Yagi-Uda antennasi - Yagi–Uda antenna

Zamonaviy yuqori daromadli UHF Yagi televizion antenna 17 ta rejissyor bilan va bitta shaklga keltirilgan (to'rtta tayoqchadan yasalgan) burchakli reflektor.

Ikkinchi Jahon urushi oxirida Germaniyaning FuG 220 radarining Yagi massivlari Messerschmitt 110 qiruvchi samolyotlar.

Qismi bir qator kuni
Antennalar
Umumiy turlari Dipol Fraktal Loop Monopol Sun'iy yo'ldosh antennasi Televizor Qamchiq
Komponentlar Balun Konverterni blokirovka qilish Koaksiyal kabel Counterpoise (er usti tizimi) Oziqlantirish Besleme liniyasi Kam shovqinli blokli konvertor Passiv radiator Qabul qiluvchi Rotator Stub Transmitter Tyuner Ikkita qo'rg'oshin
Tizimlar Antenna fermasi Havaskor radio Uyali aloqa tarmog'i Hotspot Shahar simsiz tarmog'i Radio Radio ustunlari va minoralari Wi-fi Simsiz
Xavfsizlik va tartibga solish Uyali telefon nurlanishi va sog'liq Simsiz elektron qurilmalar va sog'liq Xalqaro elektraloqa ittifoqi (Radio qoidalari ) Butunjahon radioaloqa konferentsiyasi
Radiatsiya manbalari / mintaqalar Boresight Fokal bulut Yer tekisligi Asosiy lob Yaqin va uzoq dala Yon lob Vertikal tekislik
Xususiyatlari Array daromad Direktivlik Samaradorlik Elektr uzunligi Ekvivalent radius Faktor Friisning uzatish tenglamasi Daromad Balandligi Radiatsiya naqshlari Radiatsiyaga qarshilik Radio tarqalishi Radio spektri Signal-shovqin nisbati Soxta emissiya
Texnikalar Beam Rulda Beam tilt Beamforming Kichik hujayra Qatlamli qo'ng'iroq laboratoriyalari Fazoviy vaqt (portlash) Katta Ko'p kirishli ko'p chiqish (MIMO) Qayta konfiguratsiya Spektrning tarqalishi Keng polosali kosmik bo'lim Ko'p kirish (WSDMA)

A Yagi-Uda antennasi yoki oddiygina Yagi antennasi, a yo'naltirilgan antenna ikki yoki undan ortiq paralleldan iborat jarangdor antenna elementlari o't o'chirish qatori;^[1] bu elementlar ko'pincha rol o'ynaydigan metall tayoqchalardir yarim to'lqinli dipollar.^[2] Yagi-Uda antennalari bitta boshqariladigan element radioga ulangan uzatuvchi va / yoki qabul qiluvchi orqali uzatish liniyasi va qo'shimcha "parazit elementlar "hech qanday elektr aloqasi bo'lmagan, odatda, shu bilan atalmish aloqani o'z ichiga olgan reflektor va har qanday son rejissyorlar.^[2][3][4] U 1926 yilda ixtiro qilingan Shintaro Uda ning Tohoku Imperial universiteti, Yaponiya,^[5] uning hamkasbi o'ynagan kamroq rol bilan Hidetsugu Yagi.^[5][6]

Reflektor elementlari (odatda faqat bittasi ishlatiladi) qo'zg'aladigan dipoldan bir oz uzunroq va boshqariladigan elementning orqasida joylashgan qarama-qarshi mo'ljallangan uzatish yo'nalishi. Boshqa tomondan, rejissyorlar biroz qisqaroq va boshqariladigan element oldida joylashtirilgan yilda mo'ljallangan yo'nalish.^[4] Ushbu parazit elementlar odatda sozlanmagan qisqa tutashgan dipol elementlardir, ya'ni besleme punktidagi tanaffus o'rniga (qo'zg'aladigan element kabi) qattiq novda ishlatiladi. Ular radio to'lqinlarini boshqariladigan elementdan oladi, lekin boshqacha tarzda qayta ishlaydi bosqich ularning aniq uzunliklari bilan belgilanadi. Ularning ta'siri qo'zg'aladigan elementni o'zgartirishdir nurlanish naqshlari. Bir nechta elementlardan to'lqinlar superpozitsiya va aralashmoq antennani ko'paytirib, radiatsiyani bitta yo'nalishda kuchaytirish daromad o'sha yo'nalishda.

