品牌凌翔型號(hào)TCC-D-I-14091A增益9（dB）頻率范圍824-960（MHz）輸出阻抗50（Ω）駐波比≤1.5（dB）工作電壓220（V）

由于調(diào)頻廣播自身抗干擾性強(qiáng)、音質(zhì)動(dòng)聽(tīng)加之節(jié)目源日益豐富，已成為廣大廣播愛(ài)好者收聽(tīng)的，不過(guò)限于vhf頻段電磁波的視距傳輸特性，調(diào)頻廣播節(jié)目的發(fā)射覆蓋半徑較小，為充分改善遠(yuǎn)距離收聽(tīng)效果，有必要給心愛(ài)的收音機(jī)配上性能更優(yōu)異的八木接收天線。八木天線是一款應(yīng)用十分廣泛的經(jīng)典定向天線，全稱"八木/宇田天線"，英文名為yagi，由上世紀(jì)二十年代日本電機(jī)工程學(xué)教授八木秀次，在與他的學(xué)生宇田新太郎研究短波束時(shí)發(fā)明的。

　　相對(duì)于基本的半波對(duì)稱振子或折合振子天線，八木天線增益高、方向性強(qiáng)、抗干擾、作用距離遠(yuǎn)，并且構(gòu)造簡(jiǎn)單、材料易得、價(jià)格低廉、擋風(fēng)面小、輕巧牢固、架設(shè)方便。通常八木天線由一個(gè)激勵(lì)振子(也稱主振子)、一個(gè)反射振子(又稱反射器)和若干個(gè)引向振子(又稱引向器)組成。相比之下反射器Zui長(zhǎng)，位于緊鄰主振子的一側(cè)，引向器都較短，并悉數(shù)位于主振子的另一側(cè)，全部振子加起來(lái)的數(shù)目即為天線的單元數(shù)，譬如一副五單元的八木天線就包括一個(gè)主振子、一個(gè)反射器和三個(gè)引向器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。主振子直接與饋電系統(tǒng)相連，屬于有源振子，反射器和引向器都屬于無(wú)源振子，所有振子均處于同一個(gè)平面內(nèi)，并按照一定間距平行固定在一根橫貫各振子中心的金屬橫梁上。

　　原理簡(jiǎn)述

　　fm接收八木天線定向工作的原理，可依據(jù)電磁學(xué)理論進(jìn)行詳盡的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，但是比較繁瑣復(fù)雜，普通讀者也不易理解，這里只做定性的簡(jiǎn)單分析：我們知道，與天線電氣指標(biāo)密切相關(guān)的是波長(zhǎng)λ，長(zhǎng)度略長(zhǎng)于λ/4整數(shù)倍的導(dǎo)線呈電感性，長(zhǎng)度略短于λ/4整數(shù)倍的導(dǎo)線呈電容性。由于主振子l采用長(zhǎng)約λ/2的半波對(duì)稱振子或半波折合振子，在中心頻點(diǎn)工作時(shí)處于諧振狀態(tài)，阻抗呈現(xiàn)為純電阻，而反射器a比主振子略長(zhǎng)，呈現(xiàn)感性，假設(shè)兩者間距a為λ/4，接收信號(hào)時(shí)從天線前方某點(diǎn)過(guò)來(lái)的電磁波將先到達(dá)主振子，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε1和感應(yīng)電流i1，再經(jīng)λ/4的距離后電磁波方到達(dá)反射器，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε2和感應(yīng)電流i2，因空間上相差λ/4的路程，故ε2比ε1滯后90°，又因反射器呈感性i2比ε2滯后90°，所以i2比ε1滯后180°，反射器感應(yīng)電流i2產(chǎn)生輻射到達(dá)主振子形成的磁場(chǎng)h2又比i2滯后90°，根據(jù)電磁感應(yīng)定律h2在主振子上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε1"比h2滯后90°，也就是ε1"比ε1滯后360°，即反射器在主振子產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε1"與電磁信號(hào)源直接產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε1是同相的，天線輸出電壓為兩者之和。

天線幾何尺寸的考慮

　　對(duì)于設(shè)計(jì)制作一副接收天線，我們總希望它能夠有較高的效率和增益，足夠的帶寬，以及較強(qiáng)的信號(hào)選擇和抗干擾能力，同時(shí)與饋線阻抗盡量匹配，竭力降低駐波比和減小信號(hào)損耗。然而天線的各項(xiàng)幾何參數(shù)對(duì)其電氣性能都有影響，并且往往彼此矛盾、相互牽制，設(shè)計(jì)調(diào)整時(shí)不能顧此失彼，要結(jié)合實(shí)際的用途綜合考慮，分清主次，必要時(shí)還得犧牲一些次要的性能指標(biāo)。

