Źródło zdjęcia: Raysonho @ Open Grid Scheduler / Silnik sieciowy, YagiAntena, CC0 1.0
Punkty do dyskusji
- Wprowadzenie
- Użycie anteny Yagi uda
- Elementy typowej anteny Yagi Uda
- Konstrukcja anteny yagi uda
- Konstrukcja anteny Yagi Uda
- Wzór promieniowania anteny Yagi uda
- Kilka problemów matematycznych związanych z anteną Yagi-Uda
Wprowadzenie
Aby zdefiniować antenę Yagi-Uda, powinniśmy znać właściwą definicję anteny. Zgodnie z definicjami anten standardu IEEE: „Antena jest środkiem do wypromieniowywania lub odbierania fal radiowych”.
Antena yagi-uda jest w zasadzie szeregiem dipoli prostoliniowych z elementem zasilającym i innymi elementami pasożytniczymi. Można go opisać jako sieć końcową, co oznacza, że jest to zestaw anten połączonych wewnętrznie, a cała jednostka funkcjonuje jako pojedyncza antena.
Rysunek typowej anteny Yagi,
Źródło obrazu - autor nieznany, autor nieznany, Antena telewizyjna Yagi 1954, oznaczony jako domena publiczna, więcej informacji na ten temat Wikimedia Commons
Antena Yagi Uda jest bardzo realistyczną anteną dla domeny wysokich częstotliwości, ponieważ działa w dziedzinie wysokich częstotliwości w domenie ultra-wysokich częstotliwości.
Profesor S. Uda i profesor H. Yagi z Tohoku Imperial University w Japonii jako pierwsi opisali ten typ działania anteny. Antena jest często przerywana jako „Antena Yagi”.
Co to jest antena tubowa? Sprawdzić tutaj!
Użycie anteny yagi uda || Zastosowania anteny yagi uda
Antena Yagi jest jedną z powszechnie stosowanych anten. Ze względu na wysoką kierunkowość był używany jako anteny telewizyjne w niezliczonych domach. Wielu czytelników rozpoznałoby to po prostu widząc zdjęcie. Ma zastosowanie w radiach amatorskich, w polach radarów, w satelitach i zastosowaniach RFID.
Nowoczesna antena wysokiej częstotliwości yagi-Uda, stosowana w telewizji,
Źródło obrazu - Tennen-Gaz, Antena telewizyjna UHF 001, CC BY-SA 3.0
Elementy typowej anteny Yagi Uda
Jak wspomniano wcześniej, typowa antena Yagi Uda składa się z szeregu małych anten i ma jeden element do dostarczania energii, a inne są pasożytnicze.
Najczęściej używanym elementem zasilającym anteny yagi uda jest składany dipol. Grzejnik jest specjalnie skonstruowany do działania układu czołowego. Elementy pasożytnicze na przedniej belce działają jak kierunki, a elementy na tylnej belce działają jak reflektory. To kończy antenę.
Cienkie pręty są wyrównane na poprzeczce z ich środkami. Jest jeden element napędzany, kilka elementów pasożytniczych, reflektor i jeden lub więcej reżyserów. Jak sama nazwa wskazuje, elementy pasożytnicze nie są fizycznie połączone z transceiverem i działają jako pasywne radiatory. Emitują fale radiowe, co dodatkowo wpływa na wzór promieniowania. Odległość między dwoma prętami zależy od długości fali sygnału. Zazwyczaj odległość zmienia się od jednej dziesiątej do jednej czwartej długości fali.
Rozmiar reżyserów jest na ogół krótszy niż element napędzany, który jest również bardziej zwięzły niż odbłyśnik.
Zysk anteny yagi uda zależy od liczby obecnych elementów pasożytniczych. Zwiększenie liczby elementów pasożytniczych zwiększa całkowity zysk anteny. Dlatego w antenie yagi-uda jest wielu reżyserów. Ponieważ odbłyśnik ma znikomy wpływ na zysk anteny, w antenie jest tylko jeden reflektor.
Konstrukcja anteny yagi uda
Omówimy budowę kilku części anteny yagi uda. Stawki są - element napędzany, reżyser i reflektor.