Shuningdek, a nurli antenna^[4] va a parazit massiv, Yagi yuqori daromadli antenna sifatida juda keng qo'llaniladi HF, VHF va UHF guruhlar.^[3][4] O'rtacha va yuqori darajalarga ega daromad mavjud bo'lgan elementlarning soniga qarab, ba'zan 20 ga etadidBi,^[3] bir tomonlama nurli naqshda^[3]. Oxirgi yong'in qatori sifatida u erishish mumkin oldinga va orqaga nisbati 20 dBgacha. U saqlaydi qutblanish odatda uning elementlariga xosdir chiziqli polarizatsiya (uning elementlari yarim to'lqinli dipollar).^[3]. U nisbatan engil, arzon va qurilishi oddiy.^[3] The tarmoqli kengligi Yagi antennasi chastota u o'z daromadini saqlaydigan oraliq va besleme nuqtasi empedansi, tor, markaziy chastotaning atigi bir necha foizini tashkil etadi, yuqori daromadga ega modellar uchun kamayadi,^[3][4] uni sobit chastotali dasturlar uchun ideal holga keltirish. Eng katta va eng taniqli foydalanish tomning er usti kabi televizion antennalar,^[3] lekin u shuningdek nuqta-nuqta sobit aloqa aloqalari uchun ishlatiladi,^[2] radar antennalarida,^[4] va uzoq masofaga qisqa to'lqin qisqa to'lqinli radioeshittirish stantsiyalari orqali aloqa va radio havaskorlari.^[2]

Kelib chiqishi

Antenna 1926 yilda ixtiro qilingan Shintaro Uda ning Tohoku Imperial universiteti, Yaponiya,^[5] uning hamkasbi o'ynagan kamroq rol bilan Hidetsugu Yagi.^[6][7]

Ammo "Yagi" nomi Uda nomi bilan ko'proq tanish bo'lib qoldi. Buning sababi Yagi Yaponiyada g'oyaga Uda ismisiz patent berib, keyinchalik patentni Marconi kompaniyasi Buyuk Britaniyada.^[8]

Yagi antennalari birinchi marta keng ishlatilgan Ikkinchi jahon urushi yilda radar Yaponlar, nemislar, inglizlar va AQSh tizimlari.^[7] Urushdan keyin ular uy kabi keng rivojlanishni ko'rdilar televizion antennalar.

Tavsif

Yagi-Uda chizilgan VHF televizion antenna 1954 yildan boshlab 2-4, 54-72 MGts analog kanallari uchun ishlatilgan (AQSh kanallari). Uning beshta elementi bor: uchta rejissyor (chapga) bitta reflektor (o'ngga) va boshqariladigan element katlanmış dipol (qo‘sh tayoq) 300 match ga mos kelish uchun qo‘sh qo‘rg‘oshin besleme liniyasi. Nur yo'nalishi (eng katta sezgirlik yo'nalishi) chapga.

Yagi-Uda antennasi reflektor (chap), yarim to'lqinli qo'zg'aladigan element (markaz) va direktor (to'g'ri). Aniq bo'shliqlar va elementlarning uzunligi ma'lum dizaynlarga muvofiq bir oz farq qiladi.

Yagi-Uda antennasi chiziq bo'ylab bir qator parallel ingichka novda elementlaridan iborat bo'lib, odatda yarim to'lqin uzunlikda, odatda perpendikulyar ko'ndalang chiziqda yoki ularning markazlari bo'ylab "bom" da qo'llab-quvvatlanadi.^[2] Bitta bor boshqariladigan element markazda (har biri elektr uzatish liniyasining bir tomoniga ulangan ikkita tayoqchadan iborat) va o'zgaruvchan soni parazit elementlar, bitta reflektor bir tomonda va ixtiyoriy ravishda bir yoki bir nechta rejissyorlar boshqa tomonda.^[2][3][4] Parazit elementlar qabul qiluvchi-uzatgichga elektr bilan bog'lanmagan va ular vazifasini bajaradi passiv radiatorlar, modifikatsiyalash uchun radio to'lqinlarini qayta tarqatish nurlanish naqshlari.^[2] Elementlar orasidagi odatiy bo'shliqlar taxminan farq qiladi¹⁄₁₀ ga¹⁄₄ ma'lum bir dizaynga qarab, to'lqin uzunligining. Direktorlar qo'zg'aladigan elementdan bir oz qisqaroq, reflektor (lar) esa biroz uzunroq.^[4] The nurlanish naqshlari bilan bir tomonlama asosiy lob elementlarning tekisligidagi elementlarga perpendikulyar o'qi bo'ylab, rejissyorlar bilan oxiridan.^[3]

Dipolli parazit elementlarning qulayligi a tugun (nol nuqtasi RF Kuchlanish ) ularning markazida, shuning uchun ular elektr o'tkazuvchanligini buzmasdan, izolyatsiyani talab qilmasdan, shu nuqtada o'tkazuvchan metall tayanchga ulanishi mumkin.^[4] Ular odatda murvat bilan bog'lanadi yoki antennaning markaziy qo'llab-quvvatlash bomiga payvandlanadi.^[4] Boshqariladigan element markazda oziqlanadi, shuning uchun uning ikkita yarmi bom ularni qo'llab-quvvatlaydigan joyda izolyatsiya qilinishi kerak.

