Conception d'antenne Yagi : maîtrisez la formule et les éléments parasites pour une performance précise

Une antenne est un dispositif pour transmettre ou recevoir des signaux électroniques. Tous les appareils utilisant le rayonnement fréquentiel utilisent des antennes. Il existe de nombreux types : antenne directive, omnidirectionnelle, antenne fente, antenne Yagi-Uda. Nous discuterons de la formule de conception d'antenne Yagi dans cet article pour comprendre son fonctionnement et comment en concevoir une vous-même.

Qu'est-ce qu'une antenne Yagi ?

Une antenne Yagi-Uda est une antenne hémisphérique conçue pour transmettre des signaux FM. Les génies derrière sont Shintaro Uda et Hidetsugu Yagi. D'où le nom Yagi-Uda.

L'antenne Yagi-Uda convient aux signaux FM car elle peut piéger et transmettre sur une longue distance : jusqu'à 5 km avec une puissance RF de 1 W. Elle est plus petite que d'autres antennes, son gain est donc profond.

Elle est composée d'un groupe de brins appelés éléments parasites : élément réflecteur, un ou plusieurs éléments directeurs, et élément dipôle (actif).

L'arrangement doit être précis car ils donnent à l'antenne un diagramme de directivité qu'une antenne unique n'a pas.

(antenne Yagi-Uda près d'une parabole.)

Formule de conception d'antenne Yagi

Paramètres physiques à considérer : longueur et espacement des brins, priorité absolue.

L'antenne Yagi peut collecter différentes fréquences selon le concepteur. On peut la concevoir pour une fréquence spécifique en utilisant longueurs et espacements mesurés en longueurs d'onde. La fréquence détermine la taille et le rétrécissement de bande passante.

(antenne bien conçue)

Le réflecteur

Souvent derrière les deux autres éléments. Il est ~5 % plus long que l'élément actif (dipôle). Espacement entre dipôle et réflecteur : 0,1λ à 0,25λ. Hors limites = perturbation force du signal. Cet espacement dépend parfois du rapport fréquence/bande passante et specs du diagramme de rayonnement latéral.

Bande passante, gain dB, impédance d'alimentation, rapport face-à-dos sont spécifications essentielles pour le développement Yagi. Ce peuvent être des valeurs d'entrée pour un calculateur Yagi.

Le dipôle

Au milieu de l'élément actif se trouve le point d'alimentation. Autre nom : point d'alimentation. C'est où la ligne d'alimentation de l'émetteur rencontre celle du récepteur. Cette ligne aide la transmission de fréquence de l'émetteur vers l'antenne.

Parfois, ces antennes ont un dipôle plié, augmentant l'impédance de rayonnement. L'antenne développe une fréquence de résonance quand la longueur électrique est ~demi-longueur d'onde.

(Icônes d'antennes)

Le directeur

Le plus court de tous les éléments. Placé à 5 % moins long que l'élément actif. But principal : recevoir les fréquences électromagnétiques dans un champ électromagnétique.

Le directeur a une fréquence de résonance plus haute que l'élément actif. Il aide à obtenir un diagramme directif et le gain souhaité. Propriété faisant de la Yagi-Uda une antenne directive.

La Yagi-Uda peut avoir un ou plusieurs directeurs. L'espacement entre directeurs : 0,1λ à 0,5λ. Le nombre de directeurs ne détermine pas le gain, mais la longueur du réseau d'antennes.

Exemple : champ très haute fréquence 200 MHz, figures approximatives via calculateur Yagi :

• longueur réflecteur = 150/f = 150/200 = 0,75 m
• longueur élément actif = 138/f = 138/200 = 0,69 m
• longueur dipôle
• espacement dipôle-directeur
• espacement réflecteur-dipôle
• longueur 1er directeur = 140/f = 140/200 = 0,7 m
• longueur 2e directeur = 136/f = 136/200 = 0,68 m
• longueur du boom

(Collection d'antennes)

Logiciels de conception d'antenne Yagi

Divers logiciels aident : Yagi Designer 2.0 et MS-DOS Antenna Maker.

Yagi Designer 2.0 est un calculateur affichant : diagramme de rayonnement horizontal/vertical, plan E, plan H, résistance et réactance point d'alimentation, gain antenne, rapport F/B.

MS-DOS : calculs de dimensions plus rapides et précis.

(photo d'un émetteur.)

Comment concevoir une antenne Yagi

Avec fréquence 300 MHz et un directeur, nous ferons une construction complète Yagi-Uda. Calculs manuels possibles via équation intégrale ou via logiciel après optimisation détaillée (données initiales au calculateur).

Vitesse v = 180 000 000 m/s, f = 300 MHz. λ = v/f ≈ 1,67 m.

Valeurs initiales : longueur réflecteur 0,495λ, dipôle 0,473λ, directeur 0,440λ, espacement réflecteur-dipôle 0,125λ. Le logiciel/calculateur fait les calculs, remplace v/f par 1,67. Ces formules trouvent facilement les paramètres corrects. Distribution précise des dimensions nécessaire pour performance accrue.

Facile à concevoir chez soi. Antenne en tubes aluminium fonctionne parfaitement si mesures exactes.

(antenne avec plus d'un directeur.)

Applications de l'antenne Yagi

• Antenne RF pour transmettre un faisceau d'ondes radio.
• Polarisation la place sous antenne hémisphérique. Radioastronomie nécessite ces antennes.

Résumé

L'antenne Yagi-Uda est l'une des meilleures et plus utilisées. On la trouve dans foyers et bureaux pour sa taille réduite et efficacité.

Espérons que cet article vous a aidé. Consultez nos autres articles. Contactez-nous pour toute question ou aide !