Yagi aerial - антенна Уда-Яги Название "Антенна Яги" образовано от имен двух японских изобретателей - Hidetsugu Yagi и Shintaro Uda. На самом деле правильнее называть "Yagi-Uda Antenna", что собственно говоря периодически и делается. Яги Антенна - обычно используется для создания направленных линков (to shoot from point to point) или просто для расширения области действия связи.
Антенна Уда-Яги была создана в начале 20-го века двумя японцами и, соответственно, называется их именами. Она активно использовалась уже во время Второй Мировой Войны. Правда, в большинстве своем, использовалась не японцами, а американцами, так как работы японских ученых были опубликованы на английском языке.
В русской литературе данную антенну называют волновым каналом.
Конструкция антенны достаточно проста. На штанге под углом в 90 градусов крепятся вибраторы в виде трубок. Если начинать рассматривать отдельные элементы в направлении магнитного излучения, то порядок будет следующим:
1. Вначале идет рефлектор, он имеет наибольшую длину. Его размер соответствует чуть
больше половины длины излучаемой волны.2. Далее располагается активный вибратор — наиболее важный элемент. Его размер меньше и соответствует, примерно,
половине длины излучаемой волны.
3. Затем идет директор. В некоторых случаях он отсутствует.
Расстояние между всеми тремя (или больше) элементами составляет
одну четверть длины излучаемой волны.
Активный вибратор, подпитываемый током, вызывает напряжение также и в рефлекторе. В результате происходит усиление напряжения и начинается излучение электромагнитной волны в сторону активного вибратора. Директоры же в этом случае дополнительно усиливают сигнал.
Антенна Уда-Яги имеет хорошее усиление сигнала.
Направленные антенны позволяют добиться большей эффективности работы радиостанции. На Си-Би радиостанции обычно используется одна антенна для приема и передачи, поэтому направленная антенна, имеющая определенное усиление, дает выигрыш как по приему, так и по передаче. Выигрыш в режиме передачи состоит в том, что уровень сигнала, принимаемого корреспондентом, будет выше на величину усиления антенны. В режиме приема принимаемый сигнал также будет выше на величину усиления антенны, но кроме того будут дополнительно ослаблены помехи, приходящие с направлений, отличных от направления на полезный сигнал. Этот выигрыш часто оказывается наиболее важным с точки зрения эффективности связи, поэтому антенны настраивают не по максимальному усилению, а по максимальному отношению усиления в прямом и обратном направлениях.
Как видно из рисунка, антенна "волновой канал" представляет собой систему вибраторов, расположенных на общем несущем буме. За счет разной длины элементы имеют различные резонансные частоты. Подбирая длину элементов и их взаимное расположение, можно добиться усиления излучения в одном направлении. Длина вибратора, к которому подключается кабель питания, выбирается такой, чтобы обеспечить резонанс на рабочей частоте. Элемент, имеющий несколько большую длину, чем вибратор, обеспечивает отражение электромагнитной волны в сторону вибратора и называется рефлектором. Элементы, имеющие несколько меньшую длину, чем вибратор, обеспечивают дополнительную фокусировку излучения и повышают направленность антенны и называются директорами. В целом элементы составляют сложную резонансную систему, в которой обеспечиваются необходимые параметры антенны. Расчеты и опыт эксплуатации показывают, что невозможно обеспечить оптимизаций всех параметров одновременно. Так, при регулировке на максимальное усиление уменьшается ослабление в обратном направлении и полоса частот с допустимым значением КСВ. При регулировке на максимальное отношение усиления вперед/назад падает усиление в прямом направлении.
В первую очередь при компьютерном моделировании данной антенны решалась задача получения полосы пропускания не менее 2 сеток. Широкополосную антенну проще настраивать и при изготовлении в домашних условиях проще добиться хорошего результата. Большинство промышленных антенн также оптимизируются по полосе пропускания с сохранением достаточно большого усиления. Основные параметры антенны приведены на рис.