Daromad ishlatilgan parazitar elementlar soniga qarab ortadi.^[4] Faqat bitta reflektor ishlatiladi, chunki qo'shimcha reflektorlar bilan daromadni yaxshilash juda kam, ammo Yagis 30-40 gacha rejissyor bilan qurilgan.^[3]

The tarmoqli kengligi antenna, bitta ta'rifga ko'ra, maksimal daromaddan 3 dB (quvvatning yarmi) ga teng bo'lgan chastotalar diapazonining kengligi. Yagi-Uda massivi o'zining asosiy shaklida juda tor o'tkazuvchanlikka ega, markaziy chastotaning 2-3 foizini tashkil qiladi.^[4] Gain va tarmoqli kengligi o'rtasida savdo-sotiq mavjud bo'lib, ko'proq elementlardan foydalanilganda tarmoqli kengligi torayib boradi.^[4] Kabi kengroq tarmoqli kengligini talab qiladigan ilovalar uchun er usti televidenie, Yagi-Uda antennalarida odatda VHF va UHF diapazonlarining tegishli qismlarini qoplash uchun trigonal reflektorlar va katta diametrli o'tkazgichlar mavjud.^[9] Kengroq o'tkazish qobiliyatiga quyida tavsiflanganidek, "tuzoq" lar yordamida ham erishish mumkin.

Yagi-Uda antennalari ishlatilgan havaskor radio ba'zan bir nechta tarmoqli ustida ishlashga mo'ljallangan. Ushbu murakkab dizaynlar har bir element (ikkala tomon) bo'ylab parallel ravishda elektr uzilishlarini hosil qiladi LC (induktor va kondansatör ) elektron kiritilgan. Bu shunday deb nomlangan tuzoq elementni yuqori chastota diapazonida qisqartirishga ta'sir qiladi va uni uzunligi taxminan yarim to'lqin uzunligiga aylantiradi. Pastki chastotada butun element (tuzoq tufayli qolgan indüktansni ham qo'shib) yarim to'lqinli rezonansga yaqin bo'lib, boshqacha Yagi-Uda antennasi. Ikkinchi tuzoq to'plamidan foydalanib, "triband" antennasi uch xil diapazonda rezonanslashishi mumkin. Antennani o'rnatish bilan bog'liq xarajatlarni hisobga olgan holda va rotator Minora ustidagi tizim, bitta birlikda uchta havaskor guruh uchun antennalarning kombinatsiyasi juda amaliy echimdir. Biroq, tuzoqlardan foydalanish kamchiliklardan xoli emas, chunki ular antennaning alohida tarmoqli o'tkazuvchanligini pasaytiradi va antennaning elektr samaradorligini pasaytiradi va antennani qo'shimcha mexanik fikrlarga (shamol yuklanishi, suv va hasharotlarning kirib borishi) ta'sir qiladi.

Amaliyot nazariyasi

144 MGts (2 m) da ishlaydigan portativ Yagi-Uda antennasi, qo'zg'aladigan va parazitar elementlarning qo'llari uchun sariq lenta o'lchov lentasi segmentlari mavjud.

Bu erda ko'rsatilganidek, reflektor, boshqariladigan element va bitta rejissordan tashkil topgan Yagi-Uda-ni ko'rib chiqing. Boshqariladigan element odatda a ​¹⁄₂λ dipol yoki katlanmış dipol va to'g'ridan-to'g'ri hayajonlangan (ga elektr bilan bog'langan strukturaning yagona a'zosi besleme liniyasi ). Boshqa barcha elementlar hisobga olinadi parazit. Ya'ni, ular boshqariladigan elementdan olgan quvvatni qayta ishlab chiqaradilar (ular ham bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishadi).

Bunday antennaning ishlashi haqida o'ylash usullaridan biri parazit elementni uning markazida oziqlanadigan, uning besleme nuqtasi bo'ylab qisqa tutashgan, cheklangan diametrli oddiy dipol elementi deb hisoblashdir. In ma'lum bo'lganidek uzatish liniyasi nazariya, qisqa tutashuv barcha tushayotgan quvvatni fazadan 180 daraja aks ettiradi. Shunday qilib, parazitar elementning ishlashini quvvat oladigan dipol elementining superpozitsiyasi va uni uzatish liniyasini mos keladigan yukga yuborishi va transmitterni antennaga qaytarish uchun bir xil quvvatni yuboradigan transmitter sifatida modellashtirish mumkin. element. Agar uzatilgan kuchlanish to'lqini shu nuqtada qabul qilingan to'lqin bilan fazadan 180 daraja tashqarida bo'lsa, ikkita kuchlanish to'lqinining superpozitsiyasi besleme nuqtasida dipolni qisqartirishga teng bo'lgan nol kuchlanishni keltirib chiqaradi (uni qattiq elementga aylantiradi, chunki u ). Shunday qilib yarim to'lqinli parazitar element tushayotgan to'lqin bilan fazadan 180 ° to'lqinni chiqaradi.

