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学姓号名指导教师 太原理工大学现代科技学院书天线设计微波技术与天线课程设计2、熟悉微带天线的工作原理与设计方法在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立完成自己的设计任务。顾继慧，微波技术，科学出版社，20072、参数归纳：材质、尺寸4、设计总结的顺序进行装订上交(大张图纸不必装订)学号姓名成绩作为电磁换能元件，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。均匀六元八木天线示意图如下：器件和电路集成为单一的模块,便于获得体表面,且安装时不影响弹体结构的强度,很容线原理、八木天线参数选择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，如右图所示。由图可知，振子达到一定数目后，随着振子数增加，增益已无明显增高。本次设计选择振子数N=4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Ldri=(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。有源振子也可采用附加匹配器的对称振子形式。本次设计选择有源振子尺寸为2Ldri=0.47λ。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、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。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。根据工作频率要求(f=2.4GHz)，其相关参数如下：0.000325mngb)建立折合振子Arm。c)建立同轴线馈线d)建立附加平衡段平衡器。e)创建辐射边界和波端口。f)辐射场角度和求解设置。g)确认设计。h)保存工程并求解该工程。增益图(E面),增益图(H面)2.创建辐射边界，创建波端口，辐射场角度设置，求解设置后的图DbPolarHFSS几次安装出现问题。在绘制天线模型时，个别坐标输入错误，输入步1.刘学观，郭辉萍.微波技术与天线.