RF仿真
八木天线，是一种结构相对简单的方向性天线，常用作室外电视接收天线或测向天线。因为是由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明，所以被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。
八木天线一般是由一根连接馈线的有源振子和多个无源振子平行排列组成，其中一根无源振子比有源振子略长，放在天线的一侧，称为反射器，而其他的无源振子则比有源振子略短，放在有源振子的另一侧，称为引向器。加上反射器与引向器的八木天线，其中心频率点的输入阻抗比单独一根有源振子的阻抗大大降低，所以一般使用阻抗较高的折合振子作为有源振子。
1. 增加无源振子的仿真：
这里要从上例的折合振子开始，在折合振子的一边增加一个长度比折合振子略长的导体杆，然后优化其长度和二者间距，以达到最佳的方向性。
1）设置变量：
这里要增加4个变量，其中l1、d1分别表示反射器导体杆的长度及与折合振子的间距，其实分别为二分之一波长和四分之一波长。为了优化方便，还设置了两个优化因子rl1、rd1，初始值分别为1和1.2。
2）添加长导体杆：
使用Construct菜单的Line工具，在有源振子的一侧距离d1处增加一段长度为l1的导体：
3）仿真输出选项设置：
为了仿真加上反射器后的折合振子天线特性的改变，注重看远场的特性，除了仿真结果要输出远场3D图，还要仿真输出XOY（UOV）平面的剖面图。
在远场设置对话框中选择Horizontal cut（UV plate），得到FarField2设置：
馈电口的S11已在默认的输出设置中，不需要专门进行设置。
4）仿真结果显示：
仿真频率设为100MHz到300MHz，然后设置网格，完成后即可运行仿真。仿真完成后打开POSTFEKO，查看输出结果。先看200MHz时远场的3D图，已变成像颗蚕豆。
可以看到，增益最大方向在比折合振子略长的无源导体杆的相反方向，此导体杆的加入起到反射电磁波的作用，所以称为发射器。
为了看UV平面的2D图形，使用极坐标系比较直观：
然后点选Far field图标中的下拉列表中的Farfield2，得到图形：
要在右侧的显示面板中选择显示200MHz的远场2D图，其他频率点的图形是有明显差别的。
为了在2D图上显示关键点数值，使用Measure菜单的Beamwidth工具图标，这里选择半功率点(-3dB)标注，得到图形：
还可以使用Cursor工具，图形上出现虚实两条半径线，用鼠标移动到前向和后向点（180°和0°附近）：
2. 反射器的优化：
为了得到反射器最佳长度和与有源振子的合适距离，需要使用优化。
1）优化参数设置：
使用Request菜单下的Add search工具，打开对话框：
再点击Parameters工具图标，在打开的对话框中对变量rl1和rd1进行优化设置：
前面把反射器长度设为lambda/2，与有源振子间距设为lambda/4。优化时，反射器长度因子rl1和距离因子rd1都从1开始优化，分别向更长和更近优化。优化时必须加入优化目标goal，设定的优化目标是远场目标，工程树窗口鼠标右键菜单设置：
对话框中以Farfield2的总体增益最大值的最大化为优化目标：
优化时要设置在200MHz的单频率点上：
优化工具图标在Solve/Run菜单的右侧一角，是一个箭靶的样子：
2）优化结果显示：
优化完成后，打开POSTFEKO。因为上次最后显示的图形为远场的2D图，所以首先会显示：
可以看出，优化后前后比明显增大，方向性更好。而远场3D图则为：
点击显示直角坐标图的图标：
然后在工程树中分别选择rl1和rd1：
显示的图形分别为：
对上图的优化曲线进行测量，可以得到最后的优化结果为rl1=1.02、rd1=0.68。然后以此值改变变量的设置值：
然后进行普通仿真。仿真结果的200MHz时的Farfield1的3D图形为：
Farfield2的2D图为：
Farfield2的3D图（dB坐标）为：
天线臂上的电流分布为：
设置仿真频率范围100~300MHz，仿真得到的S11曲线为：
可见，中心频率略降低到197.6MHz，而反射系数则劣化不少，最低值只有-11.6dB。在右侧的显示面板勾选Use custom reference impedance，并在Reference impedance中手动输入阻抗值，当为148欧姆时反射系数达到最小-60.6dB：
可见，反射系数的劣化是因为天线输入阻抗的变化引起的，加上反射器的组合天线的输入阻抗比折合振子的阻抗300欧姆已大为减小，只为原值的一半左右。
3. 引向器的仿真和优化：
在工程树窗口中把变量rl1改为0.8，使其比有源振子长度短，而rd1改为1，即为间距lambda/4。
其他的设置与前面都相同，然后运行进行仿真。POSTFEKO中显示的200MHz频率时的远场3D图为：
可见，同样是一根导体杆，放置距离也相同，只是长度略短，就改变了波束的方向。组合天线的增益最大方向出现在长度略短的无源振子方向，所以被称为引向器。从远场2D图上标示出半功率波束宽度和前向、后向增益数值能看得更清楚一些：
可见，增益最大方向出现在0°方向。
然后对rl1和rd1进行优化设置（有源折合振子缩短因子为0.93）：
