無線電愛好者的福利,八木天線淺析

2021-02-25 RFsister創客射頻空間

八木天線是無線電愛好者們經常聽說的一款天線。八木天線是由一個有源振子（一般用折合振子）、一個無源反射器和若干個無源引向器平行排列而成的端射式天線。在二十世紀20年代，由日本東北大學的八木秀次和宇田太郞兩人發明了這種天線，被稱為「八木宇田天線」，簡稱「八木天線」。

圖為八木天線外觀

八木天線是一種引向天線，由一個有源振子和多個無源振子放置在同一平面上，並且垂直於連接它們中心的金屬杆。一般一個無源振子為反射器，其餘的無源振子為引向器。因為金屬杆通過振子上的電壓波節點，並垂直於天線，所以，金屬杆對天線的近場影響很小。而有源振子必須與金屬杆絕緣。 


通過下表的數據可以看到，八木天線的增益高於垂直天線及偶極天線。(摘自《天線電波傳播》，北方交通大學徐坤生、蔣忠湧 編著)


表1 八木天線單元比較

從上表上可知，八木天線的單元越多，方向性越強。但是單元的增加不與方向性成正比。單元過多時，導致工作頻帶變窄，整個天線尺寸也將偏大。


 在短波波段，波長較長，自製八木天線比較困難，在超短波波段（Ｖ／Ｕ），因波長短，可以比較方便的自製低成本的八木天線。


八木天線的數學計算複雜(我遇到數學推導就覺得頭昏腦漲)，不過很多工程或理論書籍都給出它的尺寸，只要依照這些數據，就可以自制出一副不錯的八木天線。

圖為五單元八木天線的示意圖

推算公式為：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

如果自製四單元八木天線，只要不安裝引向器Ｄ就可以，天線也會顯得小巧一點。如果想做成七單元，在上圖的基礎上加兩個引向器單元， 長度分別是半波長的８４％，８２％。 新加的單元的間隔仍是波長的０.２倍。


我做的這部八木天線，最初是四單元的，各個振子及其連接的金屬杆，用直徑2.5mm的銅焊條製成。大約一個月後，買了一段２米長，直徑４ｍｍ的銅條，又制了一可拆卸的四單元八木天線（找到一段矩形銅管作為連接各個振子的支杆，各個振子均用螺絲與支杆固定， 便於攜帶）。第一支天線的諧振點比預計的中心頻率（４３５MHz）低了約２MHz，但在４３０至４４０MHz內的ＳＷＲ（駐波比，指的是波峰電壓與波谷電壓幅度之比。）不高，最低的ＳＷＲ小於１.１，最高的ＳＷＲ也不大於１.４。第二支天線的ＳＷＲ在整個70CM頻段內的起伏不大，最高約１.２。後來，我對這支可拆卸的天線作一些改動，利用剩下的材料又作成三個引器，就這樣我的這支天線既可以拼裝成四單元八木天線，也可以拼裝成七單元八木。


如果想做一支八木天線，但不要求方向性強，可以試試，動手做一支三單元八木天線。在此給處其製作公式。

圖為三單元八木天線示意圖

其計算公式為：A=1/2λ*98%，B=1/2λ*90%，L=1/4λ*95%，a=0.23λ，b=0.2λ。

看罷此文，各位看官想必對八木天線有了一些初步的了解。但它的功能不僅局限於此，它還可以用於Wi-Fi信號的長距離接收。在後續的文章中，我們還會介紹接收Wi-Fi信號的八木天線，敬請期待！

來源：無線電雜誌；RFsister編輯整理

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