐射器通常是一个单竖直或水平的金属棒（振子），它通过导线连接到无线电设备。
反辐射器是一个位于主辐射器正上方或正下方的金属棒。
主辐射器负责辐射和接收信号，而反辐射器的作用是为主辐射器提供反向的辐射。
具体而言，当无线信号到达天线时，主辐射器将电磁波能量从传输线转换为电流，并发射到空间中。
这时，反辐射器起到抑制水平或垂直方向的辐射作用，使得主辐射器的辐射方向更加集中和定向。
通过调整主辐射器和反辐射器之间的距离和长度，可以实现对天线辐射方向和接收灵敏度的控制。
八木天线的主要优势是其高度定向性和指向性，使得它在需要长距离通信或抵抗干扰的场景下非常有用。
总之，八木天线的工作原理基于主辐射器的辐射和反辐射器的反向辐射，通过调整它们之间的距离和长度实现天线的方向性和指向性增强，从而提高无线通信的效果。
八木天线制作
八木天线制作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。
通过下表的数据可以看到，八木天线的增益高于垂直天线及偶极天线。
(摘自《天线电波传播》，北方交通大学徐坤生、蒋忠涌编著)天线形式反射器数引向器数有源振子数方向性系数偶极００１０ dB二单元八木１０１３～４．５ｄＢ二单元八木００１３～４．５ｄＢ三单元八木１１１６～８ｄＢ四单元八木１２１７～１０ｄＢ五单元八木１３１９～１１ｄＢ从上表上可知，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。
八木天线的数学计算复杂(我遇到数学推导就觉得头昏脑涨)，不过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YAGI！五单元八木天线的尺寸入图１如果自制四单元八木天线，只要不安装引向器Ｄ就可以，天线也会显得小巧一点。
如果想做成七单元，在上图的基础上加两个引向器单元，长度分别是半波长的８４％，８２％。
新加的单元的间隔仍是波长的０．２倍。
我做的70CM波段八木天线，最初是四单元的，各个振子及其连接的金属杆，用ＢＧ４ＲＵＶ提供的铜焊条(直径２．５ｍｍ)制成。
大约一个月后，买了一段２米长，直径４ｍｍ的铜条，又制了一可拆卸的四单元八木天线（找到一段矩形铜管作为连接各个振子的支杆，各个振子均用螺丝与支杆固定，便于携带）。
第一支天线的谐振点比预计的中心频率（４３５兆赫）低了约２兆赫，但在４３０至４４０兆赫内的ＳＷＲ不高，最低的ＳＷＲ〈１．１，最高的ＳＷＲ也不大于１．４。
八木天线由来及原理说明概要
八木天线由来及原理说明概要八木天线的原理基于共振和相消干涉的原理。
它由一对平行的金属棒构成，其中有一根被激励为驻波电流，而另一根则起着反射和传导电流的作用。
这样使得八木天线能够产生一个较强的主瓣，并且能够在其背向和侧向辐射的方向上实现较好的抑制。
八木天线的关键在于对两根棒的长度和排列进行精确的调节和优化。
通过调整棒的长度，可以实现对天线的工作频率的调整。
而通过调整两根棒之间的间距和相位，可以实现主瓣与侧瓣的控制。
八木天线的设计原理可以理解为一个共振腔的系统。
其中一根金属棒通过馈电源激励产生电流，形成共振。
而另一根金属棒则通过反射和导电的作用，增强了共振的效果。
这样就能够实现对电磁波的辐射增强和抑制，从而提高天线的辐射效率和方向性。
八木天线的主要优点是具有较好的指向性和辐射效率。
由于采用了共振和相位控制的技术，八木天线能够实现对电磁波在空间中的辐射和抑制的控制，从而实现较好的抗干扰和抗多径传播的能力。
另外，八木天线还具有较小的体积和重量。
由于采用了相位控制的技术，八木天线可以通过调整两根棒之间的间距和相位来实现对天线的调整，而不需要使用其他复杂的调整结构或驱动系统，从而减小了整个天线系统的体积和重量。
然而，八木天线也存在一些局限性。
首先，由于八木天线是一种共振天线，所以在工作频率附近的其他频率上的辐射效果会较差。
而且，由于八木天线的辐射特性与频率有关，所以需要对天线进行精确的调整和优化，使其在所需的频率范围内工作。
此外，八木天线对来自背向和侧向的信号的敏感度较低。
尽管通过调整两根棒之间的间距和相位可以实现对背向和侧向信号的抑制，但由于八木天线的结构特性，它对来自这些方向的信号的接收和发送能力较弱。
总之，八木天线是一种通过共振和相位控制实现辐射增强和抑制的天线设计。
它具有指向性和辐射效率高、体积小和重量轻等优点，但在频率选择和背向侧向敏感性方面存在一些局限性。
尽管如此，八木天线仍然是无线通信系统中常用的天线之一，并且在各种应用场景中发挥着重要的作用。
八木天线制作方法
八木天线制作方法八木天线是一种常用于无线通信系统中的天线类型，其设计结构简单、性能稳定，广泛应用于电视、无线电通信、雷达等领域。
