Czym jest antena Yagi? Kompleksowy przewodnik

Anteny są niezbędnymi elementami systemu komunikacji co1TP14. Są one odpowiedzialne za bezprzewodowe przesyłanie i odbieranie sygnałów w szerokim zakresie operacji. W zależności od kształtu, rozmiaru i właściwości elektromagnetycznych anteny można podzielić na kilka typów. Wśród tych różnych typów anten, antena Yagi odgrywa kluczową rolę w telekomunikacji. W tym artykule zbadamy, jak działają anteny Yagi, rozumiejąc ich konstrukcję, historię i czynniki wpływające na ich wydajność. Na koniec zbadamy niektóre z szeroko stosowanych zastosowań anten Yagi w różnych bezprzewodowych systemach telekomunikacyjnych.

Tło historyczne

Antena Yagi jest antena kierunkowa która została wprowadzona przez dwóch japońskich naukowców w 1926 roku. Naukowcy, którzy wynaleźli antenę Yagi-Uda to Shintaro Uda i jego przełożony Hidetsugu Yagi. Shintaro był odpowiedzialny za sformułowanie teorii stojącej za anteną, podczas gdy Yagi pomógł mu spopularyzować jego pomysły w globalnej społeczności. Najstarsze zastosowanie anten Yagi-Uda obejmowało systemy radarowe używane podczas II wojny światowej. Jednak wraz z końcem wojny światowej zaczęto ich używać jako domowych anten telewizyjnych.

Wraz z postępem technologicznym i upływem czasu, początkowy projekt anteny Yagi-Uda został zoptymalizowany i zmodyfikowany, aby zaspokoić pojawiające się wymagania aplikacji. Z biegiem lat anteny Yagi-Uda podbiły wiele dziedzin zastosowań, w tym telekomunikację satelitarną, dzięki swojej prostej i eleganckiej konstrukcji. Oprócz komunikacji satelitarnej i jako anteny telewizji domowej, są one również wykorzystywane w przemyśle wydobywczym, amatorskich stacjach radiowych i stacjonarnych centrach odbioru telefonii komórkowej.

Zrozumienie projektu

Projektowanie anten jest rozumiane poprzez ocenę różnych właściwości elektrycznych i magnetycznych ich konstrukcji. Jeśli chodzi o antenę Yagi-Uda, składa się ona z trzech głównych elementów, a mianowicie,

• Element napędzający: Ten element jest odpowiedzialny za dostarczanie prądu zasilającego do pozostałych elementów anteny. Długość elementu napędzającego zależy od częstotliwości roboczej anteny.

• Reflektor: Elementy te są odpowiedzialne za łagodzenie powstawania listków bocznych we wzorze promieniowania anteny. Wzór promieniowania anteny jest obrazem zasięgu osiągniętego przez transmisję antenową i charakteryzuje się głównym płatem i płatami bocznymi. Płat główny przenosi większość energii, podczas gdy płaty boczne przenoszą mniej energii lub promieniowanie rozproszone. Dlatego też elementy odbłyśnika są ważnym elementem w konstrukcji anteny Yagi-Uda. Zwykle długość reflektora wynosi około 5% długości elementu napędzającego umieszczonego na najbardziej wysuniętym do tyłu końcu anteny.

• Dyrektorzy: Elementy te są odpowiedzialne za kierowanie sygnału lub wzorca promieniowania elektromagnetycznego w danym kierunku.

Ponadto, jeśli chodzi o materiały używane do produkcji anten, anteny Yagi-Uda są produkowane głównie przy użyciu materiałów takich jak aluminium, miedź i stal nierdzewna, gdzie preferowana jest wysoka trwałość. Włókno szklane to kolejny rodzaj materiału szeroko stosowanego do produkcji anten Yagi-Uda. Na koniec określiliśmy elementy anteny Yagi-Uda, ich rozmiary i inne czynniki, takie jak liczba direktorów i odstępy między direktorami w zależności od zakresu częstotliwości roboczych i zastosowania.

Jak działa antena Yagi?

Omówiliśmy ważne aspekty konstrukcyjne anteny Yagi-Uda w poprzedniej sekcji, teraz omówmy zasadę działania anteny Yagi-Uda. Elementy anteny są umieszczone na pasywnej strukturze znanej jako wysięgnik. Tylny koniec składa się z reflektorów, które są metalowymi prętami. Odbłyśniki te w połączeniu z direktorami zapewniają kierunkowy wzór promieniowania. Element napędzający jest jedynym aktywnym składnikiem anteny, zwykle umieszczonym w postaci złożonego dipola.

