CN113036451A - 八木天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种八木天线，该八木天线包括基梁以及依次安装在基梁上的一对反射振子、辐射振子和多对引向振子，其中，基梁呈直线长条形，基梁的一末端与一对反射振子均连接，基梁的另一末端与多对引向振子中的一对均连接，辐射振子与多对引向振子之间距离的最小值小于辐射振子与一对反射振子之间的距离，基梁、一对反射振子、多对引向振子共同形成第一平面，辐射振子与第一平面不共面。本发明所提供的八木天线，能够在保证天线增益的同时提升天线带宽。

Description

八木天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体地，涉及一种八木天线。

背景技术

目前，市面上的高频段(Very High Frequency，简称VGH)天线一般采用鞭形或盘锥形的单极子天线，单极子天线的带宽窄且增益低。日本的八木秀次和宇田太郎发明出一种八木天线，增益比单极子天线高。

然而，现有的各种八木天线虽增益比单极子天线高，但相对带宽都与单极子天线类似，约为10％。因而，在保证天线增益的同时如何提升天线带宽，是八木天线当前亟需解决的一个重要问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种八木天线，能够在保证天线增益的同时提升天线带宽。

本发明提供一种八木天线，所述八木天线包括基梁以及依次安装在所述基梁上的一对反射振子、辐射振子和多对引向振子，其中，所述基梁呈直线长条形，所述基梁的一末端与所述一对反射振子均连接，所述基梁的另一末端与所述多对引向振子中的一对均连接，所述辐射振子与所述多对引向振子之间距离的最小值小于所述辐射振子与所述一对反射振子之间的距离，所述基梁、所述一对反射振子、所述多对引向振子共同形成第一平面，所述辐射振子与所述第一平面不共面。

可选地，所述多对引向振子中与所述辐射振子相邻的引向振子距离所述辐射振子0.081λ，λ为所述八木天线的工作中心频率所对应的波长。

可选地，在从所述辐射振子到所述多对引向振子的方向上，所述多对引向振子的长度按预设缩短系数依次缩短，所述预设缩短系数处于2％到3％的区间。

可选地，所述一对反射振子对称的设置在所述基梁的两侧，每一个反射振子均呈h形，且h形的底部两端点均固定在所述基梁上。

可选地，所述多对引向振子包括依次设置在所述基梁上的第一对引向振子、第二对引向振子以及第三对引向振子，在所述多对引向振子中所述第一对引向振子距离所述辐射振子最近，所述第三对引向振子均与所述基梁的另一末端相连。

可选地，所述第一对引向振子对称的设置在所述基梁的两侧，且每一个引向振子均呈Y形，且Y形的顶部两端点均固定在所述基梁上。

可选地，所述第二对引向振子对称的设置在所述基梁的两侧，且每一个引向振子均呈Y形，且Y形的顶部两端点均固定在所述基梁上。

可选地，所述第三对引向振子对称的设置在所述基梁的两侧，且每一个引向振子均呈h形，且h形的底部两端点均固定在所述基梁上。

可选地，在从所述辐射振子到所述多对引向振子的方向上，所述第一对引向振子与所述第二对引向振子之间的距离小于所述第二对引向振子与所述第三对引向振子之间的距离。

可选地，所述反射振子和所述多对引向振子之间相互平行，所述反射振子以及所述多对引向振子分别与所述基梁均垂直。

可选地，所述辐射振子为X型金属结构，其中，

X型金属结构所处平面和所述第一平面垂直；

X型金属结构的交叉点固定在所述基梁上；

X型金属结构的一个对称轴为所述反射振子或所述多对引向振子在X型金属结构所处平面上的投影。

可选地，所述辐射振子的X型金属结构中一个夹角的角度为10°。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的八木天线包括基梁以及依次安装在基梁上的一对反射振子、辐射振子和多对引向振子，其中，基梁呈直线长条形，基梁的一末端与一对反射振子均连接，基梁的另一末端与多对引向振子中的一对均连接，辐射振子与多对引向振子之间距离的最小值小于辐射振子与一对反射振子之间的距离，基梁、一对反射振子、多对引向振子共同形成第一平面，辐射振子与第一平面不共面。本发明所提供的八木天线在保证天线增益的同时提升了天线带宽。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本发明的八木天线主视图；

