Уда-Яги

Основы радиолокации

Антенны Яги относятся к продольным излучателям и используют в своем составе элементы, возбуждаемые излучением. Этот тип антенн получил свое название по имени одного из его изобретателей, японского профессора Яги. Иногда используется наименование «антенны Яги-Уда», а в русскоязычных источниках такие антенны называют антеннами типа «волновой канал». Эта конструкция антенн была специально разработана для диапазона радиоволн от высоких частот (ВЧ, HF) до верхней части диапазона очень высоких частот (ОВЧ, UHF). Антенны Яги очень популярны по причине простоты их конструкции и относительно высокого коэффициента усиления. Как правило, их относят к высоконаправленным антеннам. Помимо радио, антенны этого типа применяются и в радиолокации.

Основной элемент Яги имеет три составные части. Длина каждого пассивного элемента отличается от половины длины волны, являющейся резонансной для антенны. Если она больше (обычно на величину около 15 процентов), то такой элемент имеет индуктивные свойства и работает как рефлектор. Если же длина элемента меньше половины длины волны (с шагом 5 процентов), то элемент имеет емкостные свойства и определяется как директор, поскольку он вызывает усиление излучения в направлении от активного вибратора к директору. Для понимания принципа действия рассмотрим резонансный диполь и добавим к нему пассивный элемент, расположив его на небольшом расстоянии. Излучение диполя вызывает возбуждение пассивного элемента, причем с разностью фаз, определяемой расстоянием между ними. Емкостной характер из-за меньшей длины пассивного элемента приводит к дополнительной задержке токов и напряжений в этом элементе и, соответственно, в фазе излучаемого им поля. Поскольку разность фаз соответствует расстоянию между элементами, то оба излучаемых поля (активного и пассивного элементов) синфазны в одном направлении и противофазны в другом направлении. Поскольку амплитуды колебаний в элементах антенны не одинаковы, сумма излучаемых ими полей увеличивается в одном направлении и уменьшается в другом.

Теория антенн; антенна Яги-Уда

За последние несколько десятилетий антенна Яги-Уда является наиболее часто используемым типом антенны для приема ТВ. Это самый популярный и простой в использовании тип антенны с лучшими характеристиками, который славится своим высоким усилением и направленностью

На рисунке изображена четкая форма антенны Яги-Уда. Центральная стержневидная структура, на которой установлены элементы, называется стрелой . Элемент, к которому присоединена толстая черная головка, является ведомым элементом, к которому внутренняя линия электропередачи подключена через этот черный стержень. Единственный элемент, присутствующий в задней части ведомого элемента, является отражателем , который отражает всю энергию в направлении диаграммы направленности. Другими элементами перед ведомым элементом являются направляющие, которые направляют луч в нужном направлении.

Система из двух диполей

Необходимо иметь в виду, что приближение пассивного элемента к активному изменяет сопротивление излучения последнего Rизл и, следовательно, его входное сопротивление RA . Влияние сближения диполей на входное сопротивление показано на рис. 5.87. Отметим, что приведенные данные соответствуют оптимальной длине пассивного элемента. Одновременное использование двух пассивных элементов — и директора, и рефлектора — в еще большей степени скажется на изменении входного сопротивления вибратора.

Так как длина директора несколько меньше половины длины волны, то его можно рассматривать как емкостный контур, в котором ток опережает напряжение. Рефлектор же несколько длиннее половины длины волны и поэтому его можно рассматривать как индуктивный контур, в котором ток отстает от напряжения.

Уда-Яги

  • Прежде всего, Yagi-Uda — это не просто конструкция антенны, это — очень большой класс антенн, включающий в себя огромное число подклассов и несметное количество практических конструкций. Волновой канал может быть как узкополосный, так и широкополосный, иметь совершенно различное входное сопротивление и при этом содержать разное число элементов. Обычно, при прочих равных условиях, более длинная антенна, с бóльшим числом элементов имеет бóльшее усиление.
  • Некоторые путают волновой канал и логопериодическую антенну. Ну а какая разница? И тут и там такой себе «ёршик на палке». На самом деле разница огромна. Логопериодическая антенна относится к совершенно другому классу сверхширокополосных антенн и ей у нас посвящена отдельная статья.
  • Представленный на нашем сайте калькулятор Yagi-Uda конструкции DL6WU рассчитывает узкополосную антенну подкласса Long-Yagi с входным сопротивлением 200 Ом, которая была специально разработана для любительской УКВ радиосвязи. Очевидно, что такая антенна совершенно не пригодна для приема DVB-T2.
  • Для приема цифрового телевидения нам потребуется широкополосная Yagi-Uda, перекрывающая по критерию КСВ