　　由于八木天線的增益與軸向長(zhǎng)度(從反射器到Zui末引向器的距離)、單元數(shù)目、振子長(zhǎng)度及間距密切相關(guān)，軸向越長(zhǎng)，單元數(shù)實(shí)際也就是引向器越多，方向越尖銳，增益越高，作用距離越遠(yuǎn)，但超過(guò)四個(gè)引向器后，改善效果就不太明顯了，而體積、重量、制作成本則大幅增加，對(duì)材料強(qiáng)度要求也更嚴(yán)格，同時(shí)導(dǎo)致工作頻帶更窄。一般情況下采用6～12單元就足夠了，天線增益可達(dá)10～15db，對(duì)于高增益的要求，可采用天線陣的辦法加以解決。引向器的長(zhǎng)度通常為(0.41～0.46)λ，單元數(shù)愈多，引向器的長(zhǎng)度也就愈短，如果要求工作頻段較寬，引向器的長(zhǎng)度也應(yīng)取得短些。引向器的間距一般取(0.15～0.4)λ，大于0.4λ后天線增益將迅速下降，但第一引向器b和主振子的間距應(yīng)略小于其它間距，例如取b≈0.1λ時(shí)，增益將會(huì)有所提高。

　　一般來(lái)說(shuō)，反射器a的長(zhǎng)度及與主振子的間距對(duì)天線增益影響不大，而對(duì)前后輻射比和輸入阻抗卻有較大的影響，反射器長(zhǎng)度通常為(0.5～0.55)λ，與主振子的間距為(0.15～0.23)λ。反射器較長(zhǎng)或間距較小可有效地抑制后向輻射，但輸入阻抗較低，難于和饋線良好匹配，因而要采取折衷措施。對(duì)某些前后輻射比要求較高的使用場(chǎng)合，可以在與天線平面垂直方向上上下安裝兩個(gè)反射器，或者干脆采用反射網(wǎng)的形式。有時(shí)為了著重改善天線帶寬的低頻端特性，還會(huì)在主振子的后面不同距離處排列兩個(gè)長(zhǎng)度不等的反射器，其中較短的要離主振子近些。若想改善天線的高頻端特性，可適當(dāng)調(diào)短引向器的長(zhǎng)度。

　　多元八木天線中引向器的長(zhǎng)度和間距可以相等也可不等，從而分成均勻結(jié)構(gòu)和不均勻結(jié)構(gòu)兩種形式，不均勻結(jié)構(gòu)的引向器，離主振子越遠(yuǎn)長(zhǎng)度越短，間隔越大，使得工作頻帶向高頻端方向拓展，調(diào)整起來(lái)相對(duì)靈活機(jī)動(dòng)。天線增益越高，帶寬也會(huì)越窄，有時(shí)為展寬頻帶，還可采用兩個(gè)激勵(lì)振子，稱為雙激，或者直接選用復(fù)合式引向天線?？紤]到八木天線的各項(xiàng)電氣指標(biāo)在頻帶低端比較穩(wěn)定，而高端變化較快，所以Zui初設(shè)計(jì)時(shí)頻率通常要稍高于中心頻率。另外振子所用金屬管材越粗，其特性阻抗越低，天線帶寬也就越大，振子直徑通常為(1/100～1/150)λ，當(dāng)然實(shí)際選擇時(shí)還要考慮天線的整體機(jī)械特性。振子的粗細(xì)還會(huì)影響振子的實(shí)用長(zhǎng)度，這是因?yàn)殡姴ㄔ诮饘僦行羞M(jìn)的速度與真空中不盡相同，實(shí)際制作長(zhǎng)度都要在理論值上減去一個(gè)縮短系數(shù)，而導(dǎo)線越粗縮短系數(shù)越大，振子長(zhǎng)度越小，對(duì)阻抗特性也造成一定影響。

　　輸入阻抗

　　輸入阻抗是天線的一個(gè)重要特性指標(biāo)，它主要由有源振子固有的自阻抗及與其鄰近的幾個(gè)無(wú)源振子間的互阻抗來(lái)決定的。遠(yuǎn)處的引向器，由于和主振子耦合較弱，互阻抗可忽略不計(jì)。通常主振子有半波對(duì)稱振子和半波折合振子兩種形式，單獨(dú)諧振狀態(tài)下，輸入阻抗都為純電阻，半波對(duì)稱振子的zin=73.1ω，標(biāo)稱75ω，半波折合振子的zin=292.4ω，標(biāo)稱300ω，是半波對(duì)稱振子的四倍。