图2示出本发明的八木天线俯视图；

图3示出本发明的八木天线侧视图；

图4示出本发明的八木天线在工作频段内的驻波比；

图5示出本发明的八木天线E面增益；

图6示出本发明的八木天线H面增益。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

下面通过附图具体描述本发明的实施例。

图1示出本发明的八木天线主视图，图2示出本发明的八木天线俯视图，图3示出本发明的八木天线侧视图。参照图1、图2和图3，本发明一实施例所提供的八木天线，包括基梁1以及依次安装在基梁1上的一对反射振子2、辐射振子3和多对引向振子4，其中，基梁1呈直线长条形，基梁1的一末端与一对反射振子2均连接，基梁1的另一末端与多对引向振子4中的一对均连接，辐射振子3与多对引向振子4之间距离的最小值小于辐射振子3与一对反射振子2之间的距离，基梁1、一对反射振子2、多对引向振子4共同形成第一平面，辐射振子3与第一平面不共面。本发明实施例所提供的该八木天线在保证天线增益的同时提升了天线带宽。

在一个可选的实施例中，多对引向振子4中与辐射振子3相邻的引向振子4与辐射振子3之间的距离h1为0.081λ，λ为八木天线的工作中心频率所对应的波长，因而，与辐射振子3相邻的该对引向振子4作为寄生振子通过电场之间的耦合实现了对天线带宽的拓展，使得八木天线能够在保证天线增益的同时较显著提升天线带宽。

参照图1，在从辐射振子3到多对引向振子4的方向上，多对引向振子4的长度可以按预设缩短系数依次缩短，预设缩短系数处于2％到3％的区间，从而使得八木天线达到较优的带宽。

上述反射振子2的具体结构可以设置如下：一对反射振子2对称的设置在基梁1的两侧，每一个反射振子2均呈h形，且h形的底部两端点均固定在基梁1上。

上述多对引向振子4可以包括依次设置在基梁1上的第一对引向振子、第二对引向振子以及第三对引向振子，且三对引向振子4的具体结构可以分别设置如下：

第一对引向振子在多对引向振子4中距离所述辐射振子3最近，以及，第一对引向振子对称的设置在基梁1的两侧，且每一个引向振子均呈Y形，且Y形的顶部两端点均固定在基梁1上；

第二对引向振子对称的设置在基梁1的两侧，且每一个引向振子均呈Y形，且Y形的顶部两端点均固定在基梁1上；

第三对引向振子均与基梁1的另一末端相连，以及，第三对引向振子对称的设置在基梁1的两侧，且每一个引向振子均呈h形，且h形的底部两端点均固定在基梁1上。

以及，在从辐射振子3到多对引向振子4的方向上，上述第一对引向振子与第二对引向振子之间的距离h2小于第二对引向振子与第三对引向振子之间的距离h3。反射振子2和多对引向振子4之间相互平行，反射振子2以及多对引向振子4分别与基梁1均垂直。

具体地，对于八木天线来说，其引向振子的长度略短于二分之一波长，辐射振子的长度为二分之一波长，反射振子的长度略长于二分之一波长，两对相邻振子之间的间距约四分之一波长。基于此结构，引向振子对感应信号呈容性，且能增强从引向振子这一侧传来的电波或向引向振子这一侧发射出去的电波；而反射振子对感应信号呈感性，且能减弱从反射振子这一侧传来的或向反射振子这一侧发射出去的电波，从而使八木天线达到较好的方向性。本发明实施例中的八木天线，与辐射振子3相邻的引向振子4的长度可以设置为小于二分之一波长的0.46λ，以使得多对引向振子4都呈容性，从而通过减小多对引向振子4的电感值实现展开带宽的目的。

需要说明的是，对于八木天线来说，引向振子增多会使得天线的方向性更强且增益更大，但当引向振子数量增加到一定值时，天线的方向性和增益改善效果会不太明显，但对材料强度的高要求以及高成本等问题凸显。

本发明实施例中，八木天线的上述多对引向振子4的数量设置为如图1和图3所示的3对，使得天线特性的改善效果和天线成本在整体上达到较优组合。

参照图2和图3，在另一个可选的实施例中，辐射振子3为X型金属结构，X型金属结构包括分别呈直线型的第一分支31和第二分支32，其中，

参照图1，X型金属结构所处平面和上述第一平面垂直；

参照图2和图3，X型金属结构的交叉点固定在基梁上1；

参照图2，X型金属结构的一个对称轴为反射振子2或多对引向振子4在X型金属结构所处平面上的投影。

本发明实施例中，通过将八木天线的辐射振子设为X型，结合辐射振子相邻引向振子靠近辐射阵子，使得八木天线通过电场之间的耦合大幅度增加了天线带宽。

进一步，基于小体积和大带宽的综合考虑，上述辐射振子3的X型金属结构中一个夹角的角度可以设置为10°，由于第一分支31和第二分支32交叉组成X型金属结构，则X型金属结构中另一个夹角的角度为170°。

