1、課設報告 課程名稱： 微波技術與天線 課設題目： 八木天線的仿真設計 課設地點： 電機館跨越機房 專業班級： 信息1002班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2013/6/27目錄1、設計摘要2、設計原理3、八木天線參數選擇及設計要求4、八木天線的HFSS10仿真（1）建立模型（2）確認設計(3) S參數（反射參數）（4）2D輻射遠區場方向圖（5）3D Polar5、仿真結果分析6、實驗中的問題7、心得體會一、 設計摘要八木天線又稱引向天線，它由一個有源振子及若干無源振子組成的線形端射天線。其結構示意圖如下，在無源振子中較長的一個為反射器，其余的均為引向器，它被廣泛應用于米波、分米波波段的通

2、信、雷達、電視、及其它無線電系統中。六元八木天線示意圖八木天線中，有源振子可以是半波振子，也可以是折合振子一般常用折合振子，以提高八木天線的輸入阻抗，以便和饋電線匹配。主要作用是提高輻射能量。無源振子是若干孤立的金屬桿，它與饋線和有源振子不直接相連，作用是使輻射的能量集中到天線的端向。二、設計原理：八木天線的工作原理是：有源振子被饋電后，向空間輻射電磁波，使無源振子中的產生感應電流，從而也產生輻射。改變無源振子的長度及其與有源振子之間的距離，無源振子上的感應電流的幅度和相位也隨著改變，從而影響有源振子的方向圖。若無源振子與有源振子之間的距離小于/4，無源振子比有源振子短時，整個電磁波能量將在無

3、源振子方向增強；無源振子比有源振子長時，將在無源振子方向減弱。比有源振子稍長一點的稱反射器，它在有源振子的一側，起著消弱從這個方向傳來的電波或從本天線發射去的電波的作用；比有源振子略短的稱引向器，它位于有源振子的另一側，它能增強從這一側方向傳來的或向這個方向發射出去的電波。通常反射器的長度比有源振子長4%5%,而引向器可以有多個，第14個引向器的長度通常比有源振子順序遞減2%5%。本設計就是基于八木天線的基本理論的基礎上，設計一個六元八木天線。三、 八木天線參數選擇及設計要求根據上述八木天線基本理論的介紹，我們可以知道引向器越多，方向越尖銳、增益越高，但實際上超過四、五個引向器之后，這種“好處

4、”增加就不太明顯了，而體積大、自重增加、對材料強度要求提高、成本加大等問題卻漸突出。通常情況下有一副五單元八木（即有三個引向器，一個反射器和一個有源振子）就夠用了。因此，我們選用了一個比較合適的參數范圍，其參數如下：其工作頻率為f=300MHz； 1，參數的選擇：=c/f=1m；2lref=0.5，2ldri=0.47，2l1=2l2=2l3=2l4=0.43；Ddri=0.3，d1=d2=d3=0,30，dref=0.25；振子直徑2a=0.0052。2，設計要求：利用HFS10仿真軟件對此組數據進行仿真，并分析其遠輻射場特性以及S曲線，并繪制其方向圖。四、 八木天線的HFSS10仿真1，建

5、立模型： 模型細節：八木天線實物仿真2，確認設計：確認設計3、S參數（反射參數）：4、2D輻射遠區場方向圖（1）phi=0deg時： （2）phi=90deg時：（3）phi=180deg時：5、3D Polar： 五、仿真結果分析可知，天線工作的諧振頻率在550MHz附近，與實際設計要求f=300MHz有一定的偏差。在實驗中已知振子直徑2a=0.0052m。為了實現八木天線與同軸線之間的阻抗匹配。通過添加了附加平衡段平衡器balun來實現阻抗匹配。在以上工程中balun的半徑r=0.0037m,長度l=0.25m。六、實驗中的問題：1、 建模出錯：第一次建模時未能正確畫出讓Arm_2與Bal

6、un連接的L1與L2。讓我在空歡喜的等待了2小時的，建模的結果當然也是不符合要求。其反射系數曲線和2D輻射遠場方向圖如下：（雖然在425MHz時，衰減到了10dB以下，但是由于其工作頻帶過窄，不能正常工作，不符合要（2）修改模型以后（未修改U2半徑）。反射系數曲線圖如下：（不符合要求）七、心得體會當初選擇八木天線作為自己的課設題目時，以為工作量再大，那又能大到哪里去。結果，在實驗的過程中，也體會到了做八木天線的難度。建模其實沒什么難度，難的是在每次修改平衡器Balun的半徑r以后，一運行就得等上3小時左右。而且修改半徑以后也不能確定結果是否符合要求。不過，在不斷地修改與嘗試過程中，我對八木天線和仿真軟件HFSS也有了更多的認識，比如總結了一下一些常用快捷鍵，如：Ctrl+D:最佳角度觀看模型；Shift+鼠標：水平移動模型；Alt+鼠標：旋轉模型；Shift+Alt+鼠標：放大縮小模型；Alt+雙擊坐標軸：平