Антенна Типа Волновой Канал Уда-Яги
Содержание
Конструкции многоэлементных ТВ антенн Волновый Канал
Принцип действия антенны в следующем. Вибратор определенной длины, находящийся в электромагнитном поле сигнала, резонирует на частоте сигнала, и в нем наводится ЭДС. В каждом из пассивных элементов также наводится ЭДС, и они переизлучают вторичные электромагнитные поля.
Радиолюбители, занимающиеся постройкой многоэлементных антенн типа ’’Волновой канал”, конечно, не имеют возможности выполнить даже приблизительную настройку антенны, а большинство из них полагает, что антенна, изготовленная точно по чертежам, должна обеспечивать нормальную работу. К сожалению, дело обстоит совсем наоборот.
Возникновение одного поперечного луча при использовании одного активного вибратора и одного пассивного элемента позволяет предположить, что еще большее усиление может быть достигнуто использованием рефлектора и директора по разные стороны от активного вибратора. В действительности так и есть. Трехэлементная антенна Яги имеет коэффициент усиления, достигающий 6 дБ. В рефлекторе, имеющем длину больше половины длины волны, индуцируется ток, который, в свою очередь, является источником волны, гасящей волну от активного вибратора. Директоры несколько короче, их сопротивление носит емкостной характер, и они должны быть расположены на расстоянии, несколько меньшем половины длины волны, для обеспечения синфазности волн от активного вибратора и от директоров. Коэффициент усиления антенны Яги может быть увеличен путем увеличения количества элементов, однако каждыей новый дополнительный элемент будет вносить все меньший и меньший вклад. Для умеренного количества элементов усиление в прямом направлении пропорционально этому количеству.
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.
Вторая конструкция с уголковым рефлектором похожа на ту, что изображена в начале статьи, только с 12-ю директорами. Она несколько сложнее в изготовлении и под силу более продвинутым DIY-шникам. Входное сопротивление антенны также 300 Ом и она тоже устойчиво работает совместно с антенным усилителем.
- 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
Распределение тока вдоль реального антенного элемента только приблизительно определяется обычным предположением о классической стоячей волне, требующей решения интегрального уравнения Халлена с учетом других проводников. Такой полный точный анализ, учитывая все упомянутые взаимодействия, довольно сложен, и приближения неизбежны на пути к поиску пригодной для использования антенны. Следовательно, эти антенны часто представляют собой эмпирические конструкции, использующие элемент проб и ошибок , часто начиная с существующей конструкции, измененной в соответствии с интуицией. Результат может быть проверен прямым измерением или компьютерным моделированием.
Тот факт , что паразитный элемент участвует не точно резонансный , но несколько короче (или длиннее) , чем 1 / 2 Л изменяет фазу тока элемента по отношению к его возбуждению от ведомого элемента. Так называемый отражатель элемент, будучи больше , чем 1 / 2 Х , имеет индуктивное реактивное сопротивление , которое означает , что фазу его ток отстает от фазы напряжения холостого хода , который будет индуцированным принимаемым полем. Директор элемент, с другой стороны, будучи короче , чем 1 / 2 Л , имеет емкостное сопротивление с фазой напряжения запаздывает , что ток.
«ВОЛНОВО́Й КАНА́Л» (директорная антенна), направленная антенна в виде ряда параллельных линейных электрич. вибраторов, расположенных в одной плоскости вдоль линии, совпадающей с направлением макс. излучения (приёма); разновидность бегущей волны антенны . Иногда «В. к.» называют также антенной Уда – Яги (по имени япон. изобретателей С. Уда и Х. Яги, 1926). В этой антенне (рис.) активный вибратор служит для подвода энергии ВЧ-колебаний; в пассивных вибраторах (т. н. директорах) наводятся (возбуждаются) электрич. токи вследствие пространственной электромагнитной связи между ними и активным вибратором. Длина вибраторов и расстояние между ними в «В. к.» составляет соответственно ок. 0,5 и 0,1–0,3 длины рабочей волны. Фаза токов в рефлекторе и директорах, регулируемая изменением их длины, устанавливается таким образом, что вдоль антенны, в направлении от рефлектора к директорам, образуется бегущая волна . При регулировке антенны директоры укорачивают на 4–10%, а рефлектор удлиняют на 5–10% по сравнению с активным вибратором. Коэф. направленного действия такой антенны достигает 20–30. Антенны типа «В. к.» широко применяют для передачи и приёма в диапазоне метровых и дециметровых волн, в частности для приёма телевизионных программ.
