高增益引向天线设计及实现

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1、高增益引向天线设计及实现摘要：基于引向天线的结构设计制作了一种高增益引向天线，并对具体结构和参数的选择进行了讨论，给出了该天线射频放大器的设计电路。通过实际测试表明：天线工作频段在450MHz〜470MHz,增益约为20dB,前后比约为21dB,波瓣约为50。，与计算结果基本吻合。Abstract：Theyagiantennawithhighgainbasedonyagiantennaisdesign,andthechoiceofthestructureparametersontheperformanceoftheantennaisdiscussed.Thede

2、signcircuitoftheradiofrequencyamplifierisalsopresented.Theantennaisalsofabricatedandtested.Theworkingbandoftheantennais450MHz〜470MHz,andthepeakgainisabout20dB,thefronttobackratioisabout21dB,andtheBeamwidthisabout50°anditaccordswiththeresuIts.关键词：引向天线；高增益；方向图；射频放大器Keywords:yagiantenna

3、；highgain；radiationpattern；radiofrequencyamplifier中图分类号:TN92文献标识码：A文章编号:1006-4311(2012)33-0207-020引言全国铁路正在使用的无线调度超短波电台是铁路列车调度系统的重要设备，它主要完成机车的调度、车站、机车、车长便携台之间的通信使用，其使用频段在450MHz〜470MHz之间。由于各种通信设备层出不穷，无线频段越来越显得拥挤，相互侵犯的现象时有发生。尤其是频率相邻大功率无线通信设备有意或无意侵占合法频道现象时常出现，至使铁路无线调度超短波电台被干扰的情况经常出现，严重影响

4、铁路通信的质量，危及铁路的行车安全。为消除隐患，快捷、方便地查找出干扰源所处的位置，我们设计了一种能与R-505场强仪配套使用的高增益引向天线，该天线可精确测定450MHz〜470MHz频段内干扰源的方位。本文仅讨论该高增益引向天线的结构和电路设计。1天线的结构设计由于铁路超短波电台工作频段较窄，这就要求引向天线应具有很好的方向性和较高的增益，而引向天线（又称八木天线）在窄带工作时具有方向性较强，增益较高，结构简单等特点，是一种在通迅、雷达、电视和导航等方面经常使用的，适用于超短波范的引向天线，因此以引向天线为设计基础。引向天线由引向器、有源振子、反射器和射频放

5、大器四部分组成，其基本原理是通过调整引向器、反射器的长度和它们与有源振子的距离来改变振子上感应电流的相位角，以满足阵中各单元间电流的相位条件。其结构如图1所示。图中，反射器以“R”表示，有源振子以“0”表示，各引向器依次记为"1”…“4”o采用单个引向器时，调整长度与间距，使引向器电流II落后于有源振子电流10—个合适的相位角，其余引向器均依次类推。则由反射器、有源振子以及4个引向器组成的六元引向天线可以在有源振子指向引向器的前向方向上获得较强的辐射，而在有源振子指向反射器的后向方向上辐射则很弱。理论可以证明[1],引向器数目越多，天线前向辐射能力越强，但随着引

6、向器的增多，离有源振子越远的引向器作用越小。这里引向器定为4。为进一步提高引向天线对电磁波的吸收能力，有源振子采用有源折合振子，并加装射频放大器以提高其接收灵敏度。根据给定的增益、主瓣宽度、旁瓣电平、前后辐射比以及频带宽度等电参数要求，引向天线有下列尺寸与数值需要选择：反射器的长度LR及其与有源折合振子的间距DR、引向器的长度及其与有源折合振子的间距Di、振子数等。由于待定的内容较多，且各参数对天线电性能都有影响，而各项参数对它们往往又提出相互矛盾的要求，故而需要折衷，所以，引向天线的各几何参数无法一次确定，通过多次调整测试最后定型出以？准8mm铝管作为制作反射

7、器、有源折合振子和引向器的材料，以10mmX10mm方形铝合金作为制作引向天线固定架的材料，如图1所示。其中四只引向器的长度Li=O.434?姿，相邻引向器的间距D1=O.16?姿、D2=D3=D4=0.25?姿反射器长度LR=O.477?姿,与有源折合振子的间距DR=O.17?姿，有源折合振子长度为0.454?姿。由参考文献［2］可知引向天线增益近似为：G~G1+G2=8.25・・+G2(1)其中G1为引向天线增益；G2为射频放大器增益且G2^10dBo因此：G"20dB引向天线主瓣宽度为：2?琢3dB~550・~46.70(2)引向天线输入阻抗为［3］：Zi

8、n^4Rl1=4X73=