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无线电爱好者的福利,八木天线浅析


八木天线是无线电爱好者们经常听说的一款天线。八木天线是由一个有源振子(一般用折合振子)、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。在二十世纪20年代,由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明了这种天线,被称为“八木宇田天线”,简称“八木天线”。

图为八木天线外观

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)


表1 八木天线单元比较

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八木天线。

图为五单元八木天线的示意图

推算公式为:A=1/2λ*98%,B=1/2λ*90%,C=1/2λ*88%,D=1/2λ*86%,L=1/4λ*95%,a=b=c=d=0.2λ

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。
我做的这部八木天线,最初是四单元的,各个振子及其连接的金属杆,用直径2.5mm的铜焊条制成。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(435MHz)低了约2MHz,但在430至440MHz内的SWR(驻波比,指的是波峰电压与波谷电压幅度之比。)不高,最低的SWR小于1.1,最高的SWR也不大于1.4。第二支天线的SWR在整个70CM频段内的起伏不大,最高约1.2。后来,我对这支可拆卸的天线作一些改动,利用剩下的材料又作成三个引器,就这样我的这支天线既可以拼装成四单元八木天线,也可以拼装成七单元八木。
如果想做一支八木天线,但不要求方向性强,可以试试,动手做一支三单元八木天线。在此给处其制作公式。

图为三单元八木天线示意图

其计算公式为:A=1/2λ*98%,B=1/2λ*90%,L=1/4λ*95%,a=0.23λ,b=0.2λ。

看罢此文,各位看官想必对八木天线有了一些初步的了解。但它的功能不仅局限于此,它还可以用于Wi-Fi信号的长距离接收。在后续的文章中,我们还会介绍接收Wi-Fi信号的八木天线,敬请期待!

转自:无线电杂志

 
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