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
В диполе, находящемся в электромагнитном поле, индуцируется ток, амплитуда которого зависит от электрической длины диполя. Часть энергии, излученной одним диполем и перехваченной другим диполем, не имеющим потерь, вновь переизлучается. Таким образом, результирующее поле состоит из поля прямого излучения и поля переизлучения.
- полосы частот, в которой усиление будет больше некоторого условного уровня;
- полосы частот, в которой отношение F/B будет не ниже некоторого заданного уровня;
- полосы частот, в которой коэффициент стоячей волны в питающем тракте будет не больше заданного значения.
Волновой канал (антенна Удо-Яги) 3 элемента на 433 мгц
Сразу оговорюсь: эта инструкция имеет расхождения с идеализированными канонами профессионального антенностроения! Суть ее — дать возможность новичку построить антенну из доступных материалов своими руками с усилением отличным от нуля и увидеть положительный эффект от своей деятельности.
Мы делаем антенну «Волновой канал (антенна Удо-Яги) 3 элемента на 433 мгц». Усиление 3-5 дб. Конструкция придумана не мной, использованы иллюстрации третьих лиц. Здесь я делюсь своим скромным опытом, высказываю свое мнение. Автор не несет ответственности, если материал окажется для Вас бесполезным, либо нанесет какой либо ущерб.
Немного истории:
Итак, материалы и инструменты:
1. Медный одножильный провод сечением 6 кв. мм – около 1,5 м (в магазине берите 2 м).
2. Полипропиленовая водопроводная труба диаметром 20 мм — 500 мм (без армирования, не металлопластик).
3. Полипропиленовая клипса для крепления трубы — 4 шт.
4. Кабель с сопротивлением 50 ом, разъем для Вашей радиостанции.
5. Пластиковые стяжки
6. Дрель, сверла, паяльник, ножовка, напильник, кусачки, нож, маркер, линейка, клей и др. слесарный инструмент и разные мелочи.
Виталий Фенев из «РЭМО» привел данные, согласно которым комнатные ТВ-антенны типа «кольцо» и плоские антенны обычно дают усиление около 3 дБи. Типичный коэффициент усиления комнатной антенны логопериодического типа — 5-6 дБи, а комнатный вариант «волнового канала», как правило, усиливает сигнала на 4—6 дБи. Коэффициент усиления наружных антенн может сильно разниться в зависимости от их размеров, но обычно не превышает 18 дБи. Приведенные выше цифры относятся к пассивным антеннам, не имеющим встроенного усилителя.
По данным Игоря Некрасова из НПП «ОСТ» коэффициент усиления антенн типа «польские сетки» для ДМВ-диапазона равняется 7,5—11,5 дБи. Показатели ЛПА в зависимости от длины и количества элементов составляют от 6 до 11 дБи, а ВК — от 9 до 16 дБи. При использовании в ВК директоров сложной формы (петли, х-образные) можно получить максимальный КУ до 18 дБ. Антенна Харченко (двойной квадрат с рефлектором) обеспечивает показатели в 8—12 дБи.
Антенна Yagi (; Волновой канал; ) для FPV, чертежи, расчет, готовые конструкции
В связи с интересом к данному типу антенн думаю пора открывать отдельную тему.
Предлагаю всем здесь выкладывать свои конструкции Яги-антенн, делиться результатами по полученной дальности управления/приема видео, а также ссылки на готовые антенны в продаже проверенные на практике.
