Qu'est-ce que l'antenne Yagi Uda? | C'est le design et les utilisations importantes

Antenne Yagi Uda

Crédit d'image: Raysonho @ Open Grid Scheduler / Grid EngineYagiAntenneCC0 1.0

Points de discussion

  • Introduction
  • Utilisation de l'antenne Yagi uda
  • Éléments d'une antenne Yagi Uda typique
  • Construction de l'antenne Yagi Uda
  • Conception d'antenne Yagi Uda
  • Diagramme de rayonnement d'antenne Yagi uda
  • Quelques problèmes mathématiques liés à l'antenne Yagi-Uda

Introduction

Pour définir une antenne Yagi-Uda, il faut connaître la bonne définition de l'antenne. Selon les définitions standard des antennes IEEE, «une antenne est un moyen pour émettre ou recevoir des ondes radio».

Une antenne yagi-uda est essentiellement un réseau de dipôles rectilignes avec un élément d'alimentation et d'autres éléments parasites. Il peut être décrit comme un réseau de tir en bout, ce qui signifie que le réseau est un ensemble d'antennes connectées en interne et que l'unité totale fonctionne comme une seule antenne.

Antenne Yagi Uda

Dessin d'une antenne Yagi typique,

Crédit d'image - Auteur inconnu Auteur inconnu, Antenne TV Yagi 1954, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

L'antenne Yagi Uda est une antenne très réaliste pour le domaine haute fréquence car elle fonctionne dans le domaine haute fréquence vers un domaine ultra haute fréquence.

Le professeur S. Uda et le professeur H. Yagi de l'Université impériale de Tohoku, au Japon, ont d'abord décrit ce type de fonctionnement d'antenne. L'antenne est souvent interrompue comme «Antenne Yagi».

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Utilisation de l'antenne yagi uda || Applications de l'antenne yagi uda

            L'antenne Yagi est l'une des antennes les plus utilisées. Il a été utilisé comme antenne TV dans d'innombrables maisons en raison de sa haute directivité. De nombreux lecteurs le reconnaîtraient simplement en voyant l'image. Il a des applications dans les radios amateurs, dans les domaines des RADAR, dans les satellites et les applications RFID.

Une antenne yagi-Uda haute fréquence moderne, utilisée pour la télévision,

Source de l'image - Tennen-GazAntenne TV UHF 001CC BY-SA 3.0

Éléments d'une antenne Yagi Uda typique

Comme dit précédemment, une antenne Yagi Uda typique, est un réseau de petites antennes et il a un élément pour l'alimentation en énergie et d'autres sont parasites.

L'élément d'alimentation le plus utilisé d'une antenne yagi uda est un dipôle plié. Le radiateur est spécialement conçu pour le fonctionnement d'un réseau d'incendie en bout. Les éléments parasites du faisceau avant agissent comme des directeurs et les pièces du faisceau arrière agissent comme des réflecteurs. Ceci termine l'antenne.

Les tiges minces sont alignées sur une barre transversale avec leurs centres. Il y a un élément entraîné, plusieurs éléments parasites, un réflecteur et un ou plusieurs directeurs. Comme son nom l'indique, les éléments parasites ne sont pas physiquement connectés à l'émetteur-récepteur et fonctionnent comme des radiateurs passifs. Ils émettent des ondes radio qui affectent davantage le diagramme de rayonnement. La distance entre les deux tiges dépend de la longueur d'onde du signal. En règle générale, la distance passe d'un dixième à un quart de la longueur d'onde.

La taille des directeurs est généralement plus courte que l'élément entraîné, qui est également plus concis que le réflecteur.

Le gain d'une antenne yagi uda dépend du nombre d'éléments parasites présents. L'augmentation du nombre d'éléments parasites augmente le gain global de l'antenne. C'est pourquoi il y a de nombreux réalisateurs dans une antenne yagi-uda. Le réflecteur ayant un effet négligeable sur le gain de l'antenne, il n'y a qu'un seul réflecteur dans l'antenne.