　　而加了引向器、反射器無(wú)源振子后，由于相互之間的電磁耦合，阻抗關(guān)系變得比較復(fù)雜，輸入阻抗顯著降低，并且八木天線各單元間距越小阻抗也越低。為了增大輸入阻抗，提高天線效率，故主振子多選用半波折合振子的形式，這樣也能同時(shí)增加天線的帶寬。只要適當(dāng)選擇折合振子的長(zhǎng)度，兩導(dǎo)體的直徑比及其間距，并結(jié)合調(diào)整反射器及附近幾個(gè)引向振子的尺寸，就可以使輸入阻抗變換到等于或接近饋線特性阻抗的數(shù)值。

　　尤其值得一提的是，雖然大多數(shù)無(wú)線電通信機(jī)天線端口及采用的同軸電纜特性阻抗都設(shè)計(jì)成50ω，而廣播電視接收和傳輸同軸電纜特性阻抗為75ω，但是對(duì)于任一天線，人們總可以通過(guò)阻抗調(diào)試，在要求頻率范圍內(nèi)，使天饋線良好匹配，獲得滿意的駐波比。所以實(shí)用中并不十分注意八木天線輸入阻抗的具體數(shù)值，而主要以饋線上的駐波比為依據(jù)進(jìn)行尺寸選擇或試驗(yàn)調(diào)整。如果選用同軸電纜饋電，為保證天線的對(duì)稱性及與饋線的阻抗匹配，就必須在饋線和天線接口處加入“平衡一不平衡”轉(zhuǎn)換器，例如半波u型環(huán)式匹配器、變壓器式匹配器等，否則高頻信號(hào)在傳輸中衰減嚴(yán)重。因半波u型環(huán)式匹配器只需一段λ/2的同軸電纜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，具體接線方法如圖2所示。

　　天線的調(diào)整

　　由于引向器陣列對(duì)增益、后向輻射、輸入阻抗等都有影響，故實(shí)驗(yàn)調(diào)整是八木天線投入使用前必不可少的一個(gè)步驟。調(diào)試時(shí)注意一定要把天線架起來(lái)，離開(kāi)地面高度兩、三米以上，以免影響天線的阻抗和仰角。架設(shè)八木天線時(shí)，振子所在的天線平面既可以和大地平行又可以垂直，只要和發(fā)射端的天線保持相同的極化方式就行，平行則接收水平極化波，垂直則接收垂直極化波，因有足夠的隔離度，還可以共桿架設(shè)兩副相互垂直的引向天線，使用起來(lái)十分方便。為避免相位關(guān)系更加復(fù)雜化，降低調(diào)整難度，通常折合振子平面要與橫梁垂直。

　　因?yàn)楦髡褡娱L(zhǎng)度都約為半個(gè)波長(zhǎng)，振子中點(diǎn)恰好位于電波感應(yīng)信號(hào)電壓的零點(diǎn)，所以振子的中點(diǎn)能用金屬螺栓和鋁質(zhì)橫梁直接固定，不必絕緣，這樣還能方便地泄放感應(yīng)靜電。若主振子采用半波對(duì)稱振子，與饋線相接的地方必須和橫梁保持良好絕緣，若采用半波折合振子，中點(diǎn)仍與橫梁相通。金屬橫梁與端射方向上的電場(chǎng)極化方向垂直，因此對(duì)天線輻射場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。另外需要注意的是，由于天線一般架設(shè)在樓頂、陽(yáng)臺(tái)等室外環(huán)境，受風(fēng)吹日曬雨淋后接口容易氧化生銹，影響信號(hào)的傳輸和天線的匹配，使接收效果變差，需用防水膠帶提前處理，同時(shí)還應(yīng)注意防雷。

　　選條捷徑

　　雖然看上去fm接收八木天線只有幾根金屬振子和一根橫梁，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但是若想做好做精也不是一件輕而易舉的事情，如果自行設(shè)計(jì)沒(méi)有足夠的把握，就可以完全仿照工程理論書籍給出的尺寸，或者借助于一些現(xiàn)成的設(shè)計(jì)軟件，如國(guó)外的yagi(下載地址https://b.com/)等，以接收河北電臺(tái)交通音樂(lè)頻道99.2mhz節(jié)目為例，只需直接輸入頻率、單元數(shù)和振子直徑，就能得到各個(gè)單元的尺寸和位置，如圖3所示，確保你也能順利地制造出一副的yagi。理論歸理論，只有實(shí)踐才能出真知，怎么樣，還不抓緊動(dòng)手試一試!