diy分享(酷似思科大炮的八木天线)

klin1984

装备全家福，还有两个路由和一线街头没有拍进来。


山寨神卡，不知道出什么问题了现在链接上网络都是11m。。。而且神卡受信号干扰也比较明显，准备再入手个瑞银。zone的光盘和下个八木所需的主要材料



叠加双菱。效果不错增益大概在10DBI左右，换了3个反射板（最上面图中有），CD片贴锡纸效果最差！铝网和饼干盖（铜的）效果相当


八木内部图，大梁是塑料的，铜丝是1.4mm（1.4mm我做过计算验证，需要的话可以将简单的计算传上来）总长310mm。前后完全固定在管内，绝对的抗冲击，哈哈！！！


大炮放在窗口。在同样的位置叠加双菱收到的信号是-85dbi左右，八木比它高了5db，原本在这个窗口用叠双菱刚好连不上，现在吧木信号正好能连上。

klin1984

图片拍的不好，大家请见谅！

西缘

不错，楼主是在学校附近吧

klin1984

恩  是在一个初中附近
测试的信号可能在200米开外
我不知道怎么在回复里插入图片，一会上个比较图。

klin1984

2.        原理介绍
    上个世纪二十年代，日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明了这种天线，被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。
    八木天线的确好用。它有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。用它来测向、远距离通信效果特别好。如果再配上仰角和方位旋转控制装置，更可以随心所欲与包括空间飞行器在内的各个方向上的电台联络，这种感受从直立天线上是得不到的。
典型的八木天线应该有三对振子，整个结构呈“王”字形。与馈线相连的称有源振子，或主振子，居三对振子之中，“王”字的中间一横。比有源振子稍长一点的称反射器，它在有源振子的一侧，起着削弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用；比有源振子略短的称引向器，它位于有源振子的另一侧，它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波。引向器可以有许多个，每根长度都要比其相邻的并靠近有源振子的那根略短一点。引向器越多，方向越尖锐、增益越高，但实际上超过四、五个引向器之后，这种“好处”增加就不太明显了，而体积大、自重增加、对材料强度要求提高、成本加大等问题却渐突出。通常情况下有一副五单元八木（即有三个引向器，一个反射器和一个有源振子）就够用了。
每个引向器和反射器都是用一根金属棒做成。无论有多少“单元”，所有的振子，都是按一定的间距平行固定在一根“大梁”上。大梁也用金属材料做成。这些振子的中点要与大梁绝缘吗？不要。原来，电波“行走”在这些约为半个波长长度的振子上时，振子的中点正好位于感应信号电压的零点，零点接“地”，一点也没问题。而且还有一个好处，在空间感应到的静电正好可以通过这些接触点、天线的金属立杆再导通到建筑物的避雷地网去。
    八木天线的工作原理是这样的（以三单元天线接收为例）：引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90度；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90度。恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号迭加，得到加强。反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90度，再加上辐射到主振子过程中又滞后90度，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180度，起到了抵消作用。一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。发射状态作用过程亦然。仿制一副天线，但总还需要进行适当的调整。调什么？为什么要调？这就需要我们去了解所做天线的原理。
    天线的一个重要特征，那就是“输入阻抗”。在谐振状态，天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50Ω，如果天线输入阻抗也是50Ω，那就达到了“匹配”，电台输出的信号就能全部从天线上发射出去；如果不“匹配”，一部分功率就会反射回电台的功放电路。
二分之一波长偶极天线的输入阻抗约为67Ω，二分之一波长折合振子的输入阻抗则高于前者4倍。当加了引向器、反射器后，阻抗关系就变得复杂起来了。总的来说八木比仅有基本振子的阻抗要低很多，且八木各单元间距大则阻抗高，反之阻抗变低，同时天线效率降低。有资料介绍，引向器与主振子间距0.15波长时阻抗最低，0.2－0.25时阻抗高，效率提高。这时阻抗的变化范围约在5－20Ω间。 经典的折合振子八木天线的特性阻抗约为300Ω，（振子间距约四分之一波长）如常见的电视接收天线。折合振子折合的间距狭窄时、或二分之一波长的“长边”直径大于那两个约四分之一波长的“短边”的直径时，其输入阻抗较高。
我们的通信机输出都是按50Ω设计的，配50Ω电缆作馈线。八木天线怎样才能与馈线达到阻抗匹配？显然不能不考虑这个问题。于是就有了各种各样的匹配方法。短波波段八木常用的“发夹式”匹配，是在馈电处并接一段U型导体，它起着一个电感器的作用，和天线本身的电容形成并联谐振从而提高了天线阻抗；还有经典的“伽玛”匹配、著名的HB9CV天线等等。最简单的做法是把靠近天线馈电处的馈线绕成一个约六、七圈直径约15厘米的线圈挂在那里，我想这与发夹匹配的原理应该是一样的吧。 还有一个问题要注意：八木天线是“平衡输出”，它的两个馈电点对“地”呈现相同的特性，但通常的收发信机天线端口却是“不平衡”的，芯线是热端，外导体接地。虽然我们也可以视而不见地将馈线芯线随意接在天线两个馈电点之一上，另一点接馈线的外导体层，但是，这将破坏天线原有的方向特性，而且在馈线上也会产生不必要的发射。一副好的八木，应该有“平衡－不平衡”转换。

