Op punt: de YAGI-antenne

als u zich voordoet tijdens een rit naar beneden een street in de voorsteden in de VS op elk gewenst moment tijdens de jaren 60 of 70, heeft u geen vraag een bos van tv-antennes opgemerkt. Wanneer over-the-air-tv de enige optie was, gingen mensen naar fantastische lengten om in signalen te slepen, met antennes van soms enorme verhoudingen die over daken vliegen.

Outdoor-antennes verdwenen echter echter over het laatste derde deel van de 20e eeuw omdat kabelleveranciers dominant waren, naar de stoep gegoten als onooglijke relikwieën van een ongelukkige en versterkte leeftijd van beperkte opties, evenals slechte ontvangst. Maar nu beginnen goedkope kabel-cutters zoals de jouwe echt te groeien dat het eenmaal dikke bos, deze keer rond LOFTING-antennes om digitale programmering over de lucht te krijgen. Veel van de nieuwe antennes maken buitensporige verklaring over prestaties of tout die ze in het bijzonder zijn ontworpen voor HDTV. Het is natuurlijk allemaal reclame-onzin, sindsdien is bijna elke tv-antenne slechts een soort van het klassieke Yagi-ontwerp. De fysica van deze antenne is fascinerend, net als het verhaal van precies hoe de antenne is uitgevonden.

“UDA WHO?”

Shintaro Uda. Bron: IEEE CINCINNATI-sectie
Wat zou worden begrepen als de Yagi-antenne in het begin van de jaren 20 in het Lab van Professor Shintaro Uda in de Tohoku Imperial University in Sendai Japan. Dr. Uda werkte zowel in de VHF-band en was op zoek naar methoden om antennes meer directioneel te maken. Terwijl hij experimenteert met een resonante lusantenne, ontdekte hij dat het plaatsen van een statische lus in de buurt van de antenne de neiging had om het signaal van een omnidirectioneel patroon te vormen, bijna alsof de lus als een reflector optreedt.

Samen met zijn Associate Hidetsugu Yagi experimenteerde UDA met verschillende configuraties. Ze verving uiteindelijk de lusantenne met een eenvoudige dipool, evenals extra elementen toegevoegd, die zij bestuurders noemden, op een lange giek om de straal verder te vormen. Met behulp van acht bestuurders op een 15-meterige houten giek gemonteerd op het dak van hun laboratorium, konden UDA evenals Yagi in staat om te communiceren over een afstand van 135 km op 68 MHz, geen gemiddelde prestatie op het moment.

Hidetsugu Yagi evenals “zijn” antenne. Bron: Physics World.com
Hun hun uitvinding hebben genoemd, de “golfprojector directionele antenne,” het was onvermijdelijk dat de antenne naar iemand zou worden genoemd. Precies hoe het uitsluitend is gecrediteerd aan Dr. Yagi is een verhaal van wat verraad op Yagi’s deel met een vleugje naiveté op UDA’s. Dr. UDA publiceerde de allereerste Japanse taalpapieren op de antenne, maar om de onbekende redenen, gebruikte Dr. Yagi voor zowel Japanse als Amerikaanse patenten voor de antenne zonder enige vermelding van UDA. Het Japanse octrooi werd toegewezen aan de Marconi-bedrijf in Engeland, terwijl het Amerikaanse Patent naar RCA ging. Zonder enige vermelding van UDA, evenals met Dr. Yagi toert de Engelstalige wereld om “zijn” antenne te bespreken op verschillende conferenties voor radio-engineering, eindigde de antenne die langzaam de “YAGI-antenne” of de “YAGI-array” of de “YAGI-array”.

Ironisch genoeg, dankzij inter-service rivalries, evenals een silo-mentaliteit in Imperial Japan, was het alleen de vangst van een Britse radar in 1942 die in 1942 in de Battle of Singapore is ingesteld, die de inventarisatie van het Japanse leger introduceerde. De Japanse intelligentie-officiers nadenken niet eens aan “Yagi” om een ​​Japanse naam te zijn – ze veronderstelden dat het slechts een codewoord was dat is samengesteld door de Britten.

Parasieten

De belangrijkste kenmerken van de Yagi-UDA-antenne zijn zowel hoge richting als een hoge winst. Mits de waarheid dat de lengte van elk aspect dicht bij sommige fractie van de golflengte van het signaal moet zijn, het is het meest praktisch voor de hogere frequenties, voornamelijk boven 30 MHz. Dat is niet om te verklaren dat het niet kan worden gebruikt voor de langere golflengten, hoewel – veel hams werken de 20 m evenals 40 m bands met een enorme YAGI.

