Se ti sei verificato per cercare durante un drive in fondo a una strada suburbana negli Stati Uniti in qualsiasi momento durante gli anni ’60 o ’70, non avrai notato una foresta di antenne televisive. Quando la TV Over-the-Air è stata l’unica opzione, le persone sono andate a lunghezze fantastiche da trasportare in segnali, con antenne di proporzioni a volte enormi che sorvolano i tetti.
Le antenne all’aperto tuttavia sono comunque scomparse nell’ultimo terzo del XX secolo mentre i fornitori dei cavi sono finiti per essere dominanti, lanciati al marciapiede come reliquie antiestetiche di una sfortunata anch’essa di opzioni limitate e cattiva ricezione. Ma ora tagliatori da cavi economici come i tuoi stanno iniziando veramente a ricrescere quella foresta una volta, questa volta intorno alle antenne di locazione per ottenere la programmazione digitale sull’aria. Molte delle nuove antenne rendono oltraggiose dichiarano le prestazioni o il tout che sono progettati in particolare per HDTV. È tutto assurdità pubblicitaria, ovviamente, da allora, come ora, quasi ogni antenna TV è solo un tipo di design classico YAGI. La fisica di questa antenna è affascinante, così come la storia di come è stata inventata l’antenna.
“Uda chi?”
Shintaro Uda. Fonte: sezione Cincinnati IEEE
Ciò che sarebbe diventato inteso come l’antenna Yagi ha iniziato nei primi anni ’20 nel laboratorio del professor Shintaro Uda nell’università Imperiale di Tohoku di Sendai Giappone. Il Dr. Uda stava lavorando nella band VHF e in cerca di metodi per fare antenne più direzionali. Mentre sperimentando un’antenna ad anello risonante, ha scoperto che mettendo un anello statico vicino all’antenna tendeva a modellare il segnale lontano da uno schema omnidirezionale, quasi come se il loop fungesse da un riflettore.
Insieme al suo Associato Hidetsugu Yagi, UDA ha sperimentato configurazioni diverse. Alla fine hanno sostituito l’antenna del loop con un semplice dipolo, oltre ad aggiungere elementi extra, che hanno chiamato direttori, su un lungo boom per modellare ulteriormente il raggio. Utilizzando otto direttori su un braccio di legno di 15 metri montato sul tetto del loro laboratorio, UDA e Yagi sono stati in grado di interagire su una distanza di 135 km a 68 MHz, nessun risultato diretto in quel momento.
Hidetsugu Yagi e “la sua” antenna. Fonte: fisica world.com
Avendo soprannominato la loro invenzione l’antenna direzionale del proiettore d’onda “, era inevitabile che l’antenna fosse prende il nome da qualcuno. Esattamente come è venuto ad essere accreditato unicamente a Dr. Yagi è una storia di qualche tradimento sulla parte di Yagi con un pizzico di ingenuità su Uda’s. Dr. Uda ha pubblicato i primi documenti di lingua giapponese sull’antenna, tuttavia per ragioni sconosciute, il Dr. Yagi utilizzato sia per i brevetti giapponesi e americani per l’antenna senza alcuna menzione di UDA. Il brevetto giapponese è stato assegnato all’attività Marconi in Inghilterra, mentre il brevetto americano è andato a RCA. Senza alcuna menzione di UDA, così come con il Dr. Yagi, in tourning il mondo di lingua inglese per discutere di “la sua” antenna in diverse conferenze radio ingegneristiche, l’antenna finì lentamente per essere solo l’antenna yagi o la “array yagi”.
Ironia della sorte, grazie alle rivalità inter-service e a una mentalità del silo in Giappone imperiale, era solo la cattura di un radar britannico insieme durante la battaglia di Singapore nel 1942 che ha introdotto l’invenzione homegrown verso l’esercito giapponese. Gli ufficiali dell’intelligence giapponesi non pensano nemmeno a “Yagi” per essere un nome giapponese – suppongono che fosse solo una parola di codice composta dagli inglesi.
Parassiti
Le caratteristiche principali dell’antenna Yagi-Uda sono un’alta direzionalità e un alto guadagno. A condizione che la verità che la lunghezza di ciascun aspetto abbia bisogno di essere vicini a una certa frazione della lunghezza d’onda del segnale, è più pratico per le frequenze più elevate, principalmente sopra i 30 MHz. Questo non è quello di dichiarare che non può essere utilizzato per le lunghezze d’onda più lunghe, tuttavia – molti prosciutti funzionano i 20 m e una banda di 40 m con un enorme yagi.
Un yagi per le bande del prosciutto. Nota l’aspetto guidato con feedline, sette amministratori, nonché un singolo riflettore. Fonte: antenna-theory.com.