Директоры и элементы рефлектора антенны сделаны из дюралюминиевых трубок диаметром 6 мм, для изготовления вибратора используется трубка диаметров 8 мм. Бум и уголковый рефлектор изготовлены из дюралевого профиля 15х15 мм. Элементы антенны не изолированы от бума, при этом бум монтируется на металлическую заземленную мачту, что позволяет защититься от атмосферной статики. В этом преимущество данной конструкции перед предыдущей. Вибратор крепится на нижнюю грань стрелы, директоры и элементы рефлектора запрессовываются внутри бума. Оси директоров смещены вверх относительно оси стрелы на 3,5 мм (или 4мм от верхней грани бума до оси директора), в результате чего они фактически находятся внутри бума непосредственно по его верхней гранью. Это если антенна расположена так как на фото и чертеже, конечно же ее можно и развернуть на 180° относительно оси стрелы. Конструктивные размеры антенны можно видеть на следующем изображении:

Яги впервые широко использовался во время Второй мировой войны для бортовых радаров из-за своей простоты и направленности. Несмотря на то, что он был изобретен в Японии, многие японские инженеры-радары не знали о конструкции до самого конца войны, отчасти из-за соперничества между армией и флотом. Японские военные власти впервые узнали об этой технологии после битвы за Сингапур, когда они захватили записи британского радарного техника, в которых упоминалась «антенна яги». Офицеры японской разведки даже не осознавали, что Яги было японским именем в этом контексте. На вопрос техник сказал, что это антенна, названная в честь японского профессора.

Удобно, что дипольные паразитные элементы имеют узел (точку нулевого высокочастотного напряжения ) в их центре, поэтому их можно прикрепить к проводящей металлической опоре в этой точке без необходимости изоляции, не нарушая их электрическую работу. Они, как правило , болты или приварены к центральной штанге поддержки антенны. Ведомый элемент подается по центру, поэтому две его половины должны быть изолированы там, где их поддерживает стрела.

Антенна Уда-Яги

антенна типа “волновой канал” — антенна типа “волновой канал” директорная антенна Называется антенной Яги Уда по имени японских изобретателей, впервые описавших ее. Антенна типа “волновой канал” состоит из одного активного полуволнового вибратора и… … Справочник технического переводчика

Зеркальная антенна — Зеркальная антенна антенна, у которой электромагнитное поле в раскрыве образуется за счет отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального зеркала (рефлектора). В качестве источника волны обычно выступает небольшой … Википедия

Уда-Яги

Если мы заменим сложный рефлектор на один резонансный, длиной 1,68 м (файл …\FM\FM5_75Yagi_1R.gaa), то на согласование и полосу по КСВ75 это почти не повлияет. Но зато F/B в участке 88 – 100 МГц снизится до 11 … 12 дБ. Это понятно: не может одна трубка обеспечить хорошее отражение в столь широкой полосе частот.

Еще одна распространенная задача, где может потребоваться широкая полоса – внешняя антенна для сотовых телефонов стандартов CDMA и GSM900. Требуемое перекрытие от 824 до 965 МГц (п. 12.1.1). В отличие от приемных вещательных антенн здесь нужна и работа на передачу, поэтому требуется лучшее согласование, т.е. более низкий КСВ в рабочей полосе.
Рис. 13.2.7.

Самый примитивный вариант антенны волновой канал, который состоит из трёх поперечных элементов, имеет усиление сигнала 5—6 дБ. Яги с шестью поперечинами способна выдавать усиление до 9 дБ, а если на антенне предусмотрено 10 элементов, то можно получить 11 дБ. В антеннах с большим количеством директоров (15 и более) усиление повышается приблизительно на 2 дБ с каждым дополнительным элементом.

