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八木天线与返射天线

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6.4.1 八木天线（YAGI—UDAAntenna）
这种天线是八木和宇田两人在 20 年代早期做出的，在 20 年代中期发表的。
但直到 1928 年八木访问美国，在无线电工程师协会(IRE)的会议上宣读论文才得
到公认。这种天线被誉为是天线领域的经典之作，是极少以发明人名命名的天线
之一。
(1)结构
八木天线又称引向天线、波渠天线。它是由一根馈电振子和几根无源寄生振
子并排放置组成的，如图 6-3 所示。它是一种广泛用于米波、分米波段的通信、
雷达、电视和其它一些无线电设备中的端射式天线。

八木天线由一根振子、一根反射器振子和若干根无源引向器振子组成，所有
振子并排排列在一个平面内。
?馈电的有源振子
一般选为半波谐振长度 l A =(0.46～0.49)波长 ,可用折合振子。
?反射器振子
长度 l R =(1.05～1.15) l A ,也可用两根振子或反射网作反射器。
d r =(0.1～0.25)?
?引向器振子
一般来说，引向器数目愈多，引向能力愈强，但超过某一数目收益不大，这
是由于边缘各引向器上的感应电流逐渐减弱的缘故。大多数八木天线引向器一般
有 4～15 个。长度：l D =(0.80～0.90) l A ，间距 d d =(0.1～0.4)? 。引向振子尺寸和
间距均相同的引向天线称为均匀天线，否则称为非均匀天线。
■其优点是：结构与馈电简单，制作与维修方便，体积不大，重量轻，转动灵活；
天线效率高? 1?，增益可达 15dB，还可用它作阵元，组成八木天线阵列，以
a
获得更高增益。
■其缺点是：各引向器尺寸间距调整困难，频带窄。
(2)工作原理
由于每一引向器的长度短于谐振长度，则每一引向器的输入阻抗是容性的。
类似地，反射器的阻抗是感性的。引向器和反射器上电流的相位，不但由其长度
决定，也由它们相邻单元的间距决定。这样，
●长度稍短于谐振长度(>?p? ， d >> l / 2 ， l >>? 的情况。
实际的八木天线是由一根金属棒将各振子固定起来，除有源振子外，其他振
子的中点与金属棒相连。因为这些中点的电位为零电位，且这个连接用的金属棒
与各振子垂直，它对天线的场结构不会产生显著的影响。
由近似设计方法设计的八木天线制作好以后，一般都要调试，要测输入阻抗
或馈线上驻波比，要测量方向图。如果驻波比大于给定指标(? 2 )或辐射方向
图后瓣太大，主瓣太胖等，此时应调整天线结构尺寸，如反射器、引响器长度，
各振子间距、有源振子的长度也要作适当调整。若用矩量法，采用计算机仿真设
计，则设计效果更好。
调试也有一定规律可循。如调整紧靠有源振子的反射器和引响器的间距，将
使输入阻抗或驻波比变化改变大。八木天线总长度增加,使主瓣变窄，否则变宽。
对前后辐射比，则调反射器 l 和 d 较明显等等。
地面对八木天线的输入阻抗(驻波比)也有较大影响。
如果一副八木天线的增益还不够大，可以用排阵的方式加大增益。
6.4.2 返射天线
又称背射天线，它是在八木天线的基础上发展起来的。由于其结构简单、馈
电方便、纵向长度短、副瓣和后瓣小等优点，而得到重视。其结构如图 6-4(a)所
示。
它是在引向器一端加一反射圆盘，当电磁波沿引向器方向传输到反射盘后即
发生返射，再一次沿慢波结构向相反方向传播，最后越过反射器向外辐射，电波
沿引向器方向传播遇到反射盘，再返回向相反方向辐射出去，因此称返射天线。
电波两次经过慢波结构，相当于将天线长度增加了一倍，故比相同长度的八木天
线的增益大 3dB。由于反射盘的镜像作用，增益还可增大约 3dB。反射盘直径大
致与同等增益的抛物面天线直径相等，反射盘与反射器之间的距离应为? / 2 的整
数倍。如果在反射盘的边缘加一边框，增益还可增大。
它们是已知的，可由公式或查图表计算。解此线性方程组就可得到波腹电流值 I s ,
s=0,1,2,?,n-1
●输入阻抗Z in? 0?
八木天线的有源振子附近是一些无源的寄生振子，且相互耦合很强，使得其
输入阻抗降低很多。如果单元多于 5 个，输入阻抗实部只有约二十几欧。因此可
采用折合振子作有源振子，或采用有阻抗变换作用的平衡器，同轴线馈电。

一个良好设计的返射天线，较之同等长度的八木天线增益可提高 8dB 左右。
还有一种背射天线，见上图 6-4(b)，它把返射原理用于一个对称振子上，电
波在大小两个反射盘之间来回反射，且每一次都有一部分能量从小反射盘方向向
外辐射。小反射盘直径 d= (0.4--0.6)波长。大反射盘 D= 2波长? ，两盘间距离 L? / 2。
对称振子到两盘的距离均为?波长 / 4 ，大盘边框宽度W =(波长/ 4 ～波长 / 2 )，对称振子长
l?= (0.46 ～ 0.49)波长。这种背射天线G?=(8.5 ～ 17)dB. SLL=?20dB.
?f/f 0?=? (10～15)%