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八木天線的結(jié)構(gòu)和用途！
發(fā)布時(shí)間：
2025-03-28 10:31
八木天線（Yagi-Uda Antenna）詳解
八木天線是一種經(jīng)典的定向天線，由日本科學(xué)家八木秀次和宇田新太郎在1926年發(fā)明，廣泛應(yīng)用于電視接收、無(wú)線電通信、雷達(dá)和射電天文等領(lǐng)域。其特點(diǎn)是高增益、強(qiáng)方向性，適合遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸或接收。
1. 八木天線的結(jié)構(gòu)與原理
八木天線由多個(gè)平行排列的金屬振子組成，主要包括以下部分：
組件 作用
激勵(lì)振子（驅(qū)動(dòng)振子） 直接連接饋線（如50Ω同軸電纜），負(fù)責(zé)輻射/接收電磁波。通常為半波長(zhǎng)偶極子。
反射器（Reflector） 位于激勵(lì)振子后方，比激勵(lì)振子略長(zhǎng)（~5%），用于增強(qiáng)前向輻射，抑制后向干擾。
引向器（Directors） 位于激勵(lì)振子前方，比激勵(lì)振子略短（~5%-10%），用于增強(qiáng)前向增益和方向性。
工作原理：
反射器和引向器通過(guò)寄生耦合調(diào)整電磁波相位，使能量集中在前向方向。引向器數(shù)量越多，天線增益越高，但帶寬會(huì)變窄。
2. 八木天線的關(guān)鍵參數(shù)
參數(shù) 典型值 影響
頻率范圍 取決于振子長(zhǎng)度（如UHF 470-860MHz） 振子長(zhǎng)度 ≈ 波長(zhǎng)/2，頻率越高，天線尺寸越小。
增益 10-20 dBi（取決于引向器數(shù)量） 引向器越多，增益越高（但帶寬降低）。
方向性 主瓣寬度約30°-60° 方向性強(qiáng)，適合點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。
阻抗 通常50Ω或75Ω 需匹配饋線阻抗（常用伽馬匹配或平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器）。
前后比（F/B Ratio） 15-25 dB 反射器優(yōu)化后可減少后向輻射干擾。
3. 八木天線的優(yōu)缺點(diǎn)
? 優(yōu)點(diǎn)
高增益（比偶極天線高3-10 dB），適合遠(yuǎn)距離通信。
強(qiáng)方向性，可減少干擾，提高信噪比。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于DIY制作。
? 缺點(diǎn)
窄帶寬（通常5%-10%），不適合寬頻應(yīng)用。
體積較大（尤其低頻段），不適合便攜設(shè)備。
需要精確調(diào)整，振子間距和長(zhǎng)度影響性能。
4. 八木天線的典型應(yīng)用
領(lǐng)域 用途
電視接收 傳統(tǒng)UHF/VHF電視天線（如魚(yú)骨天線是八木的變種）。
業(yè)余無(wú)線電 用于HF/VHF/UHF頻段的遠(yuǎn)距離通信（如2m/70cm波段）。
雷達(dá)系統(tǒng) 早期雷達(dá)使用八木天線陣列（現(xiàn)代多用拋物面或相控陣）。
射電天文 用于接收宇宙射電信號(hào)（如小型射電望遠(yuǎn)鏡）。
Wi-Fi定向通信 2.4GHz/5GHz八木天線用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線橋接（如Ubiquiti的定向天線）。
6. 八木天線的改進(jìn)變種
變種類型 特點(diǎn)
對(duì)數(shù)周期天線（LPDA） 寬頻帶版本，適合多頻段應(yīng)用（如電視信號(hào)接收）。
交叉八木天線 兩個(gè)正交八木天線組合，實(shí)現(xiàn)雙極化（±45°），用于基站通信。
折合振子八木 激勵(lì)振子改用折合振子，提高阻抗匹配（常用300Ω→75Ω轉(zhuǎn)換）。
總結(jié)
八木天線憑借高增益、強(qiáng)方向性，在定向通信領(lǐng)域仍是不可替代的選擇，但其窄帶寬和較大體積限制了其在現(xiàn)代寬頻系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過(guò)優(yōu)化振子設(shè)計(jì)和采用新型材料（如PCB印刷八木），可進(jìn)一步提升其性能。
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