Массовое использование волновой канал получил только во времена Второй мировой войны. Благодаря примитивности и направленному действию антенна успешно применялась в радарах ПВО. В гражданских целях Яги-Уда широко распространена в телевидении, приёмном и передающем радиовещании, а также других системах связи.

Архив файлов присутствует.
P.S. Рекомендации и критика приветствуется.
P.S. Источники: Хныков, Москатов, Старичек.
P.S. Не профессионал, не програмист, не электронщик, просто интересующийся, иногда паяю.
P.S. Да просто, да примитивно, будем учиться.
Спасибо.
file_xls.xls info_1.pdf Simple-Tor-Calculation.zip Simple-Tor-Calculation1.zip

Помогите рассчитать ток во всей цепи устройства. Желательно с пояснениями, хотя бы примерными. Я совсем еще новичок. Нужно рассчитать ток и подобрать трансформатор. В ссылке снизу устройство, которое решил собрать. Собираю на LM324
https://www.radiokot.ru/circuit/analog/home/01/

Излучение активного диполя (красного цвета) возбуждает ток в пассивном директоре, который переизлучает волну (синего цвета), имеющую конкретный сдвиг фазы (см. пояснение в тексте). В результате суммарное излучение активного вибратора и директора (зелёного цвета) в направлении рефлектора складывается в противофазе, а в направлении директора — в фазе, что приводит ослаблению излучения в направлении рефлектора и его усилению в направлении директора.

Первая деталь это отражатель сигнала. Устройство представляет из себя подобие отражателя к параболическим антенам и отражает волны на антенну тем самым увеличивая качество и дальность приёма сигнала. Я покупал этот отражатель уже давно и пару раз он помогал мне поиметь более стабильный сигнал там где без отражателя антенки уже ловили плохо. Но в целом его эффективность я бы оценил на троечку, так как усиление сигнала с ним на мой взгляд улучшается примерно на процентов 5 максимум 10. а учитывая что он узконаправлен вперед при улете дрона в бок или за отражатель назад, его действие даже становилось противоположным сигнал гася. Но учитывая что цена его маленькая и всё же эффект есть — считаю его полезным.

Трёхэлементный волновой канал имеет усиление около 5—6 dBd, шестиэлементный — около 9 dBd , десятиэлементный — около 11 dBd . Для длинных (более 15 элементов) антенн можно считать, что усиление увеличивается примерно на 2,2 dB на каждое удвоение длины антенны. Антенна обладает высоким коэффициентом направленного действия, при этом достаточно проста, имеет относительно небольшую массу, а отсутствие сплошных поверхностей обеспечивает малую парусность.

Антенна состоит из расположенных на траве́рсе (на рисунке — Т) активного (A) и ряда пассивных вибраторов — рефлекторов (R), расположенных относительно направления излучения за активным вибратором, а также директоров (D), расположенных перед активным вибратором. Чаще всего применяется один рефлектор, число директоров меняется от нуля до десятков. Активный вибратор имеет длину около полуволны ( 0,5 λ ), рефлектор — длину, немного большую 0,5 λ , а директоры имеют длину, меньшую 0,5 λ . Расстояния от активного вибратора до рефлектора и до первого директора составляют около 0,25 λ .

Точно определить, в каких случаях достаточно пассивной антенны, а когда потребуется усилитель, можно только путем экспериментов или замеров, однако есть общие закономерности. В НПП «ОСТ» рекомендуют в загородных домохозяйствах устанавливать наружные антенны с усилителем. Причем чем дальше от ретранслятора находится дом, тем выше должен быть коэффициент усиления. Например, КУ встроенного усилителя достаточно на уровне 18—22 дБи, главное, чтобы он был хорошо согласован с антенной и имел небольшой коэффициент шума, не более 2—2,5дБ. Чем ближе к городу, тем выше требования к нагрузочной способности встроенного усилителя, которую косвенно можно оценить по заявленному потреблению. У мощного усилителя потребление должно быть в районе 30—45 мА, а не 10—20 мА.