Parazit elementning ishtirok etishi aniq rezonansga ega emas, balki nisbatan qisqa (yoki uzunroq)¹⁄₂λ qo'zg'atilgan elementdan qo'zg'alishiga qarab element oqimining fazasini o'zgartiradi. Deb nomlangan reflektor dan uzunroq bo'lgan element¹⁄₂λ, induktivga ega reaktivlik bu uning oqimining fazasi qabul qilingan maydon tomonidan qo'zg'atiladigan ochiq-oydin kuchlanish voltajining fazasini kechiktirishni anglatadi. The direktor element, aksincha, nisbatan qisqa¹⁄₂λ, kuchlanish fazasi oqimning kechikishi bilan sig'imli reaktansga ega.^[10]

Elementlarga to'g'ri uzunliklar va bo'shliqlar berilgan, shu sababli qo'zg'aladigan element tomonidan tarqaladigan va parazitar elementlar tomonidan qayta nurlanadigan radioto'lqinlarning barchasi antennaning old qismiga fazada keladi, shuning uchun ular superpozitsiya qiladi va qo'shiladi, signal kuchini oshiradi oldinga yo'nalish. Boshqacha qilib aytganda, reflektor elementidan oldinga to'lqinning tepasi, xuddi shu elementdan to'lqin tepasi chiqarilgandek, boshqariladigan elementga etib boradi. Ushbu to'lqinlar xuddi shu elementdan to'lqin tepasi chiqarilgandek, birinchi rejissyor elementga etib boradi va hokazo. Teskari yo'nalishda to'lqinlar halokatli aralashish, bekor qilish, shuning uchun teskari yo'nalishda tarqalgan signal kuchi kichikdir. Shunday qilib, antenna antennaning old qismidan (direktorning uchidan) radio to'lqinlarining bir yo'nalishli nurini chiqaradi.

Tahlil

Yuqoridagi sifatli tushuntirish, parazitar elementlar qo'zg'aladigan elementlarning nurlanishini boshqa yo'nalish hisobiga bir yo'nalishda qanday kuchaytirishi mumkinligini tushunish uchun foydalidir, ishlatilgan taxminlar juda noto'g'ri. Parazit elementning reflektori deb ataladigan oqim mavjud bo'lib, uning fazasi qo'zg'aladigan elementnikidan kechikadi, shuning uchun Yagi-Uda antennasining haqiqiy yo'nalish naqshiga qarama-qarshi yo'nalish reflektor yo'nalishini kutish mumkin. . Darhaqiqat, biz bir-birimizga juda yaqin bo'lgan elementlar bilan bosqichma-bosqich massiv qurishimiz kerak edi.

Biroq, bu elementlar shunday boshqarilmaydi, lekin ularning energiyasini qo'zg'aladigan element tomonidan yaratilgan maydondan oladi, shuning uchun biz deyarli aksini topamiz. Hozircha parazit elementning uzunligi λ / 2 ekanligini hisobga oling. Parazit elementni besleme nuqtasida qisqartirilgan dipol sifatida yana ko'rib chiqsak, agar parazit element qo'zg'aladigan elementga fazada ochiq elektron besleme nuqtasi kuchlanishi bilan javob beradigan bo'lsa, uni boshqariladigan elementga ( biz hozircha taxmin qilamiz) keyin aks ettirilgan qisqa tutashuvdan kelib chiqadigan to'lqin qo'zg'aladigan elementdagi oqim bilan fazadan 180 ° gacha oqim hosil qiladi. Bu harakatlanadigan elementning nurlanishini bekor qilishga moyil bo'ladi. Biroq, uzunlik farqidan kelib chiqqan reaktivlik tufayli, reflektordagi oqimning kechikishi, bu 180 ° kechikishga qo'shilib, fazaga olib keladi oldingava aksincha direktor uchun. Shunday qilib, massivning yo'nalishi haqiqatan ham rejissyor tomon yo'naltirilgan.

• 

  Antenna qanday ishlaydi. Har bir elementdan radio to'lqinlari fazali kechikish bilan ajralib chiqadi, shuning uchun alohida to'lqinlar oldinga yo'nalishda chiqadi (yuqoriga) fazada, teskari yo'nalishdagi to'lqinlar fazadan tashqarida. Shuning uchun oldinga to'lqinlar qo'shiladi, (konstruktiv aralashuv ) kuchni o'sha yo'nalishda kuchaytirish, orqadagi to'lqinlar bir-birini qisman bekor qilish (halokatli aralashuv ), shu bilan shu yo'nalishda chiqarilgan quvvatni kamaytirish.

• 

  Ikki elementli Yagi-Uda massivini faqat qo'zg'aladigan element (chapda) va rejissyor (o'ngda) yordamida oldinga siljish tasviri. Boshqariladigan elementdan to'lqin (yashil) ma'lum bir o'zgarishlar siljishiga ega bo'lgan to'lqinni (ko'k) qayta yo'naltiradigan passiv direktorda oqimni qo'zg'atadi (matndagi izohga qarang). Ushbu to'lqinlarning qo'shilishi (pastki qismida) oldinga yo'nalishda ortadi, ammo teskari yo'nalishda bekor qilinishiga olib keladi.

Ikkala rejissyor va reflektor (lar) da oqimlarning fazasini kechiktiradigan elementlar orasidagi masofa tufayli qo'shimcha fazali kechikishni hisobga olish kerak. Faqatgina boshqariladigan element va rejissyordan foydalangan holda Yagi-Uda massivi ishi ushbu effektlarning barchasini hisobga olgan holda ilova qilingan diagrammada tasvirlangan. G'azablangan element tomonidan hosil qilingan to'lqin (yashil) oldinga va orqaga yo'nalishda (shuningdek, boshqa yo'nalishlarda ham ko'rsatilmaydi) tarqaladi. Rejissyor o'sha to'lqinni bir oz vaqtga kechiktirgan holda qabul qiladi (taxminan 35 ° gacha bo'lgan kechikishni tashkil etadi, bu keyinchalik teskari yo'nalishni hisoblash uchun muhim bo'ladi) va qo'zg'aladigan element bilan fazadan tashqarida bo'lgan oqim hosil qiladi (shunday qilib qo'shimcha 180 ° fazali siljish), ammo bu yana rivojlangan rejissyorning qisqa uzunligi tufayli fazada (taxminan 70 ° ga). Oldinga yo'nalishda aniq effekt rejissyor tomonidan chiqariladigan to'lqin (ko'k) bo'lib, u ushbu dizayndagi qo'zg'aladigan elementga (yashil) nisbatan kechiktirilgan 110 ° (180 ° -70 °) ga teng. Ushbu to'lqinlar birma-bir to'lqinlardan biroz kattaroq amplituda aniq oldinga to'lqinni (pastki, o'ng) hosil qilish uchun birlashadi.

Boshqa tomondan, teskari yo'nalishda, ikkita element orasidagi masofa (taxminan 35 ° faza kechikishi ikki marta bosib o'tilganligi) sababli rejissyordan (ko'k) to'lqinning qo'shimcha kechikishi, uni taxminan 180 ° (110 °) ga olib keladi. + 2 × 35 °) boshqariladigan elementdan (yashil) to'lqin bilan fazadan tashqarida. Ushbu ikkita to'lqinning aniq ta'siri, qo'shilganda (pastki, chap) deyarli to'liq bekor qilinadi. Shunday qilib, rejissyorning mavqei va qisqaroq uzunligi kombinatsiyasi faqat boshqariladigan (yarim to'lqinli dipol) elementning ikki tomonlama javobini emas, balki bir yo'nalishli javobni oldi.

Parallel orasidagi o'zaro impedans ${ displaystyle scriptstyle { lambda dan ortiq 2}}$ oraliq funktsiyasi sifatida pog'onali bo'lmagan dipollar. Chiziqlar Qayta va Im o'zaro impedansning rezistiv va reaktiv qismlari. E'tibor bering, nol oralig'ida biz 73 + j43 Ω yarim to'lqinli dipolning o'z-o'zidan impedansini olamiz.

Bunday tizimni to'liq tahlil qilish hisoblashni talab qiladi o'zaro impedanslar dipol elementlari orasida^[11] bu elementlar orasidagi cheklangan masofa tufayli tarqalish kechikishini bilvosita hisobga oladi. Biz element raqamini modellashtiramiz j markazda kuchlanishli besleme punktiga ega bo'lganidek V_j va oqim Men_j unga oqib. Bunday ikkita elementni hisobga olgan holda, biz har bir besleme nuqtasida kuchlanishni o'zaro impedanslardan foydalangan holda oqimlar bo'yicha yozishimiz mumkin Z_ij:

${ displaystyle V_ {1} = Z_ {11} I_ {1} + Z_ {12} I_ {2}}$

${ displaystyle V_ {2} = Z_ {21} I_ {1} + Z_ {22} I_ {2}}$

Z₁₁ va Z₂₂ shunchaki dipolning oddiy harakatlanish nuqtasi impedanslari, shuning uchun yarim to'lqinli element uchun 73 + j43 ohm (yoki qo'zg'aladigan element uchun talab qilinganidek, biroz qisqa muddat uchun faqat qarshilik). Elementlar uzunliklarining farqlari tufayli Z₁₁ va Z₂₂ sezilarli darajada farq qiluvchi reaktiv komponentga ega. O'zaro munosabat tufayli biz buni bilamiz Z₂₁ = Z₁₂. Endi qiyin hisoblash bu o'zaro impedansni aniqlashda Z₂₁ bu raqamli echimni talab qiladi. Bu ilova qilingan grafadagi har xil oraliqdagi ikkita aniq yarim to'lqinli dipol elementlari uchun hisoblab chiqilgan.