Come nel design originale del Dr. UDA, un YAGI è composto da un elemento monomodolo parallelo a Coplanar con almeno due elementi parassiti. Un piccolo stile è un singolo aspetto riflettore trovato “dietro” l’aspetto guidato (relativo alla direzione del segnale radio) e ad un singolo direttore dell’aspetto davanti all’elemento guidato. È probabile che un’antenna pratica abbia diversi direttori, il più dei quali ci sono la direzionalità più stretta e più alto è il guadagno, almeno tanto quanto un punto.
Ciò fornisce Yagis il loro aspetto caratteristico – un boom orizzontale con diversi aspetti disposti perpendicolarmente. Ci sono alcune varianti, del programma – alcuni yagis hanno diversi riflettori o hanno un accordo di riflettore d’angolo. Oltre ad alcune antenne, in particolare le antenne TV, hanno gli aspetti parassiti spazzati indietro ad un angolo piuttosto che perpendicolare al boom. Inoltre, gli aspetti possono essere organizzati orizzontalmente o verticalmente, a secondasulla polarizzazione desiderata.
Phasing.
Per comprendere il design di Yagi, richiamare che un’antica antenna di dipolo ordinaria in area libera ha un modello di radiazione che è la più forte fianchi all’antenna. Ciò si traduce in due enormi lobi fuori dalla parte anteriore, oltre al retro dell’antenna, con un segnale di bit fuori dalle estremità. L’aspetto guidato di un yagi è solo un dipolo a mezza ondata, o talvolta un dipolo piegato per aumentare l’impedenza. Gli aspetti parassiti a forma di Aspetti e dirigono la trave che utilizzano interferenze costruttive e distruttive.
Come scoperto il Dr. Uda, gli aspetti parassiti possono essere accoppiati induttivi o capacitivamente all’elemento guidato. Aspetti induttivi sono in qualche modo più lunghi della mezz’onda, mentre gli aspetti capacitivi sono alquanto più brevi. Gli Amministratori sono tutti più brevi della mezza onda e sono quindi accoppiati capacitivamente, mentre il riflettore è più lungo e induttivo accoppiato. La differenza dalla mezza ondata perfetta è poco – di solito solo solo dal 10% al 15%.
Costruttive oltre a interferenze distruttive in un’antenna yagi. L’onda eco-friendly rappresenta la somma del rosso e delle onde blu. Fonte: raddrutorial.eu.
Sia il riflettore che gli amministratori funzionano mediante il potere di reerenziazione dall’elemento guidato. La spaziatura degli aspetti parassitari membri della famiglia con l’aspetto guidato determina la fase del segnale redidiato. Il riflettore, essendo induttivo reattivo, readiates Power a 180 ° fuori fase con l’elemento guidato. La spaziatura è impostata per garantire che questo innesca interferenze distruttive dal retro dell’antenna, mentre allo stesso tempo lo stesso tempo è quasi in fase con il segnale guidato dalla parte anteriore dell’antenna. Ciò si traduce in interferenze costruttive, aumentando l’alimentazione dalla parte anteriore. Allo stesso modo, gli amministratori accoppiati capacitivamente sono distanziati per garantire che possano relegare la potenza più o meno in fase in fase in avanti, mentre si irradia fuori fase nella parte posteriore.
Il risultato è un segnale amplificato notevolmente verso i direttori, nonché quasi nessuno dietro il riflettore. Oltre a ricordare che la teoria dell’antenna specifica che qualsiasi tipo di antenna che trasmette può anche ricevere, così come con le stesse caratteristiche identiche. Non importa se l’aspetto guidato in un yagi è guidato da un trasmettitore di potenza da 100 watt collegato alla rete, o da alcuni microwatts scelti da una torre della TV lontana. La direzionalità così come il guadagno sarà la stessa. Così come Yagis può avere un notevole guadagno – fino a 20 DBM quando progettato correttamente.
Utile come l’antenna Yagi è, è tutt’altro che perfetto. Dal momento che le dimensioni cruciali e la spaziatura degli elementi parassiti, Yagis hanno una larghezza di banda relativamente stretta. Inoltre, la direzionalità dell’antenna può essere un inconveniente, che richiede che l’antenna sia ruotata per puntare più o meno precisamente al trasmettitore o al ricevitore.
Ma se requisito di tirare un singolo segnale lontano, quella direzionalità è proprio ciò di cui hai bisogno. Lo Yagi è un’antenna da cavallo, oltre a fornire l’effetto che ha avuto è molto probabilmente il diritto e il grande che molti hanno preso a riferendosi ad esso come l’antenna Yagi-Uda.