Директор по продажам «РЭМО» Виталий Фенев отмечает, что логопериодические антенны обладают более стабильными характеристиками во всем рабочем диапазоне по сравнению с другими типами антенн, причем это касается не только коэффициента усиления. Пользователь форума «Теле-Спутника» под ником Valeri 4024 добавил, что ему нравится логопериодика из-за простого согласования с кабелем, не требующего дополнительных устройств.

Антенна Яги – Уда — Yagi–Uda antenna

Хотя приведенное выше качественное объяснение полезно для понимания того, как паразитные элементы могут усиливать излучение ведомых элементов в одном направлении за счет другого, используемые допущения довольно неточны. Поскольку так называемый рефлектор, более длинный паразитный элемент, имеет ток, фаза которого отстает от фазы ведомого элемента, можно ожидать, что направленность будет в направлении рефлектора, противоположном фактической диаграмме направленности антенны Яги-Уда. . Фактически, это было бы так, если бы мы построили фазированную решетку с довольно близко расположенными элементами, все управляемые напряжением в фазе, как мы утверждали.

Антенна Яги-Уда состоит из ряда параллельных тонких стержневых элементов в линию, обычно длиной в полуволны, обычно поддерживаемых на перпендикулярной перекладине или «стреле» вдоль их центров. [2] Есть сингл ведомый элемент в центре (состоящий из двух стержней, каждый из которых подключен к одной стороне линии передачи), и переменное количество паразитические элементы, один отражатель с одной стороны и, возможно, один или несколько директора с другой стороны. [2] [3] [4] Паразитные элементы не имеют электрического соединения с трансивером и служат пассивные радиаторы, переизлучая радиоволны, чтобы изменить диаграмма направленности. [2] Типичные расстояния между элементами варьируются от примерно 1 ⁄10 к 1 ⁄4 длины волны, в зависимости от конкретной конструкции. Направляющие немного короче ведомого элемента, а рефлектор (-ы) немного длиннее. [4] В диаграмма направленности однонаправлен, с главная доля по оси, перпендикулярной элементам в плоскости элементов, с торцов с направляющими. [3]

Трёхэлементный волновой канал имеет усиление около 5—6 dBd, шестиэлементный — около 9 dBd , десятиэлементный — около 11 dBd . Для длинных (более 15 элементов) антенн можно считать, что усиление увеличивается примерно на 2,2 dB на каждое удвоение длины антенны. Антенна обладает высоким коэффициентом направленного действия, при этом достаточно проста, имеет относительно небольшую массу, а отсутствие сплошных поверхностей обеспечивает малую парусность.

Антенна «волновой канал», известная также как антенна Яги-Уда, или антенна Яги (англ. Yagi antenna ), — антенна, состоящая из расположенных вдоль линии излучения параллельно друг другу активного и нескольких пассивных вибраторов. Волновой канал относится к классу антенн бегущей волны. В советской литературе применялось название «волновой канал», которое и осталось распространённым в русскоязычной литературе; в англоязычной литературе используют названия по именам изобретателей.

Конструкция антенны Uda-Yagi


В далеком 1926 году два японских изобретателя Хидецугу Яги и Шинтаро Уда представили схему изобретенной ими антенны. За рубежом ей дали название в честь японских конструкторов, то есть Уда-Яги. Для советских пользователей она стала известна под именем «волновой канал». В наше время, несмотря на влияние Запада, в России используется старое названия антенны.

Главными достоинствами данного типа антенны является высокий коэффициент усиления приема, но, к сожалению, он зависит от длины бума, что вынуждает его удлинять для улучшения сигнала. Плюсом антенны выступает легкость ее собственноручного изготовления, что часто является решающим фактором при выборе той или иной антенны. Также стоит помнить о простоте конструкции антенны Уда-Яги, то есть в изготовлении данной антенны у вас проблем не должно быть. Стоит добавить, что данный вид антенны имеет малую парусность и небольшой вес, но эти достоинства нивелируются при приеме высоких частот. А на частотах СВЧ недостатки антенны проявляются в том, что она требует очень тонкой и сложной для обычного пользователя настройки.

Вам может понравиться =>  Сколько Стипендия У Ребенка Инвалида В Спб В Вузн
Adblock
detector