用MMANA-GAL设计天线 (一) —— UHF波段八木天线 [复制链接]

过年没事，把以前的制作整理出来，与大家共同探讨MMANA-GAL软件。下面以UHF波段五单元八木天线为例，逐一说明软件的使用。天线的中心频率为438MHz，意图覆盖常用的435-440MHz频段。

一. 结构选项卡
MMANA-GAL的结构选项卡用于建造天线模型，界面如下图。

图片:UHF-5ELS-YAGI-1.gif

名称一栏是天线的名字。
频率一栏写入想要的天线频率。
自动分段后面那几个数据与计算精度有关，一般算算就不去改了。
X1、Y1、Z1和X2、Y2、Z2是振子端点的三维坐标，默认单位是米。至于哪个是起点哪个是终点无所谓的。
R是振子的半径单位是毫米。
SEG.是有关导线的参数，-1表示振子是渐缩锥形的，每段的长度也是变化的，这是推荐选项，此外还有0、-2、-3等选项。在这里不用管它，使用默认值。

这里说明一下，在MMNAN-GAL里模型是由导线（Wries）构成，由一根或几根导线构成一个振子，这个八木天线每个振子由一条导线构成，所以就统称振子了。

计算时用的坐标系在视图选项卡里可以看到，方向可调，八木天线的指向是X还是Y都可以，最多影响到远场图的方向，但是要指向Z轴就不对了。

图片:UHF-5ELS-YAGI-3.gif

受教了老师！我去拜读下！

bd3paf:还是要叫老师的，我小白一枚[表情]。没想到您这么快回复了，我要抓紧再问几个问题：八木个振子间距有没有缩短系数这一说吗？您天线和馈线接巴伦了吗？如果接了有巴伦制作方法？八木制作完 .. (2024-04-26 07:36) 

正好在网上，所以当时就有提示。
振子间距没有缩短系数，用几何公式计算记得是振长度的几分之一，我感觉是个经验值。
要用巴伦，是做平衡-不平衡转换的，不是做阻抗变换。因为软件是按照50欧阻抗计算的。
如果驻波比超过一定范围(如超过1.5或2)，则最好调整一下有源振子的长度，还有能调的是靠近有源振子的反射振子和引向振子与有源振子的间距。一般情况下，计算好了可以不用调。
还有一个影响驻波比的重要因素，就是馈线的长度，应该是1/2波长的整数倍。有HAM做过研究：“馈线长度应为λ/2的整数倍，这时馈线两头的特性阻抗相同。相反，馈线任意长，那么馈线一头接发射机50Ω阻抗，而另一端出现一个不可知的新阻抗，并非50Ω，”

https://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=238677
这是我制作八木天线的过程，可以参考一下。

还是要叫老师的，我小白一枚。没想到您这么快回复了，我要抓紧再问几个问题：八木个振子间距有没有缩短系数这一说吗？您天线和馈线接巴伦了吗？如果接了有巴伦制作方法？八木制作完成后如果驻波不对需不需要在调整下？问题有些多

bd3paf:非常感谢老师的回复解答，这样就明白了。之前仿真出来和实际做出来驻波总是不对，其它参数也无法测量！ (2024-04-26 07:18) 

不客气，没啥老师，一起学习试验。
我在制作过程中发现，两个有源振子之间的间距对驻波比影响挺大，原来我留了15mm，驻波比挺大，后来缩小了，到10mm左右，驻波比就下来了。
用软件计算的结果与实际测量结果肯定是有点差异的，因为计算的环境是理想环境，测量的环境就不是了，有一些其他因素的影响。例如，计算时没有考虑馈线。

非常感谢老师的回复解答，这样就明白了。之前仿真出来和实际做出来驻波总是不对，其它参数也无法测量！

bd3paf:老师咨询下，我用软件计算了个八木天线。在实际制作中各阵子需不需要考虑缩短系数，还是按模拟数据长度直接制作天线？ (2024-04-17 16:21) 

我是直接制作的，用仿真软件计算时，加入了缩短系数。
有源振子可以预留一点点长度。
不过我的天线没有修剪调整，只是改变过两个有源振子的间距。

老师咨询下，我用软件计算了个八木天线。在实际制作中各阵子需不需要考虑缩短系数，还是按模拟数据长度直接制作天线？

谢谢楼主分享！

BG1TRP:中文版就是把压缩包内的文件拷贝在 C:\MMANA-GAL\Language\ 目录下，然后点击下拉菜单 Setup —— Language，选择简体中文即可。
[图片] (2019-02-10 00:12) 

