微波仿真论坛 - 八木天线的设计仿真与测试(1)(9)

来源：网络收集时间：2026-05-03

导读：北京交通人学硕十论文 C.电缆电缆对天线校准测试结果有重要影响，因此在测试过程中要使用高性能电缆 (阻抗稳定、衰减� ⑵帘涡Ч茫诓馐缘娜讨胁荒芨坏缋拢粢虻� 缆出现问题必须更换，则应重新测试。

北京交通人学硕十论文

C.电缆

电缆对天线校准测试结果有重要影响，因此在测试过程中要使用高性能电缆 (阻抗稳定、衰减小、屏蔽效果好），在测试的全过程中不能更换电缆，若因电缆出现问题必须更换，则应重新测试。

d.天线

按标准场地法进行天线校准时需要准备两副辅助天线，一些参考资料注明应使用结构相同、天线系数相近的辅助天线，即如校准双锥天线则需要两副双锥天线作为辅助天线，实现这一点不仅对一般的试验室，即使对专业计量机构也存在一定困难，通过后续的试验结果可以看到实际校准过程中天线的结构形式、天线系数对校准结果的影响并不显著。这一结论对天线校准十分有用。

测试过程：

根据测试特点，标准场地法又分为离散频率法和扫频法。离散频率法是先固定测试频率，改变接收天线高度读取接收机最大读数的一种方法。扫频法是先固定接收天线高度，扫频记录接收机在所选全部频点上的读数再改变接收天线高度最后保存所有测试频点的接收机读数最大值。由于扫频法具有测试效率高的特点，本节将作重点介绍；离散频率法的测试原理与其相同，只是测试顺序稍有差别，不再赘述。

具体测试步骤如下：

眘减器

图2-13 标准场地法测量校准天线系数

1准备连接电缆衰减器转接头（如果需要）；

2按图2-13布置天线将三个天线按天线1、天线2、天线3固定编号（被校准天线最好不作为2号），固定测试距离(测试距离分为3m、10m, 30m,—般常用3m和10ni) 固定发射天线高度（发射天线高度hi分为lm、2m)； 3测试用设备预热15min以上。

4选择测试频率点。去除收发天线，测量包括所有连接电缆、转接器、衰减器的

大线的基本理沦

通路，￡录测量接收机读数为P0

5信号源通过连接电缆、衰减器连接发射天线，接收机通过连接电缆衰减器连接接收天线，采用天线1发，天线2收，上下移动接收天线（当测试距离为3m、10m时, 接收天线髙度移动范围为lm?4m;测试距离为30m时，接收天线高度移动范围为 2ra?6m)，记录测量接收机最大读数为:

6采用天线1发，天线3收，天线2发，天线3收，记录测量接收机读数为為3、A23. 7利用公式

= lOlog/厂24.46 + 1/2[￡繼 +4 +Aa -Av]

I ■ 101oS/m - 24.46 + 1/2(^^ +42 -A13)

AFj =10logfm - 24.46+ 1/2[￡^^ +An +An -A12]

可直接计算出天线1、2、3的天线系数。式中jf、AF2, 分别为在频率/m时天线1、天线2，天线3的天线系数，几为测试频率。

8 EDHAX为最大接收场强，可从相关资料中查询。 9 10

改变测试距离重复步骤5、7 改变发射天线高度重复步骤5、7

4、影响测试结果的因素

场地：测试场地对测试结果的影响主要体现在两个方面：一是场地的平整度由于结构原因，接地平板会因温度变化产生一定的变形’但是这一点对测试结果影响不大;二是测试天线与场地的相关性，即测试归一化场地衰减的天线不能在相同的场地上校准，这一点可以通过改变测试轴向消除。

环境：通过我们的实际测试，在城市环境中除个别频率外，绝大部分环境噪声对测试结果不会产生不可接受的影响（低于校准信号电平20 dB以上）只有90MHz存在调频广播信号，实际测量中可以将频率微调避开此信号的影响。

电缆：测试用电缆的性能与位賈对测试结果影响很大，有时可能大于3 dB,尤其是电缆位置，保持电缆走向与天线垂直、减小电缆位置的变化是减少测试误差的关键，这一点比在电缆上加装磁环更为有效.

