太原理工大学现代科技学院
设计名称 八木天线的仿真设计
专业班级
学 号
姓 名
指导教师
太原理工大学现代科技学院
专业班级 | | 学生姓名 | | 课程名称 | 微波技术与天线课程设计 |
设计名称 | 微波器件或天线设计 | 设计周数 | 1.5周 | 指导教师 | |
设计 任务 主要 设计 参数 | 1、熟悉HFSS仿真平台的使用 2、熟悉微带天线的工作原理与设计方法 3、 在HFSS平台上完成如下仿真设计 题目一：八木天线设计，300MHz，600MHz /900MHz，1800MHz /2.4GHz，4GHz四元 4、 结合同组其他同学的设计结果完成对于结构参数与性能之间关系的探讨 5、 在1.5周内完成设计任务 |
设计内容 设计要求 | 1、 6.15：分组、任务分配、任务理解 2、 6.16：查阅参考资料，理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性，完成方案的设计 3、 6.17~6.19：熟悉仿真平台的使用，完成在平台上的建模，设置，结果提取与分析，以及验收。 4、 6. 22：同组同学结果汇总及讨论 5、 6.23~6.24：设计说明书的撰写 在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立完成自己的设计任务。 |
主要参考 资 料 | 刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2008 顾继慧，微波技术，科学出版社，2007 李明洋，HFSS应用设计详解，人民邮电出版社，2010 |
学生提交 归档文件 | 1、相关知识及基本原理 2、参数归纳：材质、尺寸 3、软件仿真过程及结果分析 4、设计总结 |
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课程设计任务书
注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）
指导教师签名： 日期：
专业班级 信 学号 姓名 成绩
八木天线的仿真设计
一、八木天线简介
作为电磁换能元件，天线在整个无线电通信系统中位置十分重要，质量好坏直接影响着收发信距离的远近和通联效果，可以说没有了天线也就没有了无线电通信。作为一款经典的定向天线，八木天线在HF、VHF以及UHF波段应用十分广泛，它全称为“八木／宇田天线”，英文名YAGI，是由上世纪二十年代日本东北帝国大学的电机工程学教授八木秀次，
在与他的学生宇田新太郎研究短波束时发明的。相对于基本的半波对称振子或者折合振子天线，八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远，并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。通常八木天线由一个激励振子（也称主振子）、一个反射振子（又称反射器）和若干个引向振子（又称引向器）组成，相比之下反射器最长，位于紧邻主振子的一侧，引向器都较短，并悉数位于主振子的另一侧，全部振子加起来的数目即为天线的单元数，譬如一副五单元的八木天线就包括一个主振子、一个反射器和三个引向器，结构如图1所示。主振子直接与馈电系统相连，属于有源振子，反射器和引向器都属无源振子，所有振子均处于同一个平面内，并按照一定间距平行固定在一根横贯各振子中心的金属横梁上。 八木天线又称引向天线，是上个世纪二十年代，日本东北大学的八木秀次和宇田太郎两人发明的。八木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，也不参与辐射。引向器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。
均匀六元八木天线示意图如下：
图1 六元八木天线示意图
微带天线是20世纪70年代初期研制成功并迅速发展起来的一种天线。和其他微波天线相比,具有如下优点:体积小、重量轻、低剖面,具有平面结构,并可制成与导弹、卫星等载体表面共形的结构,馈电网络可与天线结构一起制成,适合于用印刷电路技术大批量生产,能与有源器件和电路集成为单一的模块,便于获得圆极化、容易实现双频段、双极化等多功能工作[4。微带天线的突出优点决定了其可以比较自由而充分地利用弹体表面,且安装时不影响弹
体结构的强度,很容易实现装置小型化,共形微带天线具有不额外占有空间和对飞行姿态影响小等优点,在航空制导等多个领域具有很大的吸引力。
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