发布时间 : 星期四 文章有关于引向天线的研究与设计更新完毕开始阅读839a055d763231126edb11ac
分析均证明：当引向器的数目增加到一定程度以后，再继续加多，对天线增益的贡献相对较小。
2.3 引向天线的电特性
2.3.1输入阻抗
引向天线是由若干个振子组成的，由于存在着互耦，在无源振子的影响下，有源振子的输入阻抗将发生变化，不再和单独的一个振子时相同。这种影响主要体现在两个方面，一个是使有源振子的输入阻抗下降，二是使输入阻抗随频率变化的更厉害。单独一个半波振子的输入电阻一般约70Ω，在引向天线中如果用半波振子作有源振子，天线的输入电阻往往会大大下降，有时只有十几欧姆。加之有的馈电平衡转换装置，便使得天线很难与常用的同轴电缆匹配。为此，必须设法提高引向天线的输入电阻。因此，引向天线一般只能在很窄的带宽内与馈线保持良好匹配。
实用中常常不注重引向天线输入阻抗的精确值，主要以馈线上的驻波比为标准进行调整。当要求引向天线在稍宽的频带内工作时，只有牺牲对驻波比的要求。此时，往往只要求驻波比小于2或者更差一点。
2.3.2方向图的半功率角与副瓣电平
原则上引向天线的方向图可以用矩量法按照实际结构计算，由于元数较多时各振子电流的计算比较复杂，因此在工程上多用近似公式、曲线和经验数据来估算。引向天线半功率角的估算公式为
（2-1）
2.3.3方向系数和增益系数
一般的引向天线长度L/λ不是很大，它的方向系数只有10左右。当要求更强的方向性时，若频率不是很高，则可采用将几副引向天线排列成天线阵的方法。
引向天线的效率很高，差不多都在90％以上，可以近似看成1，因此引向天线的增益系数也就近似等于它的方向系数，即
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（2-2）
2.3.4极化特性
常用的引向天线为线极化天线，它的辐射场在空间任一点随着时间的推移都始终在一条直线上变化。当振子面水平架设时，工作于水平极化；当振子面垂直架设时，工作于垂直极化。
2.3.5带宽特性
引向天线的工作带宽主要受方向性和输入阻抗的限制，一般只有百分十几。在允许馈线上驻波比S≤2的情况下，引向天线的工作带宽可能达到10％。
用单根无源振子作反射器时，由于自阻抗、互阻抗以及电间距d/λ均与频率关系密切，因而引向天线的工作带宽很窄。此时可以采用拍成平面的多振子或由金属线制成的反射屏作为反射器，这样不仅可以增大前后幅射比，还可以增加工作带宽。
三、引向天线的设计
3.1 设计软件
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
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3.2 天线参数设定
影响八木天线方向性图和增益的因素有:1、引向器的间距选择2、反射器和有源阵子的间距选择3、引向器长度选择4、反射器长度选择等等。
3.3.1 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，如图（4）所示。由图可知，振子数N为5时，增益已经很大，且随着振子数增加，增益已无明显增高，所以选择振子数N=5。
图4 天线方向性与振子总数的关系
3.3.2 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L=(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
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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。当然，有源振子也可采用附加匹配器的对称振子形式。
在这里选择有源振子L=0.46λ。
3.3.3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。先取第一根引向器长度为0.46波长，以后的引向器长度则按2-3％的缩短系数递减。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。一般情况下选择L1=(0.8~0.9)La。
3.3.4 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LR=0.506λ
3.3.5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。不管什么情况下，第一根引向器振子与有源振子之间的距离应取得更小一些，一般取（0.6-0.7）其他引向器间距。
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。
综合考虑本天线的特征，选取各振子间间距相等，即d=0.2λ比较合适。
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