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3.        制作过程

材料：直径1.4mm黄铜丝1米
      75mm直径的pvc塑料管一根（350mm），如果有60mm的话60mm的最好。
      三脚架一个（数码商城，淘宝上均有售）
      50Ω馈线，sma接头等

按照图纸尺寸加工各个铜线长度达到图纸要求（误差在0.05mm以内）
按图纸焊接各个引向器，反射器，振子等。（误差在0.5mm以内）
主杆是装FET的包装盒。中间严格按照尺寸钻孔，然后用AB胶固定。
最后就是组装，值得提醒的是：将天线本体固定在pvc管内很有难度。
我是加工了一个和内径一样的塑料圆片，然后中间挖出和FET包装盒一样的长方形孔，最后一起固定在圆筒上的：）
底部加三脚架

封口，打logo（心情好的朋友，还可以喷漆加花什么的都可以）。顺便说下我的山寨大炮也是有牌子的，哈哈。叫COSIX（本来想叫COSEX的，想想万一以后品牌做大了，名字好像不是很雅）

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4. 选材论证
首先明确我们要接收的是2.4GHz的电磁波(即无线上网信号)
波长=c/频率
c=299792458m/s
波长=125mm

图纸上标的是2mm的金属，因为我手中没有2mm的铜丝，于是做了一下论证，证明1.4mm的铜丝同样可以diy这个天线。

通常振子半径选在1/（500-80）波长。
0.25mm<半径<1.56mm

引向器长度的选择
引向器长度的选择有两种方案。一种是各引向器等长度，约取0.38-0.44波长。这种方案优点是加工和调整较为容易，但频带较窄。另一种是，各引向器长度随序号增加有长到短渐变。先取第一根引向器长度为0.46波长，以后的引向器长度则按2-3％的缩短系数递减。这种方案的优点在于频带稍宽，但调试、加工麻烦。实用中都采用第一种方案。
47.5mm<引向器<55mm，基本符合，最短的为47.1mm

反射器长度的选择
反射器长度一般选在0.5-0.55波长之间。其长度不能短于设计最低频率相应的1/2波长。
62.5mm<反射器<68.75mm（貌似反射器有点短）

有源振子的结构和尺寸
有源振子可选单根半波振子或折合振子，一般长度取0.475波长。振子越粗，长度应短一些。
   125*0.475=59.375mm大于54mm

   增益≈10*(天线长度)/波长
   理论增益=24.6dbi（貌似这个公式有点问题，如果真是这样，那19单元八木的理论增益为61dbi）
   实际增益=12dbi

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5.        误差分析
结合以上步骤分析，误差主要可能来源于：
1.焊接时引向器等的位置偏移（误差在1mm左右）。
2.各个引向器长度的误差，因为有游标卡尺，这个误差应该可以较好的控制。
3.振子和反射器的长度略短于理论值。

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6. 效果对比
发现加了PVC外壳以后损失了大概1-2个db以下是测试图。因为天气和干扰的关系，测试可能会有所不同。还有就是不知道测试AP的具体位置。

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以上除了说明是加套的测试图，其他均为裸八木的数据。

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叠加双菱的馈线接头被我改错了，抽空我再将它改回来，再做个叠双菱和八木的对比数据。
不过之前实际测试时，叠双菱是连不上信号的，后来八木就可以连上，信号强度是两格。