华东技术部 赵小森
很多同事对于八木天线的结构、各部分的功能等可能都不是很了解,甚至可能会存在一些误区,因此在此我把八木天线的相关知识跟大家做一个简单的介绍。
八木天线是在上个世纪二十年代由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明的,被称为“八木宇田天线”,简称 “八木天线”,很多同事平时也把它叫做八爪鱼天线。 八木天线有很好的方向性,相比偶极子天线有较高的增益。典型的八木天线应该有三对振子,整个结构呈“王”字形。与馈线相连的称为有源振子,或主振子,在三对振子中间。比有源振子稍长一点的称反射器,它在有源振子的后面,起着削弱从这个方向传来的电波或从该天线发射去的电波的作用;比有源振子略短的称引向器,它在有源振子的前面,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;引向器可以有多个,每根长度都要比其相邻的并靠近有源振子的那根略短一点;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,靠增加八木天线的长度来提高增益就没有什么效果了,而体积大、自重增加、对材料强度要求提高、成本加大等问题却变得突出,所以八木天线的长度不会做的太长,通常情况下有一副五单元的八木天线(三个引向器,一个反射器和一个有源振子)就够用了。
八木天线的工作原理是怎样的呢?我们来看一下: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,两振子之间间隔四分之一波长。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。发射状态作用过程与此相仿。
天线的一个重要特征就是“输入阻抗”。在谐振状态,天线等同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50Ω,如果天线输入阻抗也是50Ω,那就达到了“匹配”,信源输出的信号就能全部从天线上发射出去;如果不“匹配”,一部分功率就会反射回信源的功放电路。八木天
线常用“发夹式”匹配,在馈电处并接一段U型导体,也就是我们常见的八木天线振子上的金属套环,它起着一个电感器的作用,和天线本身的电容形成并联谐振从而提高了天线阻抗。
相信看了本篇文章大家对八木天线都已经有了一个基本的认识。我们工作中常用的八木天线一般都是垂直极化天线,做室内分布电梯覆盖以及隧道覆盖的时候都会经常用到,再用八木天线的时候相信大家就都会清楚它的结构和原理了。