对于多变量优化，常常因为设置的优化目标、变量范围或初始值不合适而不能得到需要的结果，需要根据优化曲线不断调整，才能得到满意的优化值。
这里为了优化方便，专门设置了一个远场参数Forward，即UV平面0°方向的远场值：
而优化目标则设置为Forward值的最大化Maximise，即0°方向的增益最大：
优化时，可以在POSTFEKO界面随时看到相关的优化曲线变化情况。
优化结束后，打开POSTFEKO，得到的rl1和rd1优化曲线为：
从曲线上测量的结果为rl1=0.93、rd1=0.46，即引向器与有源振子一样长。远场3D图：
而远场2D图（UV面）则为：
这里的优化结果是引向器长度与有源振子长度相同，未与其他仿真软件的结果进行过比较，并不能确切知道仿真结果是否与实际相符。如果设置不同的优化参数范围或优化目标，甚至只是设置的初始值不同，都可能得到不同的优化结果。
按优化值重新设置频率范围为100~300MHz仿真后，得到天线口的S11曲线为：
在右侧显示面板重新设置端口阻抗，当阻抗为65欧姆时，中心频率点反射系数最小：
可见，引向器的加入，也会明显降低有源振子的阻抗，甚至能降低到原阻抗的1/4以下。 不同的优化参数下，阻抗降低的程度也不同，一般情况下是方向性越好阻抗降低越多。
200MHz频率下天线臂上的电流分布为：
可见，电流最大值不在有源振子的馈电点上，而在引向器的中心点上。
4. 三单元八木天线的优化仿真：
三单元是八木天线中最简单的一种，包括一个反射器和一个引向器。增加变量l2、d2分别表示第2个无源振子的长度和距有源振子的距离，设为lambda/2和lambda/4，而对应的优化因子设为rl2、rd2，初始值设为：
并直接改动上次设置的优化变量为：
然后使用Construct菜单下的Line工具加入另一条导体杆：
形成一种三单元天线结构：
然后直接运行优化OPTFEKO。注意，U轴正方向放置的是较长反射器，而负方向放置的是较短的引向器，所以要把180°方向设为Forward，优化目标中设置为最大化Maximise。优化完成后打开POSTFEKO界面，rl1和rl2的优化曲线为：
而rd1和rd2的优化曲线为：
通过曲线测量，可以得到4个优化参数，并据此改变相关变量的设置值：
设定不同的优化目标获得的优化结果会有不同，这里只考虑增益最大值，但优化结果是引向器长度与有源振子长度相同。
以上述优化结果仿真，得到前向增益为8.26dBi，反向为-13.3dBi。远场2D图为：
图中使用的是对数值，单位为dBi，可以在右侧的显示面板勾选dB进行设置，因为使用线性坐标时反向值太小而难以看清数值及变化情况，对数坐标才能看清细节。而远场3D图为：
同样也是采用了dBi为单位。而天线臂上的电流分布为：
而馈电端口的S11曲线为：
这是设置端口阻抗为33欧姆得到的结果，可以看出端口阻抗降为有源折合振子阻抗的近1/10，这也是使用阻抗高的折合振子为有源振子的重要原因。同时也可以看出，八木天线的带宽变得非常窄，-10dB带宽还不到1%，而折合振子的相对带宽能大于13%。如果使用这种八木天线作为电视接收天线，实际上只有某个频道信号比较好，但一般情况下三单元八木天线是用作无线电测向使用。
5. 五单元八木天线的优化仿真：
三单元八木天线是结构最简单的一种，如果再增加2个引向器，就组成5单元的八木天线。
为了优化方便，各反射器的初始长度都设为lambda/2，与邻近振子的间距都设为lambda/4，而只设置各无源振子的长度系数和与邻近振子的距离系数为变量，分别设置rl1、rl2、rl3、rl4和dl1、dl2、dl3、dl4。
各天线杆都使用Construct菜单下的Line工具添加，设置为：
然后，显示窗口出现组合天线的样式：
优化参数则设置为：
优化目标设置为Forward增益最大：
而这里的Forward是UV面180°方向的值，专门为优化设置的远场Far field参数：
优化的参数比较多，一次设置并优化成功比较难，优化时可以在POSTFEKO界面查看每个参数的优化曲线，并根据需要进行适当调整，特别是当参数越来越趋向设置范围的边界时必须要调整。最后优化得到的远场3D图为：
根据优化曲线，得到的优化参数分别为：rl1=0.96、rl2=0.928、rl3=0.91、rl4=0.91、rd1=1.04、rd2=0.95、rd3=1.35、rd4=1.16。按优化结果重新设置变量的值，然后在100~300 MHz频率范围进行仿真。得到的200MHz时的远场2D图为：
这里为了显示出幅度较小的旁瓣的细节，采用了对数坐标显示。可以看出，五单元八木天线的端射增益有了很大提高，这主要是减小了波束宽度，-3dB的角度从61.3度减小到41.6度，这正是多引向器起的作用。继续增加引向器数目，可以使波束更窄，但同时也增加了更多旁瓣，优化设置更繁琐和耗时，就不再验证了。
馈电口的S11曲线为：
在右侧的显示面板上设置阻抗为123欧姆，则S11曲线为：
反射系数为-10dB的带宽只有7.5MHz，相对带宽为3.8%，很窄的带宽。但多单元的八木天线的带宽和阻抗都比三单元的更高一些，或者是优化参数不同造成的影响。
输出中有天线臂上电流的设置，可以在3D图上显示：
可以看到，有源折合振子的馈电点不是电流最大的地方，而其前面的无源振子的中心点的电流才最大。
（以上为本人实际使用时的部分经验，初步使用，很多方面尚不熟悉，欢迎批评指正）