布置：在天钱输入端加装衰减器可以有效改善天线失配，提高校准精度，每次测试时天线应保持相同的状态，如对可拆卸式天线，天线的每个可拆卸部分、正反要标明，并在测试中保持一致以减小测试误差。 5、结论：

(1) 标准场地法适用于30—1000MHz频率范围内的3m、10m、30m的天线校准。如果实验室是是3m场地，用三天线法进行天线系数校准的结果具有相当的准确性和适用性》 (2) 参考天线法只适用于10 m距离的校准，3 m距离校准误差较大。

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(3) 宽带天线采用标准场地法测试效率很高,而且使用不同结构形式的天线对测试结果影响不大,对实验室而言，准备3副型号相同的天线可能比较困难,准备3副不同型号的天线比如复合天线双锥天线、对数周期天线等相对比较简单因此采用标准场地法可能更适用。

(4) 校准天线应在幵阔场上进厅，在暗室内校准尤其是使用该天线进行辐射试验场地校准无法消除场地的相关性，并可带来较大的校准误差应避免。

八木大线的分析方法

第三章八木天线的分析方法

八木天线又称引向天线，它是由日本东北大学的八木和宇田共同实验和研制成的。1926年八木在串.家学会宣讲了题为“Pn^jector of the Sharpest Beam of Electric Waves”（电波的最锐波束发射器）的论文，同年又在东京举行的第三届泛太平洋会议（the Third Pan-Pacific Congress)上宣讲了题为 “On the Feasibility of Power transmission by Electric Waves”（论电波功率传输之可行性）的论文，提出利用多引向器周期性结构的导向作用，所谓的“波渠”（wavechannel),可以产生短波的窄波束，用于短波的功率传输?此后八木和宇田继续在合作下从事天线的研究，八木曾于1928年旅美期阢对无线电工程师协会(IRE)纽约、华盛顿、哈佛等地的分会进行演讲，并在“Proceedings of the IRE”上发表了他的著名论文 uBeam Transmj^ion of Ultra Short WavesJJ (超短波的波束传输)，该天线随即被称为“八木天线”。八木天线己经被广泛的应用于米波及分米波段的通讯、雷达、电视及其它无线电技术设备中3引向天线通常由一个有源振子、一个反射器及若干个引向器构成，反射器与引向器都是无源振子，所有振子都排列在一个平面内且相互平行。它们的中点都固定在一根金属杆上，除了有源振子馈电点必须与金属杆绝缘外，无源振子则都与金属杆短路连接。因为金属杆与各个振子垂直，所以金属杆上不感应电流r也不参与辐射。引向天线的最大辐射方向在垂直于各个振子且由有源振子指向引向器的方向，所以它是一种端射式天线阵?

分析引向天线的方法有感应电动势法、行波天线的观点及目前广泛采用的计算机辅助设计法。本文第四章对于八木天线的结构优化就是采用电磁场的计算机辅助设计的方法进行的。下面是八木天线分柝方法的介绍。

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3.1感应电动势法

图3-1引向天线及坐标感应电动势法|4将引向天线看作

】

幅度与相位都不均匀的端射离散直线阵，如图3-1所示的坐标系，对于图中的n元引向天线，振子1为反射振子，振子2为有源振子，振子3到n为引向振子，各振子的总长度分别为耳洱，2/3,..,,?，各振子距振子1的距离分别为由耦合振子理论有：

0 =

^m2^12 + …+ ^ mi^U +

... (3.1)

Uo = + ImtZ 12 + —+ +H”

0 *= H-l +ImlZi2 + -+1m2u + JmnZm G = I ml 艺 nl + U is2 +,*,+ ^mi^ni +

式中：是各振子的波腹电流?，

Z^i = 1?^ = 1 ~ 是第i个振子与第i个振子间的互阻抗； &是第i个振子的自阻抗； Ua是有源振子的外加电压。

式（3.1)是复数n元线性方程组，求解此方程组，便可得到各振子的波腹电流：

Li -l^J …… 此处隐藏：1754字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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