Antena de radio
Descripción: Conjunto de extremo de disparo compuesto por una unidad de excitación, una unidad de reflexión y una o más unidades de guía. Nota: De hecho, la unidad reflectante puede estar compuesta por algunas unidades o una superficie reflectante.
En la década de 1920, Hidetsugu Yagi y Taitai Uta de la Universidad de Tohoku inventaron este tipo de antena, conocida como antena Yagi Uta.
La antena Yagi es realmente fácil de utilizar. Tiene mejor directividad y mayor ganancia que una antena dipolo. Particularmente eficaz para radiogoniometría y comunicaciones de larga distancia. Si está equipado con dispositivos de control de elevación y rotación de azimut, puede comunicarse a voluntad con estaciones de radio en todas las direcciones, incluidas naves espaciales, lo que no es posible con antenas verticales.
Una antena Yagi típica debe tener tres pares de osciladores y la estructura general tiene la forma de un "rey". El vibrador activo o vibrador principal conectado al alimentador está en el medio de los tres pares de vibradores, y el medio del "rey" es horizontal. El reflector, ligeramente más largo que el oscilador activo, está situado a un lado del oscilador activo y desempeña la función de atenuar las ondas de radio emitidas desde esta dirección o desde esta antena directora, que es ligeramente más corta que el oscilador activo; , está situado al otro lado del oscilador activo, puede potenciar las ondas de radio que vienen de este lado o se emiten en esta dirección. Puede haber múltiples guías, siendo cada guía ligeramente más corta que la guía adyacente a ella y próxima al vibrador activo. Cuantos más directores hay, más clara es la dirección y mayores son los beneficios. Sin embargo, de hecho, después de más de cuatro o cinco directores, este aumento en las "ganancias" no es obvio. Sin embargo, existen problemas como el aumento del tamaño. peso, mayores requisitos de resistencia del material y mayores costes. Normalmente, un par de Yagis de cinco elementos (es decir, tres directores, un reflector y un oscilador activo) son suficientes.
Cada guía y reflector está fabricado con varillas metálicas. No importa cuántas "unidades" haya, todos los vibradores se fijan paralelos a una "viga" a una distancia determinada. Las vigas también están fabricadas con materiales metálicos. ¿Debería aislarse el punto medio de estos vibradores de la Te principal? no quiero. Resulta que cuando una onda de radio "camina" sobre estos osciladores con una longitud de aproximadamente media longitud de onda, el punto medio del oscilador está exactamente en el punto cero del voltaje de la señal inducida, y el punto cero está conectado a tierra, por lo que hay No hay ningún problema. Y hay otro beneficio. La electricidad estática inducida en el espacio puede ser conducida a la red de puesta a tierra de protección contra rayos del edificio a través de estos puntos de contacto y el poste metálico de la antena.
El principio de funcionamiento de la antena Yagi es el siguiente (tomando como ejemplo la recepción de una antena de tres elementos): el director es ligeramente más corto que media longitud de onda, el oscilador principal es igual a media longitud de onda, el Si el reflector es ligeramente más largo que media longitud de onda, la distancia entre los dos osciladores es un cuarto de longitud de onda. En este momento, el director es "capacitivo" a la señal de inducción, y la corriente adelanta el voltaje en 90°; la onda electromagnética inducida por el director irradiará al oscilador principal, y la señal radiada se retrasará con respecto a la señal que llega; el oscilador principal directamente desde el aire en 90 grados, después de un viaje de un cuarto de longitud de onda, compensa exactamente el "avance" causado anteriormente. Los dos están en fase, por lo que la señal se superpone y se fortalece. El reflector tiene una longitud ligeramente superior a media longitud de onda y es inductivo. La corriente tiene un retraso de 90° en el proceso de radiación al oscilador principal, que es exactamente 180° diferente de la señal aplicada directamente al oscilador principal desde la dirección del reflector, que actúa como una cancelación. Si una dirección se fortalece y la otra se debilita, habrá una fuerte direccionalidad. Lo mismo ocurre con el estado de emisión.
El oscilador activo es una unidad clave. Hay dos formas comunes: oscilador simple y oscilador recto. El oscilador recto es en realidad un oscilador dipolo de media longitud de onda y el oscilador reducido es su deformación. El lugar donde el vibrador activo se conecta a la línea de alimentación debe estar bien aislado de la viga principal, mientras que el punto medio del vibrador plegado todavía está conectado a la viga principal.
Imita una antena, pero ajústala siempre bien. ¿Qué sintonizar? ¿Por qué ajustarse? Esto requiere que comprendamos el principio de las antenas.
Una característica importante de una antena es su "impedancia de entrada". En resonancia, la antena actúa como una resistencia conectada a la línea de alimentación. La impedancia del alimentador comúnmente utilizada es 50ω. Si la impedancia de entrada de la antena también es 50ω, se logra la "coincidencia" y todas las señales emitidas por la estación de radio pueden emitirse desde la antena; de lo contrario, parte de la potencia se reflejará de regreso; circuito amplificador de potencia de la estación de radio.