下载看下

谢谢楼主分享！谢谢了！！

记号，写得很详细！感谢楼主！学习了！

昨天认真学了一下，并做了一个简单GP的模型，总算是忙出来了，增加导线的方式和输入数据的方式真有点特别，感谢楼主的详细说明，还有软件的说明书。

写得很详细！感谢楼主！学习了！

七. 分析计算结果
除了用视图和远场图观察定性地观察天线特性以外，还可以通过计算选项卡上的频率特性按钮来定量地观察天线的特性，天线的特性以图表的形式显示。
点击这个按钮，弹出一个小窗口，有许多选项卡和按钮，下面逐一说来。
带宽：这个下拉菜单限定参数显示的频率范围，频带的中心频率为设计频率。带宽值根据需要显示的频率范围选择，也可以手动输入。
图形：显示辐射场图形。

图片:UHF-5ELS-YAGI-S.gif

设置：对显示图形进行设定。

图片:UHF-5ELS-YAGI-T.gif

Gain/FB：显示增益和前后比线图，点击图形生成按钮后才有数据显示。

图片:UHF-5ELS-YAGI-U.gif

SWR：显示驻波比线图，点击图形生成按钮后才有数据显示。

图片:UHF-5ELS-YAGI-V.gif

Z：显示阻抗线图，点击图形生成按钮后才有数据显示。

图片:UHF-5ELS-YAGI-W.gif

计算、所有点、详细、谐振：图形生成按钮。其中：
  计算：以小偏移量生成设定带宽内的频率特性线图。频率特性曲线上各点都是线性的近似值。该方式不能估算远场模式。
  所有点：以5个等间隔的点生成设定带宽内的频率特性线图。即在中心频率左右等间隔各取2个频率进行计算，然后生成线图。
  详细：以21个等间隔的点生成设定带宽内的频率特性线图，在带宽较大时使用。该方式用时较长。
  谐振：计算天线的谐振频率并生成设定带宽内的频率特性线图。
使用不同的按钮可以得到不同精度的频率特性线图。
下图是一副我制作的5单元八木天线的SWR图和阻抗图，从图中可以看出，经过几次优化后430-440MHz范围内数据都比较理想。

图片:UHF-5ELS-YAGI-X.gif

图片:UHF-5ELS-YAGI-Y.gif

用MMANAN-GAL设计5单元八木天线的内容说完了，有说的不对的地方请大家指正。
MMANA-GAL还有很多强大的功能，这得通过大家一起不断试验才能挖掘出来。
放上BG3NTQ翻译的MMANA-GAL的使用手册，这是多年前下载的，对学习这个软件的使用有很大帮助，在此对BG3NTQ表示感谢。
mmana-gal说明1.01.pdf (645 K) 下载次数:40

永远的FM:楼主V5
想问一下，带加感线圈的八木，仿真时应该怎么填写参数，以前试过几次，都没仿真成功，不知是哪里问题。 (2019-02-12 13:30) 

带加感线圈的天线，我也没研究过，只是试了一下，应该使用负载有效，类型选LC，然后输入加感的参数——电感量和Q值，电容设置为0。
看他的实例，加感的位置有从馈电点算起的，如w1c+1，这个1应该是片段(SEG.)的序号；也有做2根导线的，负载加在导线2的起点，这样电感距离馈电点的位置就好确定了。
这个得等专家指教或者大家慢慢探讨。

楼主V5
想问一下，带加感线圈的八木，仿真时应该怎么填写参数，以前试过几次，都没仿真成功，不知是哪里问题。

谢谢楼上的鼓励。

六. 远场图选项卡
远场图选项卡用于显示天线的辐射场，左边是水平辐射场图形（XY平面），右边是垂直辐射场图形（XZ或YZ平面）。

图片:UHF-5ELS-YAGI-R.gif

图中显示的是优化后的5单元八木天线的远场图，计算条件为自由空间。点击图中波瓣的边界线并拖动鼠标，可以读出不同方位角或仰角下天线的增益值。
点击窗口下面的按钮或单选框可以显示不同的图形。
不同的计算条件，远场图的图形也不相同，自由空间图形是光滑的，其他计算条件下垂直辐射场的图形会有所变化。
观察远场图可以定性地了解天线的性能。

精华帖，写的很详细，必须顶起来！

优化的时候，也可以按单元操作，这样设置没那么罗嗦，但效果不如按导线操作，也许是我单元的概念还没整明白。

又做了一下多频点的优化，以430、438、440三个频点优化，438优先。

图片:UHF-5ELS-YAGI-P.gif

计算后得出的结果是438-440这一段比较好，430-438这一段略差一点。

图片:UHF-5ELS-YAGI-Q.gif

剩下的下回再说。