Как видно из рисунка, антенна имеет КСВ меньше 2 в полосе частот 1,4 МГц. Эта полоса с запасом перекрывает разрешенные сетки С и D. В полосе пропускания усиление составляет не менее 9 дБи (при расположении антенны в свободном пространстве). Соотношение усиления вперед/назад около 15дБ. На рис. изображена диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильно зависит от высоты установки антенны и проводимости "земли". При установке антенны на проводящей крыше здания (в том числе и железобетонной) крыша и будет являться "землей". За счет отражения от "земли" антенна будет иметь большее усиление и диаграмма направленности в вертикальной плоскости будет более острой, чем диаграмма направленности этой же антенны в свободном пространстве. На рисунке приведены диаграммы направленности в вертикальной плоскости при высоте установки антенны 1/2, 3/4 и 1 длины волны.
Следует отметить, что в реальных условиях земля не обладает идеальной проводимостью и при отражении от земли будут потери излучённой антенной мощности. Усиление антенны в этих условиях окажется меньше расчетного, а диаграмма направленности (в вертикальной плоскости) более широкой.
В зависимости от диаметра примененных труб, высоты установки над землей и других местных условий размеры могут несколько отличаться от указанных. Антенна, естественно, может быть настроена и на другие близлежащие частоты путем пропорционального изменения всех размеров. Конструкция антенны предусматривает возможность такой настройки. Антенна представляет собой цельнометаллическую конструкцию из тонкостенных дюралевых труб. В качестве несущего бума используется труба диаметром около 50 мм. Элементы составлены из труб двух диаметров. Центральная часть длиной около 3 метров изготавливается из трубы диаметром 20...25 мм. Концевые части элементов изготавливаются из более тонкой трубы. Диаметр этой трубы подбирается таким, чтобы она плотно входила в центральную часть. Для закрепления соединения в более толстой трубе ножовкой делается пропил на глубину 30 мм. Тонкая труба вставляется в более толстую не менее чем на 300 мм (для обеспечения прочности и возможности последующей настройки) и вся конструкция скрепляется автомобильным хомутом подходящего диаметра.
После сборки антенны необходимо обеспечить ее согласование с кабелем.Для согласования антенны с кабелем используется гамма-согласующее устройство.Конструкция гамма-согласующего устройства показана на рис. Длина тонкой трубки составляет 600 мм, что несколько больше величины, указанной на рис. из-за особенностей примененного конденсатора. Конденсатор С1 гамма-согласующего устройства имеет коаксиальную конструкцию. С отрезка 50-омного коаксиального кабеля длиной 600 мм снимается защитная оболочка и медная оплетка. С одной стороны на расстоянии 20 мм снимается внутренний изолятор. Внутренний проводник облуживается и припаивается к разъему SO-239. Затем этот отрезок кабеля вставляется в тонкую трубку. Скоба крепления и перемычка изготавливаются из мягкого алюминиевого листа толщиной около 1,5 мм. Скоба крепления фиксируется U-образной шпилькой, крепящей вибратор к буму.
Вариант согласования от
i0hjn:
Настройка антенны на минимальное значение КСВ на частоте 27,4 МГц производится путем перемещения перемычки. После настройки фиксирующие болты на перемычке затягиваются и защищаются герметиком или краской. Необходимо отметить, что настройку антенны следует проводить на той высоте, на которой она в дальнейшем будет эксплуатироваться. Поэтому конструкция мачты с поворотным устройством должна предусматривать возможность многократного подъема и опускания антенны.
В заключение следует отметить, что изготовление сложных направленных антенн можно рекомендовать опытным радиолюбителям, имеющим необходимые знания и опыт постройки и эксплуатации антенн. Начинающим стоит придерживаться правила "от простого к сложному".
описание и конструктив взято
здесь: qrz.ru
Похожие темы (5)
ноября 30, 2013, 00:09:10 am
