八木-宇田天线概要VIP专享VIP免费

八木-宇田天线Yagi-Udaantenna由一个有源振子(一般用折合振子、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线（图1）。这种天线因日本人八木秀次和宇田新太郎于1926年最先提出而得名，也称为八木天线。单个半波振子在子午面上有两个最大辐射方向，而在赤道面上为均匀辐射。为了提高增益和获得单向辐射，可在半波振子的前后平行放置引向器和反射器。一个由两个对称振子平行排列的二元天线阵，只要适当调整它们之间的距离和激励电流的关系，就可使它们共同产生的辐射在两振子中心连线的某一方向增强，而在相反方向减弱甚至完全抵消。假定其中一个振子为主振子，另一为附加振子，当附加振子的作用是将主振子的最大辐射方向引到自己的方向时，这一附加振子称为引向器，反之称为反射器。附加振子可以是有源的，也可以是无源的。八木-宇田天线的引向器和反射器都是无源的，统称为寄生振子。寄生振子上的电流大小和相位决定于振子的间距和寄生振子的电抗，后者可通过改变它的长度或串入一可变电抗加以调整。欲使寄生振子成为引向器，它的输入阻抗应为容性，长度应小于半波长。反之，反射器的输入阻抗应为感性，长度应大于半波长。有源振子的长度通常取其第一个谐振长度，约0.48λ，反射器与有源振子之间的距离约为0.15～0.25λ，引向器与有源振子之间的距离约为0.1～0.35λ。反射器一般只需要一个，因为它后面的场强已经很弱，再增加反射器作用也不大，而增加引向器的数目，天线的轴向长度亦随之增加，可以提高天线的增益、减小主瓣宽度。表1是各种八木-宇田天线的增益。元数很多的长八木天线实质上是一个端射式表面波行波天线（见表面波天线、漏波天线）。八木天线的反射器，常用的是铜管或铝管做成的无源振子（图1a），还可以做成工字形（图1b）或金属网形（图1c）等。引向器通常也是用铜管或铝管做成的无源振子。由于各无源振子的中点正好是电压的节点，所以直接把它们固定在天线支杆上也不会有很大的影响。八木-宇田天线的频带宽度取决于允许方向性系数下降的程度。当方向性系数允许减小2～3分贝时，带宽约为10％～30％。八木-宇田天线的主要优点是结构简单、馈电方便、体积小、转动灵活等。缺点是计算复杂、调整困难。这种天线在米波和分米波波段有广泛的应用。返射天线是在普通慢波端射式天线的终端再装置一个金属反射板P（称为表面波反射器）而构成的一种天线形式，普通端射式天线可以采用八木-宇田天线、螺旋天线、介质天线等形式。返射天线又称背射天线，它是于1960年在八木-宇田天线的基础上根据返射原理提出来的（图2a）。表面波反射器P起镜面的作用，使传来的表面波返回慢波结构并从激励端F和原反射器辐射到自由空间去。这种天线的增益可以比同样长度的普通端射式天线提高很多。还有一种短返射天线，它是把返射原理应用于一个对称振子上。这种天线包括一个对称振子和两个反射盘（图2b）。电波在两个反射盘之间来回反射，每反射一次都有一部分能量从小反射盘向外辐射。返射天线的优点是结构简单、纵向尺寸小、增益高、副瓣电平较低。当要求天线的增益约为15～20分贝时，采用这种天线较为适宜