La impedancia de entrada de la antena dipolo de media longitud de onda es aproximadamente 67ω, y la impedancia de entrada de la antena dipolo de media longitud de onda es 4 veces mayor. Cuando se agregan directores y reflectores, la relación de impedancia se complica. En términos generales, la impedancia de Yagi es mucho menor que la de la unidad básica. Cuanto mayor es la distancia entre las unidades Yagi, mayor es la impedancia. Por el contrario, la impedancia disminuye y la eficiencia de la antena.
Algunos datos muestran que cuando la distancia entre el director y el oscilador principal es de 0,15 longitudes de onda, la impedancia es la más baja, y cuando la distancia entre el director y el oscilador principal es de 0,2-0,25, la impedancia es alta y se mejora la eficiencia. En este momento, el rango de cambios de impedancia es de aproximadamente 5-20ω.
La impedancia característica de la clásica antena Yagi dipolo plegada es de aproximadamente 300ω (la separación entre dipolos es aproximadamente un cuarto de longitud de onda), que es la misma que la de una antena receptora de TV común. La impedancia de entrada es mayor cuando la distancia entre los osciladores plegados es estrecha, o cuando el diámetro del "lado largo" de una media longitud de onda es mayor que el diámetro de los dos "lados cortos" de aproximadamente un cuarto de longitud de onda.
Las salidas de nuestros comunicadores están diseñadas según 50ω, y el cable de 50ω se utiliza como alimentador. ¿Cómo lograr una adaptación de impedancia entre la antena Yagi y el alimentador? Evidentemente, esta cuestión no puede ignorarse. Por tanto, existen varios métodos de comparación. La combinación de "horquilla" comúnmente utilizada en Yagis de onda corta es conectar un conductor en forma de U en paralelo en el punto de alimentación. Como inductor, forma una resonancia paralela con la capacitancia de la antena misma, aumentando así la impedancia de la antena; también está el clásico emparejamiento "gamma", las famosas Antenas HB9CV y más. El método más sencillo es enrollar el alimentador cerca de la antena en una bobina con un diámetro de unos 15 cm, unas seis o siete veces, y colgarlo allí. Creo que esto debería ser el mismo que el principio de combinar horquillas.
Hay otra cuestión a tener en cuenta: la antena Yagi es una "salida balanceada", y sus dos puntos de alimentación tienen las mismas características a "tierra", pero los puertos comunes de la antena del transceptor están "desequilibrados" y el núcleo El cable sirve como extremo caliente y el conductor exterior está conectado a tierra. Aunque también podemos conectar el núcleo del alimentador a uno de los dos puntos de alimentación de la antena y el otro a la capa conductora exterior del alimentador, esto destruirá las características direccionales originales de la antena y producirá emisiones innecesarias en el alimentador. Un buen Yagi debería tener una transformación "equilibrada-desequilibrada".
Un amigo preguntó, al configurar el Yagi, ¿los osciladores de la antena están paralelos a la tierra o perpendiculares a la tierra? La respuesta es que es mejor tanto para el receptor como para el emisor mantener la misma "postura". Cuando el vibrador está horizontal, el campo eléctrico de la onda eléctrica emitida es paralelo a la tierra, lo que se denomina "onda polarizada horizontalmente", mientras que cuando el vibrador está perpendicular a la tierra, la onda eléctrica emitida es una "onda polarizada verticalmente". ". Tanto el transmisor como el receptor deben mantener el mismo patrón de polarización. En la banda U/V, la gente utiliza un gran número de antenas verticales y, por supuesto, la antena Yagi debe pertenecer a la mayoría, para que el oscilador esté perpendicular a la tierra. La mayoría de las antenas Yagi en la banda de onda corta están instaladas horizontalmente. ¡Me temo que un gigante así no se puede realizar incluso si se coloca verticalmente!
Un amigo preguntó, ¿qué impacto tiene el diámetro del vibrador en el rendimiento de la antena? La respuesta es que el diámetro afecta la longitud del oscilador. Cuanto mayor es el diámetro, más corta es la longitud. Cuanto mayor sea el diámetro, menor será el valor Q de la antena y mayor será el ancho de banda de la frecuencia operativa.
Algunos amigos también preguntaron, ¿es mejor "acostado" sobre la viga como otros vibradores, con varios lados en el mismo plano? ¿O es mejor doblar la cara del vibrador perpendicular a la viga, manteniendo solo su lado largo en un plano con los otros vibradores? La antena Yagi clásica es la primera. Según el principio de funcionamiento mencionado anteriormente, si el oscilador plegado se encuentra plano entre el director y el reflector, y el oscilador plegado tiene dos lados, ¿la relación de fase será mucho más complicada?
Pero claro. Muchos logros en la radioafición, especialmente varias antenas, se obtienen mediante experimentos reales, y el "éxito" o el "fracaso" a menudo depende de la propia satisfacción y la "comparación con el pasado". Algunas de las antenas que aparecen en la revista son alimentadores de 50ω conectados directamente a vibradores plegables, que se encuentran planos y estables en sus hermanos "dispositivos". ¿Qué es lo mejor? Pruébelo usted mismo. Conecte una tabla de ondas estacionarias e intente ajustar la longitud de cada oscilador, la distancia entre cada unidad y cómo combinarlos. Probablemente habrá nuevos descubrimientos.
Por cierto: al realizar la depuración, la antena debe erigirse con cuidado, al menos a dos o tres metros del suelo, y el área circundante debe ser más amplia.