O que é a antena Yagi Uda: 7 respostas que você deve saber

Crédito da imagem: Raysonho @ Open Grid Scheduler / Grid EngineYagiAntenaCC0 1.0

Pontos para discussão

  • Introdução
  • Uso de antena Yagi uda
  • Elementos de uma antena Yagi Uda típica
  • Construção da antena Yagi uda
  • Projeto da antena Yagi Uda
  • Padrão de radiação da antena Yagi uda
  • Poucos problemas matemáticos relacionados à antena Yagi-Uda

Introdução

Para definir uma antena Yagi-Uda, devemos saber a definição adequada da antena. De acordo com as definições padrão IEEE de antenas, “Uma antena é um meio para irradiar ou receber ondas de rádio”.

Uma antena yagi-uda é basicamente uma matriz de dipolos retilíneos com um elemento de alimentação e outros elementos parasitas. Ele pode ser descrito como um arranjo final, o que significa que o arranjo é um conjunto de antenas conectadas internamente e a unidade total funciona como uma única antena.

Antena Yagi Uda

Desenho de uma antena Yagi típica,

Crédito da imagem - Autor desconhecido Autor desconhecido, Antena de TV Yagi 1954, marcado como domínio público, mais detalhes sobre Wikimedia Commons

A antena Yagi Uda é uma antena muito realista para o domínio de alta frequência, pois opera no campo de alta frequência para um domínio de ultra-alta frequência.

O professor S. Uda e o professor H. Yagi, da Tohoku Imperial University, Japão, foram os primeiros a descrever esse tipo de operação da antena. A antena é freqüentemente interrompida como 'Antena Yagi'.

O que é antena corneta? Confira aqui!

Uso da antena yagi uda || Aplicações da antena yagi uda

            A antena Yagi é uma das antenas amplamente utilizadas. Tem sido usado como antenas de TV em inúmeras residências devido à sua alta diretividade. Muitos leitores o reconheceriam apenas ao ver a foto. Tem aplicação em rádios amadores, na área de RADARs, em aplicações de satélites e RFID.

Antena de TV UHF 001

Uma moderna antena yagi-Uda de alta frequência, usada para televisão,

Origem da imagem - Tennen-GásAntena de TV UHF 001CC BY-SA 3.0

Elementos de uma antena Yagi Uda típica

Como já foi dito, uma antena Yagi Uda típica é um conjunto de pequenas antenas e tem um elemento para alimentação de energia e outros são parasitas.

O elemento de alimentação mais usado de uma antena yagi uda é um dipolo dobrado. O radiador é especialmente construído para a operação de uma matriz de acionamento final. Os elementos parasitas no feixe dianteiro agem como diretores e as peças no feixe traseiro agem como refletores. Isso completa a antena.

As hastes finas são alinhadas em uma barra transversal com seus centros. Há um elemento acionado, vários elementos parasitas, um refletor e um ou mais diretores. Como o nome sugere, os elementos parasitas não estão fisicamente conectados ao transceptor e funcionam como radiadores passivos. Eles irradiam ondas de rádio que afetam ainda mais o padrão de radiação. A distância entre as duas hastes depende do comprimento de onda do sinal. Normalmente, a distância muda de um décimo para um quarto do comprimento de onda.

O tamanho dos diretores é geralmente menor do que o elemento acionado, que também é mais conciso do que o refletor.

O ganho de uma antena yagi uda depende do número de elementos parasitas presentes. O aumento do número de elementos parasitas aumenta o ganho geral da antena. É por isso que existem vários diretores em uma antena yagi-uda. Como o refletor tem um efeito insignificante no ganho da antena, há apenas um refletor na antena.

Construção da antena Yagi uda

Discutiremos a construção de algumas partes da antena yagi uda. As apostas são - elemento impulsionado, diretor e o refletor.

  • Diretor: É o elemento mais curto da antena yagi uda. Esta parte é direcionada para a fonte receptora. O comprimento dos detectores depende da distância entre os detalhes e do comprimento de onda dos sinais. O ganho de uma antena yagi uda tem relação com o comprimento da antena. O comprimento da antena também aumenta com o aumento do número de diretores.
  • Elemento orientado: É o elemento que possui o ponto de alimentação de energia. O transmissor é conectado a este elemento por meio do ponto de alimentação. O ponto de alimentação normalmente fica no centro do componente. O comprimento da parte é a metade do comprimento de onda.
  • Refletores: É uma unidade única e construída na extremidade do conjunto de antenas, logo após o elemento acionado. Possui o maior comprimento entre os elementos parasitas. O espaçamento do refletor depende do comprimento de onda, largura do feixe e ganho da antena yagi uda. A frequência ressonante do refletor é geralmente mais baixa.

Como as linhas de transmissão se relacionam com as antenas? Saber - Clique aqui!

Funcionamento da antena yagi uda

Vamos chamar a atenção para a operação e funcionamento de uma antena yagi uda. Suponha uma antena yagi uda típica com um refletor, um elemento acionado e um único diretor.

Conforme discutido anteriormente, o comprimento do elemento de acionamento é a metade do dipolo e está conectado diretamente à energia elétrica. Ele fornece energia para toda a antena, uma vez que tem o ponto de alimentação, e todos os outros elementos parasitas estão internamente associados a este elemento.

Agora, assuma os elementos parasitas (tanto os refletores quanto os diretores) como um elemento dipolo geral de um diâmetro mensurável e alimentado no meio por meio de um curto-circuito. A teoria da linha de transmissão diz que um curto-circuito pode refletir a potência a 180 graus.