Construction de l'antenne Yagi Uda

Nous discuterons de la construction de quelques parties de l'antenne yagi uda. Les enjeux sont - Élément piloté, directeur et réflecteur.

  • Réalisateur: C'est l'élément le plus court de l'antenne yagi uda. Cette partie est dirigée vers la source réceptrice. La longueur des détecteurs dépend de la distance entre les détails et de la longueur d'onde des signaux. Le gain d'une antenne yagi uda a une relation avec la longueur de l'antenne. La longueur de l'antenne augmente également en augmentant le nombre de directeurs.
  • Élément entraîné: C'est l'élément qui a le point d'alimentation en énergie. L'émetteur est connecté à cet élément via le point d'alimentation. Le point d'alimentation se trouve généralement au centre du composant. La longueur de la pièce est la moitié de la longueur d'onde.
  • Réflecteurs: Il s'agit d'une unité unique et construite à l'extrémité du réseau d'antennes juste après l'élément entraîné. Il a la longueur la plus élevée parmi les éléments parasites. L'espacement du réflecteur dépend de la longueur d'onde, de la largeur du faisceau et du gain de l'antenne yagi uda. La fréquence de résonance du réflecteur est généralement plus faible.

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Fonctionnement de l'antenne yagi uda

Attirons un peu l'attention sur le fonctionnement et le fonctionnement d'une antenne yagi uda. Supposons une antenne yagi uda typique avec un réflecteur, avec un élément entraîné et un seul directeur.

Comme discuté précédemment, la longueur de l'élément d'entraînement est la moitié du dipôle et il est directement connecté à l'énergie électrique. Il fournit de l'énergie dans toute l'antenne car il a le point d'alimentation, et tous les autres éléments parasites sont associés en interne à cet élément.

Maintenant, supposons les éléments parasites (à la fois les réflecteurs et les directeurs) comme un élément dipolaire général d'un diamètre mesurable et alimenté au milieu via un court-circuit. La théorie de la ligne de transmission dit qu'un court-circuit est activé pour refléter la puissance à 180 degrés.

Parties d'une antenne yagi-uda typique,

A - Élément entraîné, R - Réflecteur, D - Réalisateur,

Crédit d'image - SankeyTMÉlément Yagi 3CC BY-SA 3.0

Ainsi, l'opération peut être conçue comme le mélange d'un élément dipôle récepteur de puissance qui reçoit la puissance et envoie à la charge adaptée et un élément dipôle émetteur de puissance qui transmet la puissance au réseau de l'antenne.

Maintenant, à un instant, si les puissances reçues et envoyées sont déphasées de 180 degrés l'une par rapport à l'autre, alors le résultat sera une tension nulle. Cela signifie le court-circuit de la diode au point d'alimentation. C'est pourquoi la puissance rayonnée est en phase de 180 degrés avec les ondes incidentes.

Les éléments parasites dans l'antenne sont plus courts que ½λ. Le réflecteur est plus long que ½λ et il est généralement en retard sur la phase de la tension en circuit ouvert. Le signal entrant génère la tension. Le directeur est également plus court que ½λ. Il est en retard par rapport à la tension du courant.

Conception de l'antenne Yagi Uda

Contrairement à l'antenne cornet, il n'y a pas de règles strictes pour concevoir une antenne yagi-uda. Il existe des paramètres physiques critiques qui résistent à cela. Certains des paramètres sont les suivants -

  • 'Longueur de l'élément et distance entre eux.'
  • La mesure des tiges ou le diamètre des tiges.
  • Certains paramètres critiques comme - Gain et résistance d'entrée.

Cependant, il existe certaines méthodes d'analyse et de calcul pour trouver les résultats souhaités. Pour une antenne yagi uda à n éléments, il y a 2n-1 nombres de paramètres à considérer.

L'analyse de la distribution actuelle est effectuée en résolvant «l'équation intégrale de Hallen». L'hypothèse d'une onde stationnaire classique et l'état des autres conducteurs sont également pris en compte. La méthode d'analyse est compliquée et nécessite des résultats précis bien que certaines approximations vitales soient nécessaires pour la compléter.