Een YAGI voor de hambands. Let op het aangedreven aspect met feedline, zeven bestuurders, evenals een enkele reflector. Bron: antenne-theory.com
Zoals in het oorspronkelijke ontwerp van Dr. Uda, bestaat een YAGI uit een enkel aangedreven element parallel aan, evenals Coplanar met ten minste twee parasitaire elementen. Een heel kleine stijl is een enkel reflectoraspect gevonden “achter” het aangedreven aspect (ten opzichte van de richting van het radiosignaal), evenals een enkel directeur-aspect voor het aangedreven element. Een praktische antenne heeft waarschijnlijk verschillende bestuurders, hoe meer de strengere de directionaliteit en hoe hoger de winst, tenminste net zo veel als een punt.

Dit biedt Yagis hun karakteristieke uitstraling – een horizontale giek met verschillende aspecten die loodrecht op zijn gerangschikt. Er zijn enkele variaties, van programma – sommige Yagis hebben verschillende reflectoren of hebben een hoekreflectorarrangement. Naast sommige antennes, met name tv-antennes, hebben de parasitaire aspecten in een hoek teruggevonden in plaats van loodrecht op de giek. Bovendien kunnen de aspecten horizontaal of verticaal worden geregeld, afhankelijk vanop de gewenste polarisatie.

Afschuw

Om het ontwerp van Yagi te begrijpen, herinneren zich aan dat een gewone oude dipoolantenne in het vrije gebied een stralingspatroon heeft dat de sterkste breedte is aan de antenne. Dat resulteert in twee enorme lobben van de voorkant en de achterkant van de antenne, met bitsignaal van de uiteinden. Het aangedreven aspect van een YAGI is slechts een dipool met een halve golf, of soms een gevouwen dipool om de impedantie te verhogen. De parasitaire aspectenvorm en direct de bundel die constructieve en destructieve interferentie worden gebruikt.

Zoals Dr. UDA ontdekte, kunnen de parasitaire aspecten inductief of capacitief worden gekoppeld aan het aangedreven element. Inductieve aspecten zijn enigszins langer dan een halve golf, terwijl capacitieve aspecten enigszins korter zijn. De bestuurders zijn allemaal korter dan halfgolf en zijn daarom capacitief gekoppeld, terwijl de reflector langer is, evenals inductief gekoppeld. Het verschil van de perfecte halve golf is weinig – meestal slechts 10% tot 15%.

Constructief evenals destructieve interferentie in een Yagi-antenne. De milieuvriendelijke golf vertegenwoordigt de som van de rode en blauwe golven. Bron: RadartUTORIAL.EU
Zowel de reflector en de directeuren werken door het opnieuw te scherpen uit het aangedreven element. De afstand van de parasitaire aspecten Family-lid van het aangedreven aspect bepaalt de fase van het geradeerde signaal. De reflector, die inductief reactief is, ringt het vermogen 180 ° uit fase met het aangedreven element. De afstand is ingesteld om ervoor te zorgen dat deze destructieve interferentie van de achterkant van de antenne triggert, terwijl het op exact dezelfde tijd bijna in-fase is met het aangedreven signaal van de voorkant van de antenne. Dit resulteert in constructieve interferentie, waardoor de stroom van de voorkant wordt gestimuleerd. Evenzo zijn de capacitief gekoppelde bestuurders op afstand gebonden om ervoor te zorgen dat ze de macht meer of minder in fase in de vooruitrichting van de vooruitgang reling, terwijl ze uit de fase aan de achterkant stralen.

Het resultaat is een sterk geamplificeerd signaal in de richting van de bestuurders, evenals bijna geen achter de reflector. Naast het terugroepen dat de antenne-theorie specificeert dat elk type antenne dat zich verzendt, evenals met exact dezelfde kenmerken. Het maakt niet uit of het aangedreven aspect in een YAGI wordt aangedreven door een 100-watt power-zender die verband houdt met de feedline, of door een paar microwatts die zijn gekozen van een verre tv-toren. De directaliteit en winst zal hetzelfde zijn. Evenals Yagis kunnen opmerkelijke winst hebben – maar liefst 20 dbm wanneer goed is ontworpen.

Zo nuttig als de Yagi-antenne is, is het verre van perfect. Sinds de cruciale grootte, evenals de afstand van de parasitaire elementen, heeft Yagis een relatief smalle bandbreedte. Ook kan de directionaliteit van de antenne een ongemak zijn, waardoor de antenne wordt gedraaid om meer of minder nauwkeurig op de zender of ontvanger te wijzen.

Maar als u een single fart-off-signaal moet trekken, is die directionaliteit precies wat u nodig heeft. De YAGI is een werkpaardantenne, evenals voorzien van het effect dat het heeft gehad, het is hoogstwaarschijnlijk goed, evenals geweldig die velen hebben genomen om naar het te verwijzen als de Yagi-UDA-antenne.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *