再谈八木天线：折合振子好还是对称振子好？

lijiqing

    前段时间，在仿真八木天线时，发现同是7单元的八木天线，偶极振子比折合振子的增益要高不少，所以发帖和大家探讨这一问题：究竟是那种形式的振子更好？就是这个帖子：http://forum.anywlan.com/thread-49949-3-1.html
    经过一段时间的讨论，真理逐渐浮出水面。坛友的回帖，字字珠玑，句句都是真知灼见。
    “折合振子是用来提高输入阻抗的，理论上增益和半波振子是相同的。”
    “其实用半波折合振子的原因是它是固定的300欧，特别用它来匹配75欧的输出特别容易。”
    “折合振子阻抗是高，但是没有人说到它的带宽，成品多数为什么都用折合振子？主要还是折合振子带宽大于对称阵子，当然仿真增益高主要是带宽窄，两种振子都调到同一频率，那对称阵子3db带宽绝对没有折合振子大。”
    “这个我清楚，八木的半波折合振子默认300欧，随着引子的越来越多。阻抗已经偏离300欧。如果用来无线上面折合振子应该做成200欧的，再通过4:1巴伦转换成50欧的。”
    读着一个个回帖，我真的受益匪浅，学到很多东西，更诱发了深入的思考。
    更有一位坛友，贴出图片，以亲身体会说明观点。让我们长了见识。这位朋友，你的pcb的八木天线，还真是有点诱人啊~~~~~~~能把具体尺寸测量一下，咱们仿真一下，然后大家DIY一把？就是这个PCB八木天线：
   

    哈哈，就像今天我看见一位坛友在回帖中高兴地抱怨：看来这手是停不下来了！！
    今天，就来验证一下大家的讨论，从带宽的角度，比较一下两种形式的振子。
    下面是两种振子的仿真结果：
   
   

    我查了一下教科书，半波对称振子的输入阻抗，是73.1欧姆，经过有源振子、反射振子、引向振子的相互作用，输入阻抗会降低。所以我们设定50欧姆来仿真。正如上面坛友所说，半波折合振子的标准阻抗是292欧姆，同样，经过和众多无源振子的相互作用，阻抗也会降低。我们仿真取200欧姆。
    从上图看出，对称振子的增益比折合振子高了将近6db。
    我们再来看带宽。
    先看增益和前后比：
     
   
    看来两种形式的振子都不错。在整个wifi频段比较均衡。
    再看驻波和回波：
   
   
    有了差距。对称振子的驻波比在高频段已经接近3了，回波在2437MHz时为-45，在高频段只有-5 。而折合振子的驻波比在整个wifi频段都没有超过1.2 ，回波在2437MHz为-60以下，在高端低于-20 。折合振子的宽带特性比对称振子好。
    再看输入阻抗：
   
   
    对称振子的R，在高端降到20欧姆。而折合振子的R，全波段都在200欧姆附近，非常稳定。大家可以比较Z，也是这样。
    到这里。我们似乎可以做出这样的初步判断:
    追求高增益的，就选择对称振子。不过，还要看你使用的是哪个频道，因为它的带宽很窄，换一个频道，驻波比和输入阻抗就会偏离许多。最好把天线优化到你使用的频道。
    追求带宽的，就选择折合振子。天线的特性在整个wifi频段都很均衡、稳定，但是，6db的增益毕竟也不是小数目。有时候我们费尽心机，也不过只提高了两三个db而已。

sam888

楼主这么多花样！偶看都看不过来了！

jimsavage

我的经验是八木鱼骨天线半波振子和折合半波振子的增益在1db左右的误差，再优化一下，基本增益几乎没有区别。有空我用FEKO模拟一下

jimsavage

先上图
第一个是对称振子

第二个是折合振子

最大增益相差在小数位。大概也在13db左右

再上一个尺寸图

jimsavage

一般对称振子的阻抗优化到50欧，还要做一步就是输入平衡的，但50欧馈线是不平衡，所以要做一个平衡与不平衡的转换。
折合振子优化到200欧，要做的是个4:1巴伦，让阻抗匹配到50欧。

lijiqing

回复 5# jimsavage


    谢谢指教。
老弟能不能用feko仿真一下那个12db的平板天线？我用hfss仿真，结果驻波等性能很不好。我想验证一下。是天线的问题还是我仿真的问题。
就是这个天线：http://forum.anywlan.com/thread-67709-1-3.html

jimsavage

回复  jimsavage


    谢谢指教。
老弟能不能用feko仿真一下那个12db的平板天线？我用hfss仿真，结果 ...
lijiqing 发表于 2010-7-10 09:02

    我尽力试一下

likezhen

学习了学习了。。

meng123456

这个主题真好啊！谢谢了。

过期的思念

振子要接电容不？

淡定棋

学习了