本文将介绍八木天线的制作方法，包括材料准备、元件加工、组装调试等方面。
一、材料准备制作八木天线所需的材料主要包括导电材料、绝缘材料、支撑结构材料等。
其中导电材料可以选择铜管、铝管等，绝缘材料可以选择木材、塑料等，支撑结构材料可以选择金属材料如铁、铝等。
在选材时，需要考虑到天线所需的机械强度、电磁特性等因素。
二、元件加工1. 制作驱动器：首先，根据所选材料的导电性能，选择合适的导电材料制作驱动器。
将导电材料按照一定的尺寸加工成驱动器的形状，可以选择直线、圆弧等形状。
然后，通过焊接或者螺栓连接等方式将导电材料固定在支撑结构上。
2. 制作反射器：与驱动器相反，反射器需要使用绝缘材料。
根据天线的设计要求，将绝缘材料加工成合适的形状，然后安装在支撑结构上。
需要注意的是，反射器的形状和尺寸对天线的性能有着重要影响，所以在加工过程中需要精确控制。
3. 制作辐射器：辐射器是八木天线的重要组成部分，其形状和尺寸对天线的频率特性有着重要影响。
根据天线的设计要求，选择合适的导电材料，将其加工成辐射器的形状，然后安装在支撑结构上。
三、组装调试1. 安装驱动器和反射器：将加工好的驱动器和反射器按照设计要求安装在支撑结构上。
需要注意的是，驱动器和反射器之间的位置关系对天线的性能也有重要影响，所以在安装过程中需要保持合适的间距和角度。
2. 安装辐射器：将加工好的辐射器安装在支撑结构的合适位置上。
需要注意的是，辐射器与驱动器之间的距离和角度也是影响天线性能的重要因素。
在安装过程中，可以使用工具如尺子、水平仪等进行精确调整。
3. 连接电缆：将天线的驱动器与通信设备之间的电缆连接起来。
在连接过程中，需要确保电缆的连接牢固，同时防止电缆过长或过短对天线性能造成影响。
4. 调试测试：完成组装后，需要进行调试测试，以确保天线的性能符合设计要求。
基于魔T的准八木天线的设计
基于魔T的准八木天线的设计1 引言八木天线，又称为引向天线或波道天线，广泛用于米波和分米波通信、雷达、电视以及其他无线电技术设备中，传统的八木天线是由一个有源阵子，一个反射器和一个引向器组成。
八木天线的优点是结构简单，可以得到很高的增益。
缺点是频带较窄。
随着微波技术的快速发展，小型化、低剖面、低成本的天线倍受关注。
微带八木天线具有高增益、低剖面的特点，传统的微带八木天线需要引入一个180°相位差的功分器作为馈电网络。
由于180°相位差的功分器是不对称结构，天线方向图最大辐射方向受其影响，指向偏离端射方向。
本文结合一款新型的魔T，利用其等幅反相输出端口，设计了一种新型的微带八木天线。
相对比文献，该天线采用的对称馈电端口，降低了馈电网络对天线辐射方向图的影响。
该天线最大增益为5.95 dBi,电压驻波比在工作频带内低于1.93。
2 天线单元的结果与分析微带八木天线的结构如图1所示。
它是由三部分组成：一个有源阵子，一个引向阵子和实现等幅反相的魔T。
其中魔T是用耦合馈电的方式实现两个输出端口的相位相反，地板作为微带八木天线反射器。
天线各个单元尺寸如下：微带馈线长度L0，线宽W0；地板耦合缝隙宽度S，长度Ls；50欧姆传输线L1，输出端口间距g；四分之一波长阻抗变化器L2×W2；有源阵子L3×W3，引向阵子L4×W4，阵元间距G。
本文采用介电常数为2.65，厚度为1 mm的介质板，尺寸为L×W，利用ANSOFT公司的电磁仿真软件HFSS11.0进行仿真。
图1 微带八木天线2.1 魔T差端口馈电网络魔T是微波、毫米波电路中的重要器件，广泛应用于微波集成电路、电子对抗以及制导系统等。
如图2所示，传统的魔T是一种四端口网络，端口2与端口4是相互隔离的。
信号从4端口输入，从1，3端口输出，信号等幅反相，4端口称为Δ端口；信号从2端口输入，从1，3端口输出，信号等幅同相，2端口称为Σ端口。
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。
- 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)。
微波课设八木天线设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
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）
（4）2D辐射远区场方向图
（5）3D Polar
5、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
（1）phi=0deg时：
（2）phi=90deg时：
（3）phi=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。