- Reżyseria: Jest to najkrótszy element anteny yagi uda. Ta część jest skierowana do źródła odbiorczego. Długość detektorów zależy od odległości między szczegółami i długości fali sygnałów. Zysk anteny yagi uda ma związek z długością anteny. Długość anteny również wzrasta wraz ze wzrostem liczby reżyserów.
- Element napędzany: Jest to element, który ma punkt zasilania energią. Przetwornik jest połączony z tym elementem poprzez punkt zasilania. Punkt podawania zwykle znajduje się w środku elementu. Długość części to połowa długości fali.
- Reflektory: Jest to pojedyncza jednostka i zbudowana na końcu szyku antenowego tuż za napędzanym elementem. Ma największą długość wśród elementów pasożytniczych. Rozstaw reflektorów zależy od długości fali, szerokości wiązki i wzmocnienia anteny yagi uda. Częstotliwość rezonansowa reflektora jest na ogół niższa.
Jak linie transmisyjne są powiązane z antenami? Wiedzieć - Kliknij tutaj!
Działanie anteny yagi uda
Zwróćmy uwagę na działanie i działanie anteny yagi uda. Załóżmy typową antenę yagi uda z reflektorem, z elementem napędzanym i pojedynczym reżyserem.
Jak wspomniano wcześniej, długość elementu napędowego jest równa połowie dipola i jest bezpośrednio związana z energią elektryczną. Dostarcza energię do całej anteny, ponieważ ma punkt zasilania, a wszystkie inne pasożytnicze elementy są wewnętrznie powiązane z tym elementem.
Teraz przyjmijmy, że elementy pasożytnicze (zarówno reflektory, jak i direktory) stanowią ogólny element dipolowy o mierzalnej średnicy i zasilany w środku przez zwarcie. Teoria linii przesyłowych mówi, że zwarcie może odbijać moc pod kątem 180 stopni.
Części typowej anteny yagi-uda,
A - element napędzany, R - reflektor, D - reżyser,
Credit Image - Sankeytm, Element Yagi 3, CC BY-SA 3.0
Zatem operacja może być zaprojektowana jako mieszanie elementu dipolowego odbiornika mocy, który odbiera moc i wysyła ją do dopasowanego obciążenia, oraz elementu dipolowego nadajnika mocy, który przesyła moc do układu anteny.
Teraz, w jednej chwili, jeśli odbierana i wysyłana moc są przesunięte w fazie o 180 stopni, wynikiem będzie zero napięcia. To oznacza zwarcie dioda w punkcie podawania. Dlatego moc promieniowana jest wygaszona o 180 stopni wraz z falami padającymi.
Pasożytnicze elementy anteny są krótsze niż ½λ. Odbłyśnik jest dłuższy niż ½λ i generalnie opóźnia fazę napięcia otwartego obwodu. Przychodzący sygnał generuje napięcie. Reżyser jest też niższy od ½λ. Opóźnia napięcie w stosunku do prądu.
Konstrukcja anteny Yagi Uda
W przeciwieństwie do anteny tubowej, nie ma twardych i szybkich zasad projektowania anteny yagi-uda. Istnieją pewne krytyczne parametry fizyczne, które się temu opierają. Niektóre parametry są następujące -
- „Długość elementu i odległość między nimi”.
- Pomiar prętów lub średnicy prętów.
- Niektóre krytyczne parametry, takie jak - Wzmocnienie i rezystancja wejściowa.
Chociaż istnieje kilka metod analizy i obliczeń, aby znaleźć pożądane wyniki. W przypadku n-elementowej anteny yagi uda jest do rozważenia 2n-1 liczb parametrów.
Analiza rozkładu prądu odbywa się poprzez rozwiązanie „równania całkowego Hallena”. Uwzględnia się również założenie klasycznej fali stojącej i stan innych przewodników. ten metoda analizy jest skomplikowany i wymaga dokładnych wyników, chociaż do jego ukończenia konieczne są pewne istotne przybliżenia.