330px elemento Yagi 3.svg

Partes de uma antena yagi-uda típica,

A - Elemento acionado, R - Refletor, D - Diretor,

Crédito de imagem - SankeytmElemento Yagi 3CC BY-SA 3.0

Assim, a operação pode ser projetada como a mistura de um elemento dipolo receptor de energia que recebe a energia e envia para a carga combinada e um elemento dipolo transmissor de energia que transmite a energia para o conjunto da antena.

Agora, em um instante, se a potência recebida e enviada estiverem 180 graus fora de fase entre si, o resultado será tensão zero. Isso significa o curto-circuito do diodo no ponto de alimentação. É por isso que a potência irradiada está em fase de 180 graus com as ondas incidentes.

Os elementos parasitas na antena são menores que ½λ. O refletor é maior do que ½λ e geralmente está atrasado na fase da tensão de circuito aberto. O sinal de entrada gera a tensão. O diretor também é menor que ½λ. Ele atrasa a tensão da corrente.

Projeto da antena Yagi Uda

Ao contrário da antena de chifre, não existem regras rígidas e rápidas para projetar uma antena yagi-uda. Existem alguns parâmetros físicos críticos que resistem a fazê-lo. Alguns dos parâmetros são os seguintes -

  • 'Comprimento do elemento e distância entre eles.'
  • A medição das hastes ou o diâmetro das hastes.
  • Alguns parâmetros críticos como - Ganho e resistência de entrada.

Porém, existem alguns métodos de análise e cálculo para descobrir os resultados desejados. Para uma antena yagi uda de n-elementos, há 2n-1 números de parâmetros a serem considerados.

A análise da distribuição de corrente é feita resolvendo a 'equação integral de Hallen'. A suposição de uma onda estacionária clássica e a condição de outros condutores também são levadas em consideração. o método de análise é complicado e requer resultados precisos, embora algumas aproximações vitais sejam necessárias para completá-lo.

As antenas projetadas passam por métodos de tentativa e erro para modificar ainda mais. Às vezes o antena começa com um design e termina com outro após certas modificações no processo. Atualmente, a simulação computacional auxilia os projetistas/engenheiros a verificar o resultado.

Padrão de radiação da antena Yagi Uda

Padrão de radiação é a dependência angular da força das ondas de rádio de qualquer fonte eletromagnética. A imagem abaixo mostra o padrão de radiação de uma antena yagi uda.

Animação de antena Yagi 16 frame 1.6s
Padrão de radiação da antena Yagi uda, imagem por – ChetvornoAnimação de antena Yagi 16 frame 1.6sCC0 1.0

Vantagens Yagi uda Antena || Desvantagens da antena yagi uda

            A antena Yagi uda tem vantagens e desvantagens. Mas não há dúvida de que esta antena fez algumas mudanças drásticas no campo das antenas comerciais. Ele tem a maior popularidade de todos os tempos como antenas de TV devido à sua grande largura de banda. Vamos discutir algumas de suas vantagens.

Vantagens da antena yagi uda

  • A antena Yagi uda tem um ganho decente de 7dB, o que é suficiente para suas aplicações.
  • O conjunto de antenas Yagi uda é um tipo de antena de direção.
  • Este tipo de antenas é adequado para aplicações em alta frequência à faixa de frequência ultra-alta.
  • Essas antenas têm relação ajustável de ack.

Vamos discutir algumas desvantagens da antena yagi uda.

Desvantagens da antena yagi uda

  • Embora as aplicações de antenas yagi uda sejam adequadas para o ganho da antena, o ganho não é muito alto em comparação com qualquer outro tipo de antena.
  • O projeto requer um grande número de elementos.
  • Qualquer dano aos elementos parasitas leva à disfuncionalidade de toda a antena.
  • O tamanho é bastante grande, por isso hoje em dia as antenas não são utilizadas pelas pessoas.

Alguns problemas matemáticos relacionados à Antena Yagi Uda

1. Projete uma antena yagi uda com as seguintes especificações. Diretividade: Relativa ao dipolo ½λ e situada no mesmo nível. Magnitude: 9.2 dB. f0 = 50.1 MHz. O diâmetro desejado dos bastonetes parasitas: 2.54 cm. O diâmetro desejado da lança de suporte metálica: 5.1 cm. Descubra os espaçamentos entre os elementos, comprimentos e comprimentos de toda a matriz.

Alternativa?

            A freqüência de operação é fornecida como 50.1 MHz. O comprimento de onda vem como λ = 5.988m.

O diâmetro desejado dos bastonetes parasitas é dado como d = 2.54 cm.

Portanto, d /λ = 2.54/598.8

Ou, d /λ = 4.24 x 10-3 

O diâmetro desejado da lança de suporte de metal é dado como D = 5.1 cm.

Portanto, D /λ = 5.1/598.8

Ou, D /λ = 8.52 x 10-3

            Precisamos usar um gráfico que nos dê 'comprimentos não comprimidos otimizados de elementos parasitas de uma antena yagi-uda'. Usando este gráfico, podemos entender que o conjunto de antenas desejado teria um total de cinco elementos (um elemento acionado, um refletor e três diretores).

A segunda coluna do gráfico nos dá o comprimento não compactado ideal para o valor de d / λ = 0.0085.

l1 = 0.482λ

l3 = 0.428λ

l4 = 0.424λ

l5 = 0.428λ

O comprimento total da antena será L = (0.6 + 0.2) λ = 0.8λ. O espaçamento ou a distância entre os diretores parasitas será de 0.2λ e o espaçamento do refletor será o mesmo que é 0.2λ.

Deixe um comentário