八木天線(引向天線)
八木天線的結(jié)構(gòu)如圖所示,由有源振子、反射器和引向器組成。斜支桿、直桿和橫桿可以選金屬材料也可以選用非金屬材料,一般選用鋁材。 為了更好的抑制后瓣,有時(shí)將反射器制成王字形,位于同一垂直面上,也可以制成角形如圖。反射器振子間的間距一般為λ/8~λ/20,引向器振子間的間距有兩種:一種為等間距,通過改變各振子間的長短來獲得最佳匹配;另一種為等長度,通過改變各振子間的距離來獲得最佳匹配。
天線原理
有源振子是關(guān)鍵的一個(gè)單元。有兩種常見形態(tài):折合振子與直振子。直振子其實(shí)就是二分之一波長偶極振子,折合振子是其變形。有源振子與饋線相接的地方必需與主梁保持良好的絕緣,而折合振子中點(diǎn)仍與大梁相通。
仿制一副天線,但總還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)什么?為什么要調(diào)?這就需要我們?nèi)チ私馑鎏炀€的原理。
天線的一個(gè)重要特征,那就是“輸入阻抗”。在諧振狀態(tài),天線如同一只電阻接在饋線端。常用饋線阻抗為50Ω,如果天線輸入阻抗也是50Ω,那就達(dá)到了“匹配”,電臺(tái)輸出的信號(hào)就能全部從天線上發(fā)射出去;如果不“匹配”,一部分功率就會(huì)反射回電臺(tái)的功放電路。
二分之一波長偶極天線的輸入阻抗約為67Ω,二分之一波長折合振子的輸入阻抗則高于前者4倍。當(dāng)加了引向器、反射器后,阻抗關(guān)系就變得復(fù)雜起來了。總的來說八木比僅有基本振子的阻抗要低很多,且八木各單元間距大則阻抗高,反之阻抗變低,同時(shí)天線效率降低。有資料介紹,引向器與主振子間距0.15波長時(shí)阻抗最低,0.2-0.25時(shí)阻抗高,效率提高。這時(shí)阻抗的變化范圍約在5-20Ω間。
經(jīng)典的折合振子八木天線的特性阻抗約為300Ω,(振子間距約四分之一波長)如常見的電視接收天線。折合振子折合的間距狹窄時(shí)、或二分之一波長的“長邊”直徑大于那兩個(gè)約四分之一波長的“短邊”的直徑時(shí),其輸入阻抗較高。
傳輸
我們的通信機(jī)輸出都是按50Ω設(shè)計(jì)的,配50Ω電纜作饋線。八木天線怎樣才能與饋線達(dá)到阻抗匹配?顯然不能不考慮這個(gè)問題。于是就有了各種各樣的匹配方法。短波波段八木常用的“發(fā)夾式”匹配,是在饋電處并接一段U型導(dǎo)體,它起著一個(gè)電感器的作用,和天線本身的電容形成并聯(lián)諧振從而提高了天線阻抗;還有經(jīng)典的“伽瑪”匹配、著名的HB9CV天線等等。最簡單的做法是把靠近天線饋電處的饋線繞成一個(gè)約六、七圈直徑約15厘米的線圈掛在那里,我想這與發(fā)夾匹配的原理應(yīng)該是一樣的吧。
還有一個(gè)問題要注意:八木天線是“平衡輸出”,它的兩個(gè)饋電點(diǎn)對“地”呈現(xiàn)相同的特性,但通常的收發(fā)信機(jī)天線端口卻是“不平衡”的,芯線是熱端,外導(dǎo)體接地。雖然我們也可以視而不見地將饋線芯線隨意接在天線兩個(gè)饋電點(diǎn)之一上,另一點(diǎn)接饋線的外導(dǎo)體層,但是,這將破壞天線原有的方向特性,而且在饋線上也會(huì)產(chǎn)生不必要的發(fā)射。一副好的八木,應(yīng)該有“平衡-不平衡”轉(zhuǎn)換。
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