Les antennes conçues passent par des méthodes d'essai et d'erreur pour modifier davantage. Parfois, l'antenne commence par un dessin et se termine par un autre après certaines modifications dans le processus. De nos jours, la simulation informatique aide les concepteurs / ingénieurs à vérifier le résultat.

Diagramme de rayonnement d'antenne Yagi Uda

Le diagramme de rayonnement est la dépendance angulaire de la force des ondes radio de toute source électromagnétique. L'image ci-dessous montre le diagramme de rayonnement d'une antenne yagi uda.

Diagramme de rayonnement d'antenne Yagi uda, Image By - ChetvornoAnimation d'antenne Yagi 16 images 1.6sCC0 1.0

Avantages de l'antenne yagi uda || Inconvénients de l'antenne yagi uda

            L'antenne Yagi uda a à la fois ses avantages et ses inconvénients. Mais il ne fait aucun doute que cette antenne a apporté des changements drastiques dans le domaine des antennes commerciales. Elle a la plus grande popularité jamais vue en tant qu'antennes de télévision en raison de sa large bande passante. Parlons de certains de ses avantages.

Avantages de l'antenne yagi uda

  • L'antenne Yagi uda a un gain décent de 7 dB, ce qui est suffisant pour ses applications.
  • Le réseau d'antennes Yagi uda est un type d'antenne directionnelle.
  • Ce type d'antennes est adapté aux applications de haute fréquence à ultra haute fréquence.
  • Ces antennes ont un rapport réglable de à ack.

Laissez-nous discuter de certains inconvénients de l'antenne yagi uda.

Inconvénients de l'antenne yagi uda

  • Bien que les applications des antennes yagi uda conviennent au gain de l'antenne, le gain n'est pas très élevé par rapport à tout autre type d'antenne.
  • La conception nécessite un grand nombre d'éléments.
  • Tout dommage aux éléments parasites entraîne le dysfonctionnement de l'ensemble de l'antenne.
  • La taille est assez grande, c'est pourquoi de nos jours les antennes ne sont pas utilisées par les gens.

Quelques problèmes mathématiques liés à l'antenne Yagi Uda

1. Concevez une antenne yagi uda avec les spécifications suivantes. Directivité: par rapport au dipôle ½λ et situé au même niveau. Magnitude: 9.2 dB. f0 = 50.1 MHz. Le diamètre souhaité des tiges parasites: 2.54 cm. Le diamètre souhaité de la flèche de support métallique: 5.1 cm. Découvrez les espacements entre les éléments, les longueurs et la longueur de l'ensemble du tableau.

Solution:

            La fréquence de fonctionnement est donnée à 50.1 MHz. La longueur d'onde est égale à λ = 5.988 m.

Le diamètre souhaité des tiges parasites est donné par d = 2.54 cm.

Par conséquent, d / λ = 2.54 / 598.8

Ou, d / λ = 4.24 x 10-3 

Le diamètre souhaité de la flèche de support métallique est donné par D = 5.1 cm.

Par conséquent, D / λ = 5.1 / 598.8

Ou, D / λ = 8.52 x 10-3

            Nous devons utiliser un graphique qui nous donne «des longueurs optimisées non compressées des éléments parasites d'une antenne yagi-uda». En utilisant ce graphique, nous pouvons comprendre que le réseau d'antennes souhaité aurait un total de cinq éléments (un élément entraîné, un réflecteur et trois directeurs).

La deuxième colonne du graphique nous donne la longueur optimale non compressée pour la valeur de d / λ = 0.0085.

l1 = 0.482λ

l3 = 0.428λ

l4 = 0.424λ

l5 = 0.428λ

La longueur totale de l'antenne sera L = (0.6 + 0.2) λ = 0.8λ. L'espacement ou la distance entre les directeurs parasites sera de 0.2λ et l'espacement du réflecteur sera le même soit 0.2λ.

À propos de Sudipta Roy

Je suis un passionné d'électronique et je me consacre actuellement au domaine de l'électronique et des communications.
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