Положительные характеристики Yagi:
- малый вес (упрощает конструкцию треккера если таковой необходим)
- малая парусность, не требуют тяжелого штатива
- возможность варьировать усиление и ширину ДН в зависимости от числа элементов антенны
- возможность установки непосредственно на видео приемнике (в случае 3-4 элементов)
Недостатки:
- необходимость точного изготовления
- сложность расчета
- большие габариты (в случае узконаправленных Yagi)
Для затравки выложу модель 5 элементной антенны посчитанной в программе MMANA и оптимизирована для частоты 1160 МГц (3-й китайский канал), предполагается как замена патч-антенне ближнего боя
Волновой канал
Своим появлением антенна волновой канал обязана японским инженерам-электрикам Синтаро Уда и Хидэцугу Яги, которые изобрели её в 1926 году. Распространённое название устройства в западном варианте состоит из фамилий изобретателей — волновой канал часто называют антенной Яги-Уда или Яги.
Такая популярность обусловлена простотой конструкции, мощным усилением сигнала, хорошая направленность приёма-передачи сигнала, а также небольшие размеры и маленький вес. Антенна Яги способна работать как с короткими диапазонами, так и на более высоких частотах.
Любительское Радио
Сегодня исполняется 90 лет со дня изобретения знаменитой антенны Уда-яги (uda-yagi). Правильный технический термин, именующий эту антенну — волновой канал. В радиолюбительском эфире и жаргоне эта антенна получила название “Яги” или “Яга”. Хотя, реально, изобретением антенны занимались два человека Шинтаро Уда и Хидецугу Яги.
На самом деле, оба человека совсем не специализировались на радио, а просто преподавали физику в Вузах. Как говорит история, Шинтаро Уда предложил добавить к диполю несколько пассивных элементов в направлении излучения. Таким образом, и получился волновой канал. А вот продажей и продвижением модели (получением патентов) уже стал заниматься Хидецугу Яги. Со временем, имя настоящего изобретателя стали забывать, оставляя для простоты только одну фамилию Яги.
«ВОЛНОВО́Й КАНА́Л» (директорная антенна), направленная антенна в виде ряда параллельных линейных электрич. вибраторов, расположенных в одной плоскости вдоль линии, совпадающей с направлением макс. излучения (приёма); разновидность бегущей волны антенны . Иногда «В. к.» называют также антенной Уда – Яги (по имени япон. изобретателей С. Уда и Х. Яги, 1926). В этой антенне (рис.) активный вибратор служит для подвода энергии ВЧ-колебаний; в пассивных вибраторах (т. н. директорах) наводятся (возбуждаются) электрич. токи вследствие пространственной электромагнитной связи между ними и активным вибратором. Длина вибраторов и расстояние между ними в «В. к.» составляет соответственно ок. 0,5 и 0,1–0,3 длины рабочей волны. Фаза токов в рефлекторе и директорах, регулируемая изменением их длины, устанавливается таким образом, что вдоль антенны, в направлении от рефлектора к директорам, образуется бегущая волна . При регулировке антенны директоры укорачивают на 4–10%, а рефлектор удлиняют на 5–10% по сравнению с активным вибратором. Коэф. направленного действия такой антенны достигает 20–30. Антенны типа «В. к.» широко применяют для передачи и приёма в диапазоне метровых и дециметровых волн, в частности для приёма телевизионных программ.
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.
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.
Антенны «волновой канал» широко применяются в качестве приёмных телевизионных, в качестве приёмных и передающих в системах беспроводной передачи данных, в радиолюбительской связи, в прочих системах связи, в радиолокации. Широкому их распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют на диапазонах, начиная с коротких волн, в диапазонах метровых и дециметровых волн и на более высоких частотах.
Антенна «волновой канал» была изобретена в 1926 году Синтаро Уда из Университета Тохоку, расположенного в городе Сендай в Японии, в работе принимал участие также Хидэцугу Яги, его коллега. Яги опубликовал первое описание антенны на английском языке, в связи с чем в западных странах она стала ассоциироваться с его именем. Яги, впрочем, всегда упоминал принципиально важную роль Уда в изобретении антенны, в связи с чем правильное название — «антенна Яги-Уда».
02 Июн 2021 polrostov 681