Keyin tizimning echimi quyidagicha. Haydovchi element shunday qilib 1 deb belgilansin V₁ va Men₁ transmitter tomonidan ta'minlanadigan kuchlanish va oqimdir. Parazit element 2 deb belgilanadi va u "besleme nuqtasida" qisqartirilganligi sababli biz buni yozishimiz mumkin V₂ = 0. Yuqoridagi munosabatlardan foydalanib, biz buni hal qila olamiz Men₂ xususida Men₁:

${ displaystyle 0 = V_ {2} = Z_ {21} I_ {1} + Z_ {22} I_ {2}}$

va hokazo

${ displaystyle I_ {2} = - {Z_ {21} ustidan Z_ {22}} , I_ {1}}$.

Bu oqim tufayli parazit elementda paydo bo'lgan oqim Men₁ boshqariladigan elementda. Bundan tashqari, kuchlanishni hal qilishimiz mumkin V₁ oldingi tenglamadan foydalanib, boshqariladigan elementning besleme nuqtasida:

${ displaystyle { begin {aligned} V_ {1} & = Z_ {11} I_ {1} + Z_ {12} I_ {2} = Z_ {11} I_ {1} -Z_ {12} {Z_ {21 } ustidan Z_ {22}} , I_ {1} & = chapga (Z_ {11} - {Z_ {21} ^ {2} Z_ gacha {22}} o'ngga) I_ {1} oxiri {hizalanmış}}}$

qaerda biz almashtirdik Z₁₂ = Z₂₁. Ushbu nuqtada kuchlanishning oqimga nisbati quyidagicha harakatlanish nuqtasi impedansiyasi Z_dp 2 elementli Yagi:

${ displaystyle Z_ {dp} = V_ {1} / I_ {1} = Z_ {11} - {Z_ {21} ^ {2} over Z_ {22}}}$

Faqatgina boshqariladigan element mavjud bo'lganda, harakatlanish nuqtasi impedansi shunchaki bo'lar edi Z₁₁, ammo hozirda parazit element borligi bilan o'zgartirilgan. Va endi fazasini (va amplitudasini) bilish Men₂ ga nisbatan Men₁ yuqorida hisoblab chiqilganidek, ushbu ikki elementda oqayotgan oqimlar tufayli nurlanish naqshini (yo'nalish funktsiyasi sifatida daromad) aniqlashga imkon beradi. Ikkitadan ortiq elementli bunday antennaning echimi bir xil chiziqlar bo'ylab davom etadi va har birini o'rnatadi V_j Boshqariladigan elementdan tashqari hamma uchun = 0 va har bir elementdagi oqimlarni (va kuchlanishni) hal qilish V₁ ovqatlanish punktida).^[12]

Bitta ustun ustidagi ikkita Yagi-Uda antennasi. Yuqori qismga gorizontal yo'nalishda daromadni oshirish uchun (erga yoki osmonga tarqalgan quvvatni bekor qilish orqali) fazali oziqlangan burchakli reflektor va uchta yig'ilgan Yagis kiradi. Pastki antenna rezonans chastotasi ancha past bo'lgan vertikal polarizatsiya uchun yo'naltirilgan.

Dizayn

Yagi-Uda antennalarini loyihalash uchun oddiy formulalar mavjud emas, masalan, jismoniy parametrlar o'rtasidagi murakkab munosabatlar.

• element uzunligi va oralig'i
• element diametri
• ishlash xususiyatlari: daromad va kirish empedansi

Ammo yuqoridagi takroriy tahlil turlaridan foydalanib, ma'lum bir qator parametrlarning ishlashini hisoblash va ularni daromadni optimallashtirish uchun sozlash mumkin (ehtimol ba'zi cheklovlarga bog'liq). Beri bilan n Yagi-Uda antennasi elementi mavjud 2n − 1 sozlash uchun parametrlar (element uzunliklari va nisbiy bo'shliqlar), bu iterativ tahlil usuli oddiy emas. Yuqorida keltirilgan o'zaro impedanslar faqat tegishli λ/2 uzunlik elementlari, shuning uchun yaxshi aniqlik olish uchun ularni qayta hisoblash kerak bo'lishi mumkin.

Haqiqiy antenna elementi bo'ylab oqim taqsimoti faqat taxminan klassik turgan to'lqinning odatiy taxminiga binoan berilgan bo'lib, uning echimini talab qiladi Xallenning integral tenglamasi boshqa o'tkazgichlarni hisobga olgan holda. Zikr qilingan barcha o'zaro ta'sirlarni hisobga olgan holda, bunday to'liq aniq tahlil juda katta va foydalanishga yaroqli antennani topish yo'lida taxminlar muqarrar. Binobarin, ushbu antennalar ko'pincha elementidan foydalangan holda empirik dizaynlashtirilgan sinov va xato, ko'pincha mavjud dizayndan boshlanib, uning hunchiga ko'ra o'zgartirilgan. Natijada to'g'ridan-to'g'ri o'lchov yoki kompyuter simulyatsiyasi yordamida tekshirilishi mumkin.

So'nggi yondashuvda taniqli ma'lumotnoma Amerika Qo'shma Shtatlarining Milliy standartlar byurosi (NBS) tomonidan nashr etilgan hisobotdir (hozirda Milliy standartlar va texnologiyalar instituti (NIST)) 400 MGts chastotada o'tkazilgan o'lchovlardan kelib chiqadigan oltita asosiy dizaynni va ushbu dizaynlarni boshqa chastotalarga moslashtirish tartibini taqdim etadi.^[13] Ushbu dizaynlar va ulardan olingan dizaynlar ba'zan "NBS yagis" deb nomlanadi.

Qo'shni rejissyorlar orasidagi masofani sozlash orqali nurlanish naqshining orqa qismini kamaytirish mumkin.

Tarix

Yagi-Uda antennasi 1926 yilda ixtiro qilingan Shintaro Uda ning Tohoku Imperial universiteti,^[5] Sendai, Yaponiya bilan hamkorlikda Hidetsugu Yagi, shuningdek, Tohoku Imperial universiteti.^[6] Yagi va Uda to'lqinli proektorning yo'naltirilgan antennasi bo'yicha birinchi hisobotlarini chop etishdi. Yagi namoyish qildi a kontseptsiyaning isboti, ammo muhandislik muammolari odatiy tizimlarga qaraganda og'irroq edi.^[14]

Yagi 1928 yilda Yaponiyada o'tkazilgan qisqa to'lqinli tadqiqotlarga bag'ishlangan tadqiqot maqolasida antennaga oid birinchi ingliz tilidagi ma'lumotnomani e'lon qildi va bu uning nomi bilan bog'liq bo'lib qoldi. Biroq, Yagi har doim Udaning dizayndagi asosiy hissasini tan olgan va antennaning to'g'ri nomi yuqoridagi kabi Yagi-Uda antennasi (yoki massiv).

A Nakajima J1N To'rt kishilik Yagi radar-qabul qilgich-antennalariga ega 1-S tungi qiruvchi

Yagi birinchi marta keng ishlatilgan Ikkinchi jahon urushi havo bilan tushirish uchun radar soddaligi va yo'nalishi tufayli to'plamlar.^[14][15] Yaponiyada ixtiro qilinganiga qaramay, ko'plab yapon radar muhandislari urushning oxirigacha qisman armiya va dengiz floti o'rtasidagi raqobat tufayli dizayn haqida bilishmagan. Yaponiya harbiy ma'murlari ushbu texnologiyadan birinchi marta keyin bilishgan Singapur jangi ular "yagi antenna" ni eslatib o'tgan ingliz radar texnikasining yozuvlarini qo'lga olishganda. Yaponiya razvedkachilari bu nuqtai nazardan Yagi yaponcha ism ekanligini ham tan olmadilar. Savol berilganda, texnik bu yapon professori nomidagi antenna ekanligini aytdi.^{[16][N 1]}

Ning Yagi massivlarini yaqinlashtirish ASV Mark II radar ostiga o'rnatilgan a Bristol Bofort uchun samolyot dengiz ostiga qarshi urush.

A gorizontal ravishda qutblangan qatorini etakchi qirrasi ostida ko'rish mumkin Grumman TBF Qasoskor tashuvchiga asoslangan AQSh dengiz kuchlari samolyot va Birlashtirilgan PBY Catalina uzoq masofali patrul dengiz samolyoti. Yonoqlarida vertikal ravishda qutblangan massivlarni ko'rish mumkin P-61 va burun konuslari Ikkinchi Jahon urushi samolyotlari, xususan Lixtenshteyn radarlari - nemisning jihozlangan namunalari Yunkers Ju 88 R-1 qiruvchi-bombardimonchi va inglizlar Bristol Beaufighter tungi jangchi va Qisqa Sanderlend uchuvchi qayiq. Darhaqiqat, ikkinchisining orqa tomonida juda ko'p antenna elementlari joylashtirilgan edi - burundan va dumidan dahshatli mudofaa qurollanishidan tashqari, korpus tepasida ham unga laqab qo'yildi. fliegendes Stachelschwein, yoki nemis aviatsiyasi tomonidan "Uchar porcupine".^[17] Eksperimental Morgenstern 1943–44 yillardagi nemis AI VHF diapazonli radar antennasida oltita diskret dipolli elementlardan hosil bo'lgan 90 daraja burchakli juft Yagi antennalaridan "ikki tomonlama Yagi" konstruktsiyasi ishlatilgan va shu bilan massivni konus shaklida, rezina bilan qoplangan fanera ichiga joylashtirish mumkin bo'lgan. samolyotning burun qismidagi radom, uchlari uchi bilan Morgensternniki radom yuzasidan chiqib turgan antenna elementlari, bilan NJG 4 Ju 88 G-6 qanot xodimlarining parvozi urush oxirida uni Lixtenshteyn SN-2 AI radari uchun ishlatgan.^[18]