Anteny Yagi-Uda są uważane za anteny kierunkowe o dużym zysku, gdzie typowy zysk anteny Yagi-Uda wynosi około 10-14dBi. Anteny Yagi-Uda są jednak uważane za urządzenia wrażliwe na częstotliwość, a ich konstrukcja zależy od wymaganego zakresu częstotliwości roboczych. Co więcej, szerokość pasma osiągalna za pomocą anteny Yagi-Uda jest wąska w porównaniu z innymi typami anten. W porównaniu z innymi typami anten, takimi jak anteny patch i spiralne, anteny Yagi-Uda mają wyższy zysk i kierunkowość.

Czynniki wpływające na wydajność

Omówmy teraz niektóre czynniki wpływające na wydajność anteny Yagi-Uda. Wydajność tych anten zależy od następujących czynników:

• Częstotliwość działania: Kiedy projektujemy antenę Yagi-Uda, będzie ona działać na określonej częstotliwości w zależności od parametrów projektowych, takich jak rozstaw reflektora i direktora, długość i rozmiar. Dlatego częstotliwość pracy powinna być optymalna, aby osiągnąć najlepszą wydajność.

• Długość i odstępy między elementami: Jak wspomniano wcześniej, rozstaw i długość elementów w konstrukcji anteny mogą wpływać na jej zysk i kierunkowość.

• Czynniki środowiskowe: Wszyscy mogliśmy tego doświadczyć, używając anten Yagi-Uda jako domowych anten telewizyjnych. Poważne warunki środowiskowe mogą wpływać na działanie anteny, w tym przeszkody i zakłócenia elektromagnetyczne.

• Uwagi dotyczące montażu i orientacji: Prawidłowa wysokość montażu i orientacja są ważne, ponieważ wpływają na wydajność anten Yagi-Uda.

Zastosowania anteny Yagi

Anteny Yagi-Uda są szeroko stosowane w następujących aplikacjach:

• Są one stosowane w bezprzewodowych systemach telekomunikacyjnych co1TP14 jako stacje bazowe telefonii komórkowej i do ustanawiania połączeń punkt-punkt communication o wysokiej kierunkowości.

• Anteny Yagi-Uda są szeroko stosowane w transmisji telewizyjnej i radiowej. Są również popularne wśród radioamatorów.

• Popularnym zastosowaniem anten Yagi-Uda jest wykorzystanie ich do wdrażania połączeń Wi-F dalekiego zasięgu.

• Aplikacje nadawcze: Dzięki wysokiemu zyskowi i kierunkowości anteny Yagi-Uda są również popularne w różnych zastosowaniach nadawczych.

Zalety i ograniczenia anteny Yagi

Anteny Yagi-Uda są klasyfikowane jako anteny o wysokim zysku i anteny kierunkowe. Odpowiednio, Zalety anten Yagi-Uda można zidentyfikować w następujący sposób:

• Wysoki zysk

• Wysoka kierunkowość

• Prosta konstrukcja, a tym samym niski koszt w porównaniu z zaawansowanymi typami anten, takimi jak anteny patch

Pomimo swoich zalet, anteny Yagi mają pewne ograniczenia. Ograniczenia te obejmują:

• Wąskie pasmo, które ogranicza zakres częstotliwości roboczych

• Ich konstrukcja jest podatna na zakłócenia

• W projektach, które wymagają dookólnego zasięgu, anteny Yagi-Uda mogą nie być idealnym rozwiązaniem dla danego zastosowania

Praktyczne aspekty instalacji

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę pewne praktyczne względy podczas instalacji i konserwacji anteny w aplikacji. Antena Yagi-Uda oferuje różne opcje montażu, takie jak:

• Dach
• Maszt
• Konfiguracje przenośne

Możesz wybrać idealną opcję montażu w zależności od wymagań aplikacji.
Podczas korzystania z anten Yagi-Uda w swoich zastosowaniach należy bezwzględnie przestrzegać obowiązujących w danym kraju przepisów i regulacji.

Wnioski

W tym artykule zbadaliśmy konstrukcję i zasadę działania anten Yagi-Uda. Ponadto omówiliśmy szeroko stosowane zastosowania anten Yagi. Ten artykuł może służyć jako przewodnik referencyjny przy rozważaniu anteny Yagi do danego zastosowania.