Zaprojektowane anteny poddawane są dalszym modyfikacjom metodą prób i błędów. Czasami antena zaczyna się od projektu i kończy się na innym po pewnych modyfikacjach w procesie. Obecnie symulacja komputerowa pomaga projektantom/inżynierom sprawdzić wynik.
Charakterystyka promieniowania anteny Yagi Uda
Wzorzec promieniowania to kątowa zależność siły fal radiowych z dowolnego źródła elektromagnetycznego. Poniższy obrazek przedstawia wzór promieniowania anteny yagi uda.
Zalety yagi uda Antenna || Wady anteny yagi uda
Antena yagi uda ma zarówno zalety, jak i wady. Ale nie ma wątpliwości, że ta antena wprowadziła drastyczne zmiany w dziedzinie anten komercyjnych. Ma największą popularność jako anteny telewizyjne ze względu na dużą przepustowość. Omówmy niektóre z jego zalet.
Zalety anteny yagi uda
- Antena Yagi uda ma przyzwoity zysk na poziomie 7 dB, co jest wystarczające do jej zastosowań.
- Zestaw anten Yagi uda jest typem anteny kierunkowej.
- Ten typ anten nadaje się do zastosowań w zakresie od wysokich częstotliwości do ultra-wysokiego zakresu częstotliwości.
- Te anteny mają regulowany współczynnik od do potwierdzenia.
Omówmy kilka wad anteny yagi uda.
Wady anteny yagi uda
- Chociaż zastosowania anten yagi uda są odpowiednie dla wzmocnienia anteny, zysk nie jest zbyt duży w porównaniu do innych typów anten.
- Projektowanie wymaga dużej liczby elementów.
- Jakiekolwiek uszkodzenie elementów pasożytniczych prowadzi do dysfunkcji całej anteny.
- Rozmiar jest dość duży, dlatego w dzisiejszych czasach anteny nie są używane przez ludzi.
Kilka problemów matematycznych związanych z anteną Yagi Uda
1. Zaprojektuj antenę yagi uda z następującymi specyfikacjami. Kierunkowość: Względna dipola ½λ i usytuowana na tym samym poziomie. Wielkość: 9.2 dB. f0 = 50.1 MHz. Pożądana średnica pasożytniczych prętów: 2.54 cm. Żądana średnica metalowego wysięgnika nośnego: 5.1 cm. Znajdź odstępy między elementami, długości i długość całej tablicy.
Rozwiązanie:
Częstotliwość pracy podano jako 50.1 MHz. Długość fali wynosi λ = 5.988 m.
Pożądaną średnicę pasożytniczych prętów podaje się jako d = 2.54 cm.
Dlatego d / λ = 2.54 / 598.8
Lub d / λ = 4.24 x 10-3
Żądana średnica metalowego wysięgnika podpierającego to D = 5.1 cm.
Dlatego D / λ = 5.1 / 598.8
Lub D / λ = 8.52 x 10-3
Musimy użyć wykresu, który daje nam „zoptymalizowane nieskompresowane długości pasożytniczych elementów anteny yagi-uda”. Korzystając z tego wykresu, możemy zrozumieć, że pożądany układ anten miałby w sumie pięć elementów (jeden element napędzany, jeden reflektor i trzech reżyserów).
Druga kolumna wykresu podaje nam optymalną długość nieskompresowaną dla wartości d / λ = 0.0085.
l1 = 0.482λ
l3 = 0.428λ
l4 = 0.424λ
l5 = 0.428λ
Całkowita długość anteny będzie wynosić L = (0.6 + 0.2) λ = 0.8λ. Odstęp lub odległość między pasożytniczymi kierownicami będzie wynosić 0.2 λ, a odstęp między reflektorem będzie taki sam, czyli 0.2 λ.
Cześć, jestem Sudipta Roy. Zrobiłem B. Tech w elektronice. Jestem entuzjastą elektroniki i obecnie zajmuję się dziedziną elektroniki i komunikacji. Interesuję się nowoczesnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Moje teksty skupiają się na dostarczaniu dokładnych i aktualnych danych wszystkim uczniom. Pomaganie komuś w zdobywaniu wiedzy sprawia mi ogromną przyjemność.
Połączmy się poprzez LinkedIn –