本发明所提供的上述五单元八木天线，能够使得天线的相对带宽达到22.2％，相较于现有八木天线约10％的相对带宽，本发明所提供的五单元八木天线对相对带宽进行了大幅度改善。

需要说明的是，八木天线的辐射振子为偶极子形式，偶极子的带宽有一定自身的限制，为了展宽天线带宽，必须对八木天线的结构进行改变，然而，在改变八木天线结构的同时又会影响天线的方向性及增益。

以40MHz-50MHz为工作频段，图4示出本发明的八木天线在工作频段内的驻波比，其中，f0为工作频段内的中频点，f1为工作频段内的低频点，f2为工作频段内的高频点。由图4可见：整个工作频段范围内驻波比均小于2.2。

同样以40MHz-50MHz为工作频段，图5示出本发明的八木天线E面增益，图6示出本发明的八木天线H面增益，其中，方向图主瓣以0°的轴线为对称轴，f0为工作频段内的中频点，f1为工作频段内的低频点，f2为工作频段内的高频点。由图5和图6可见：天线在工作频段内低、中、高三个频点处的天线增益均大于7.5dB。

结合图4、图5和图6，可见：本发明所提供的八木天线在天线的方向性和增益方面也都有较好的表现，因而，本发明所提供的八木天线，通过结构的改变，实现了在保证天线增益和方向性的同时提升天线带宽的目的。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (12)

1.一种八木天线，其特征在于，所述八木天线包括基梁以及依次安装在所述基梁上的一对反射振子、辐射振子和多对引向振子，其中，所述基梁呈直线长条形，所述基梁的一末端与所述一对反射振子均连接，所述基梁的另一末端与所述多对引向振子中的一对均连接，所述辐射振子与所述多对引向振子之间距离的最小值小于所述辐射振子与所述一对反射振子之间的距离，所述基梁、所述一对反射振子、所述多对引向振子共同形成第一平面，所述辐射振子与所述第一平面不共面。

2.根据权利要求1所述的八木天线，其特征在于，所述多对引向振子中与所述辐射振子相邻的引向振子距离所述辐射振子0.081λ，λ为所述八木天线的工作中心频率所对应的波长。

3.根据权利要求1所述的八木天线，其特征在于，在从所述辐射振子到所述多对引向振子的方向上，所述多对引向振子的长度按预设缩短系数依次缩短，所述预设缩短系数处于2％到3％的区间。

4.根据权利要求1所述的八木天线，其特征在于，所述一对反射振子对称的设置在所述基梁的两侧，每一个反射振子均呈h形，且h形的底部两端点均固定在所述基梁上。

5.根据权利要求1所述的八木天线，其特征在于，所述多对引向振子包括依次设置在所述基梁上的第一对引向振子、第二对引向振子以及第三对引向振子，在所述多对引向振子中所述第一对引向振子距离所述辐射振子最近，所述第三对引向振子均与所述基梁的另一末端相连。

6.根据权利要求5所述的八木天线，其特征在于，所述第一对引向振子对称的设置在所述基梁的两侧，且每一个引向振子均呈Y形，且Y形的顶部两端点均固定在所述基梁上。

7.根据权利要求6所述的八木天线，其特征在于，所述第二对引向振子对称的设置在所述基梁的两侧，且每一个引向振子均呈Y形，且Y形的顶部两端点均固定在所述基梁上。

8.根据权利要求7所述的八木天线，其特征在于，所述第三对引向振子对称的设置在所述基梁的两侧，且每一个引向振子均呈h形，且h形的底部两端点均固定在所述基梁上。

9.根据权利要求8所述的八木天线，其特征在于，在从所述辐射振子到所述多对引向振子的方向上，所述第一对引向振子与所述第二对引向振子之间的距离小于所述第二对引向振子与所述第三对引向振子之间的距离。

10.根据权利要求1所述的八木天线，其特征在于，所述反射振子和所述多对引向振子之间相互平行，所述反射振子以及所述多对引向振子分别与所述基梁均垂直。

11.根据权利要求10所述的八木天线，其特征在于，所述辐射振子为X型金属结构，其中，

X型金属结构所处平面和所述第一平面垂直；

X型金属结构的交叉点固定在所述基梁上；

X型金属结构的一个对称轴为所述反射振子或所述多对引向振子在X型金属结构所处平面上的投影。

12.根据权利要求11所述的八木天线，其特征在于，所述辐射振子的X型金属结构中一个夹角的角度为10°。

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