Теория антенны Yagi: Основы антенны Яги

Понимание некоторых основ теории антенн Yagi может помочь в их использовании, эксплуатации и проектировании.

В целом теория антенны Яги может быть сложной, но базовое понимание того, как работает антенна Яги, может дать достаточно информации для многих приложений и для основных целей проектирования. При понимании основной теории антенны Яги различные элементы антенны Яги реагируют сложным и взаимосвязанным образом.

Теория антенн Yagi — основы

Одним из основных ключей к пониманию теории Яги является знание фаз токов, протекающих в различных элементах антенны. Паразитные элементы антенны Яги работают, повторно излучая свои сигналы в фазе, несколько отличающейся от фазы ведомого элемента. Таким образом, сигнал усиливается в одних направлениях и подавляется в других. Поскольку дополнительные антенные элементы в Yagi не управляются напрямую, а потребляют мощность от ведомого элемента, эти дополнительные элементы называются паразитными элементами.

Одним из ограничений конструкции антенн Yagi является то, что мощность этих дополнительных элементов не передается напрямую. Соответственно амплитуда и фаза индуцированного тока не могут полностью контролироваться. Это зависит от их длины и расстояния между ними и диполем или ведомым элементом. Это означает, что невозможно получить полную компенсацию в одном направлении. Тем не менее, все еще возможно получить высокую степень усиления в одном направлении и иметь высокий уровень усиления, а также иметь высокую степень подавления в другом, чтобы обеспечить хорошее соотношение фронта к тылу. Антенна Yagi способна обеспечить очень полезные уровни усиления и отношения фронта к тылу.

Для получения необходимого фазового сдвига элемент можно сделать как индуктивным, так и емкостным. Каждый тип реактивного сопротивления имеет различный эффект.

• Индуктивный: если паразитный элемент сделать индуктивным, то обнаружится, что наведенные токи находятся в такой фазе, что они отражают мощность от паразитного элемента. Это заставляет радиочастотную антенну излучать большую мощность в направлении, противоположном этой форме паразитного элемента. Элемент, который делает это, называется отражателем. Элемент можно сделать индуктивным, настроив его ниже резонанса. Это можно сделать, физически добавив некоторую индуктивность в виде катушки или, чаще, сделав ее длиннее резонансной длины. Обычно он делается примерно на 5% длиннее ведомого элемента, поскольку это снижает затраты и сохраняет элемент механически как единое целое, что делает его дешевле и прочнее.
  
  Всегда используется только один отражатель. Добавление дополнительных отражателей не дает заметной разницы.
• Емкостный: если паразитный элемент сделать емкостным, обнаружится, что наведенные токи находятся в такой фазе, что они направляют мощность, излучаемую всей антенной, в направлении паразитного элемента. Элемент, который делает это, называется директором. Его можно сделать емкостным, настроив его выше резонанса. Это можно сделать, физически добавив некоторую емкость к элементу в виде конденсатора или, что чаще всего, сделав его примерно на 5% короче, чем управляемый элемент. Обнаружено, что добавление дополнительных директоров увеличивает направленность антенны, увеличивая коэффициент усиления и уменьшая ширину луча. Длина сменяющих друг друга директоров немного сокращается.

Подводя итог теории директоров и отражателей антенны Yagi: