第二章 單極天線與八木天線的基本原理
2.2 八木天線
八木天線是一種被動偶極天線的線性陣列，由於它的具有簡單製作及高的 相對增益所以非常的實用。最基本的八木天線包含三個成分，為了了解其操作 的原理，一開始我們再陣列中只放入一個激發的天線(Driven element)及一個被 動的天線(Parasitic element)到這個陣列中，其中激發天線是一般共振在二分之ㄧ 波長的偶極天線，假如被動天線被放置非常接近激發的天線的話會被激發出差 不多大的振幅，所以入射在被動天線的場為:
E incident=E driver (2-13) 再被動天線上會被激發出一電流並且輻射電場，其振福大小與入射電場相同但 是相位相反，這是因為來自激發天線的電場與被動天線相切，且對良導體而言 切線電場為零。如此由被動天線幅射之總切線電場為零，0 = E incident + E parasite。 將此與(2-13)結合可得
E parasite = -E incident = -E driver (2-14)
如圖2.4我們在圖中可以看到兩支天線陣列相距0.04λ。
X
Z Z
X
0.04λ
(a)架構 (b)XZ 平面輻射場型
圖2.4 兩個單元的陣列，其中激發天線為偶極天線另一個為寄生單元
八木天線的場型會如此簡單漂亮主要是來自於寄生單元的長度不同。藉由 寄生天單元的變化原本兩個 endfire 的波束會有趨向成我們所希望的單一波束，
接下來我們藉由兩個被動天線單元的陣列來觀看其影響，由圖2.5(a)激發偶極天 線是 0.4781λ的偶極天線，其真空中的共振長度為二分之ㄧ波長。寄生單元是 一 0.49λ的直線並與偶極天線想隔 0.04λ，其天線的場型我們可由圖 2.5(b)得 知，主波束由寄生單元射向激發單元，且這樣的一個寄生單元我們稱之為反射 器(reflector)，因為對激發單元來說他呈現反射的效果。
X
Z Z
X
0.04λ 0.49λ
0.478λ
(a)架構 (b)XZ 平面輻射場型 圖2.5 兩個單元的八木天線
假如寄生單元長度小於激發單元，且我們將其放置再激發單元的另一邊如 圖 2.6，這樣的架構對天線幅射場型的影響跟我們放置一個反射器在天線另一邊 有相類似的效果，且主波束的輻射方向相同，所以這樣的寄生元件我們稱之為 引向器(director)，這是因為對激發單元來說它具有牽引場型的效果。因此我們 可知道為了讓主波束更具方向性，我們可藉由加入反射器或是引向器來達成，
因此我們可以將反射器與引向器分別放在激發單元的兩邊來加強主波束的方向 性。如圖2.7所示為三個單元的八木天線，我們可以明顯的看出其主波束的輻射 場型比兩個單元的八木天線更具方向性。
X
Z Z
Y
0.04λ 0.4781λ
0.45λ
(a)架構 (b)YZ 平面輻射場型 圖2.6 兩個單元的八木天線
X
Z Z
X
0.04λ 0.49λ
0.4781λ
0.45λ
(a)架構 (b)XZ 平面輻射場型 圖2.7 三個單元的八木天線
由上述的介紹，可以知道八木天線是藉由加入反射器與引向器的設計，使 得一般輻射場型具有全向性的偶極天線更具有方向性，如此簡單的架構與漂亮 的輻射特性在智慧型天線的設計上運用極為廣泛。