Uzoq masofalar uchun ishlatiladigan uchta elementli Yagi-Uda antennasi (osmon to'lqini ) da aloqa qisqa to'lqin guruhlar an havaskor radio stantsiya. Uzoqroq reflektor element (chap), the boshqariladigan element (markaz) va qisqa direktor (to'g'ri) har birida so'zda bor tuzoq (parallel) LC davri ) antennani bir nechta chastota diapazonida ishlatishga imkon beruvchi har ikki tomonning o'tkazgichlari bo'ylab kiritilgan.

Ikkinchi jahon urushidan so'ng, paydo bo'lishi televizion eshittirish Yagi-Uda dizaynini uyingizda televizion qabul qilish uchun keng moslashtirishga turtki berdi VHF tasma (va keyinchalik uchun UHF televizor) va shuningdek FM radiosi chekka hududlarda antenna. Yagining tabiatan tor tarmoqli kengligi katta kamchilik bo'lib, oxir-oqibat juda keng tarmoqli qabul qilinishi bilan hal qilindi log-davriy dipolli qator (LPDA). Shunga qaramay, Yagi-ning LPDA bilan taqqoslaganda yuqoriroq yutug'i uni eng yaxshisini talab qiladi chekka ziyofat va juda murakkab Yagi konstruktsiyalari va boshqa antenna texnologiyalari bilan birikmasi uning keng miqyosda ishlashiga imkon berish uchun ishlab chiqilgan televizion guruhlar.

Yagi-Uda antennasi an IEEE Milestone 1995 yilda.^[19]

Shuningdek qarang

• Antenna (radio)
• Antenna qatori
• Raqamli elektromagnitika kodi
• Radio yo'naltiruvchi
• Radio yo'nalishini aniqlash

Izohlar

Adabiyotlar

Iqtiboslar

Bibliografiya

• Braun, Lui (1999). Ikkinchi jahon urushining radar tarixi: texnik va harbiy majburiyatlar. CRC Press. ISBN  0-7503-0659-9
• S. Uda, "Qisqa elektr to'lqinlarining yuqori burchakli nurlanishi". IRE ishi, vol. 15, 377-385 betlar, 1927 yil may.
• S. Uda, "Yarim metr to'lqinlarda radiotelegrafiya va radiotelefoniya". IRE ishi, vol. 187, 1047–1063-betlar, 1930 yil iyun.
• J. E. Brittain, o'tmishni skanerlash, Shintaro Uda va to'lqin proektori, Proc. IEEE, 1997 yil may, 800-801 betlar.
• H .Yagi, Ultra qisqa to'lqinlarning nurli uzatilishi, IRE materiallari, jild. 16, 715–740-betlar, 1928 yil iyun. URL - bu 1997 yilda IEEE klassik maqolasini qayta nashr etish. Shuningdek qarang Ultra qisqa to'lqinlarning nurli uzatilishi: H. Yagi tomonidan klassik qog'ozga kirish D.M. Pozar, yilda IEEE ish yuritish, 85-jild, 11-son, 1997 yil noyabr, Sahifa (lar): 1857–1863.
• "O'tmishni skanerlash: o'tmishdagi elektrotexnika tarixi ". IEEE to'plami 81-jild, 1993 y., 6-son.
• Shozo Usami va Gentei Sato, ""Qisqa to'lqinli antenna" direktivasi, 1924 yil ". IEEE Milestones, IEEE Tarix Markazi, IEEE, 2005 yil.
• Pozar, Devid M. (2001). Simsiz tizimlarning mikroto'lqinli va chastotali dizayni. John Wiley & Sons Inc. p. 134. ISBN  978-0-471-32282-5.

Tashqi havolalar

• Yagi-Uda antennasi tarixi ". Antennani ixtiro qilish tarixi va uning patentlari.
• D. Jeferi "Yagi-Uda antennalari ". 2004.
• "YES-Uda emitenti AESA uchun ishlatiladi (faol elektron skaner qilingan massiv)" past chastotali radarlar patents.google.com
• Yagi-Uda antennasi. Yagi-Uda antennasining asosiy dizayni, loyihasi va o'lchovi to'g'risida oddiy ma'lumotlar. 2008 yil
• Yagi-Uda antennalari www.antenna-theory.com
• Yagi antenna kalkulyatori va kompyuter dizaynlari 2020 yil "