八木天線原來也是高大上的存在!


這幾天一個比較新的事件就是加長版的武松上把過去副桅桿上的晾衣架式的八木天線升級成了蒼蠅拍。瀚海狼山昨天的推文中已經解釋過這種大型蒼蠅拍實際上是高大上的米波反隱身雷達。而過去在十幾艘武松CD上裝的,自然是基礎型的八木米波發(fā)射和接受天線。關于天線這種東西,我們年輕時最早有印象的,恐怕是當時各家電視的天線。那時候的電視一開始大多不是有線電視更不是網(wǎng)絡電視和****?;径际墙邮崭鞯仉娨曀l(fā)射的廣播電視模擬信號。要想看的清楚沒雪花,那么就需要各家都在屋頂上設立天線,若屋頂不夠,高有遮擋,則干脆在家里樹立一根和旗桿差不多高的電視專用天線,而上面往往用鋁合金做一套幾個橫向桿帶一個閉合區(qū)的天線。其實這個天線的在無線電專業(yè)上就叫做八木天線。而老版武松上的米波警戒雷達的天線,就是一種復雜版的,尺寸放大的八木天線。
其在無線電原理上和上世紀80年代的家用電視天線并無本質區(qū)別。若說一定有區(qū)別,那么當時家用電視的八木天線只能被動接收信號,而不能對外發(fā)射信號。但是無論對專業(yè)的無線電操作者還是業(yè)余的無線電愛好者,讓這種樹立在高桿子上的八木天線既能接收信號又能發(fā)射信號并不困難。甚至發(fā)射功率再大一點,就成了一個可以轉動掃描周邊空情的小型雷達。八木天線之所以叫八木,并不是因為他的天線上有8根小分支。其實這里的八木代表這種天線發(fā)明人的姓。二十世紀20年代,日本東北大學的八木秀次和宇田太郞兩人發(fā)明了這種天線,被稱為“八木宇田天線”,簡稱“八木天線”。八木天線的基本規(guī)范,是由一個有源振子,一般用折合振子、一個無源反射器和若干個無源引向器平行排列而成的端射式天線。八木天線發(fā)明后被發(fā)現(xiàn)確實好用。它有很好的方向性,較偶極天線有高的增益。

用它來測向、遠距離通信效果特別好。如果再配上仰角和方位旋轉控制裝置,更可以隨心所欲與包括空間飛行器在內的各個方向上的電臺聯(lián)絡,這種效果從直立天線上是得不到的。
典型的八木天線應該有三對振子,整個結構呈“王”字形。與饋線相連的稱有源振子,或主振子,居三對振子之中,“王”字的中間一橫。比有源振子稍長一點的稱反射器,它在有源振子的一側,起著削弱從這個方向傳來的電波或從本天線發(fā)射去的電波的作用;比有源振子略短的稱引向器,它位于有源振子的另一側,它能增強從這一側方向傳來的或向這個方向發(fā)射出去的電波。引向器可以有許多個,每根長度都要比其相鄰的并靠近有源振子的那根略短一點。引向器越多,方向越尖銳、增益越高,但實際上超過四、五個引向器之后,這種“好處”增加就不太明顯了,而體積大、自重增加、對材料強度要求提高、成本加大等問題卻漸突出。通常情況下有一副五單元八木,即有三個引向器,一個反射器和一個有源振子足夠。
每個引向器和反射器都是用一根金屬棒做成。無論有多少“單元”,所有的振子,都是按一定的間距平行固定在一根“大梁”上。大梁也用金屬材料做成。這些振子的中點不需要與大梁絕緣!電波“行走”在這些約為半個波長長度的振子上時,振子的中點正好位于感應信號電壓的零點,零點自由接“地”。還有一個好處,在空間感應到的靜電正好可以通過這些接觸點、天線的金屬立桿再導通到建筑物或者載著這種天線的艦船或者飛機的的避雷網(wǎng)。
八木天線幾乎稍微有無線電知識的人都可以自己手工制作,因此給人感覺似乎十分簡陋。似乎是二戰(zhàn)時代都已經淘汰了的落后技術。實際上不是這樣的。

我們都知道美國空軍的E2預警機過去一直給全世界高大上的印象。在長耳朵自己家的有源相控陣的大盤預警機研發(fā)出來以前,E2能監(jiān)視周邊400公里內空情的能力似乎高不可攀,實際上是被那飛機上的大盤子給忽悠了。大盤子本身是個透波體,除了當氣動整流罩本身無用,如果真正拆開那個轉動的大盤子,其實會發(fā)現(xiàn)里面居然就是一套會轉動的八木天線!長耳朵的技術人員在恍然大悟后,干脆放棄了這種會轉的盤子,直接研發(fā)相控陣體制。因此八木天線到今天并不代表落后。不論是復雜還是簡單外形的天線,僅僅是發(fā)射和接受無線電波的窗口,一臺現(xiàn)代雷達的性能強弱,還需要后臺的信號處理能力,抗干擾能力和數(shù)據(jù)庫的強大辨別能力。這方面就比天線本身復雜N倍了。