Ведомые и паразитические элементы

Антенна Яги с одним ведомым элементом ( А ), называемым гнутым диполем , и 5 паразитными элементами: одним рефлектором ( Б ) и 4 директорами ( С ). Линия питания, ведущая к приемнику, не показана; он прикрепляется к ведомому элементу в D. точке Антенна излучает радиоволны лучом вправо.

В антенной решетке, состоящей из нескольких проводящих элементов (обычно металлических стержней), ведомый элемент или активный элемент (также называемый ведомым излучателем или активным излучателем ) электрически соединен с приемником или передатчиком, а паразитный элемент (или пассивный излучатель ) — нет.

Приводные элементы

В многоэлементной антенной решетке (например, антенне Яги-Уда ) приводным элементом или активным элементом является элемент антенны (обычно металлический стержень), который электрически соединен с приемником или передатчиком . передающей антенне он возбуждается радиочастотным В током . передатчика и является источником радиоволн В приемной антенне он собирает входящие радиоволны для приема и преобразует их в крошечные колеблющиеся электрические токи , которые подаются на приемник . Многоэлементные антенны, такие как Yagi, обычно состоят из управляемого элемента, подключенного к приемнику или передатчику через линию питания , и ряда других элементов, которые не являются управляемыми, называемых паразитными элементами . Ведомый элемент часто представляет собой диполь . Паразитные элементы действуют как резонаторы и образуют электромагнитную связь с ведомым элементом и служат для изменения диаграммы направленности антенны, направляя радиоволны в одном направлении, увеличивая коэффициент усиления антенны.

Антенна может иметь более одного возбуждаемого элемента, хотя наиболее распространенная многоэлементная антенна Яги обычно имеет только один. Например, передающие антенны для AM -радиостанций часто состоят из нескольких мачтовых излучателей , каждый из которых функционирует как полуволновой монопольный элемент, приводимый в движение, для создания определенной диаграммы направленности . Двухэлементная решетка, элементы которой расположены на расстоянии четверти длины волны друг от друга, имеет отчетливую кардиоидную диаграмму направленности , когда второй элемент возбуждается источником, сдвинутым по фазе на -90 ° относительно первого элемента. ( ЛПДА Логопериодическая антенна ) состоит из множества дипольных элементов уменьшающейся длины, все из которых являются приводными. Однако, поскольку они имеют разную длину, только один из многих диполей является резонансным на заданной частоте, поэтому одновременно возбуждается только один. Управляемый диполь зависит частоты сигнала . от Фазированные решетки могут иметь сотни управляемых элементов. Бытовые многодиапазонные телевизионные антенны обычно представляют собой гибрид Яги УВЧ с одним управляемым диполем и логопериодической УКВ-антенны позади него с чередующимися активными элементами. Затем ведомые элементы между УВЧ и УКВ соединяются и часто согласован с коаксиальным нисходящим проводом сопротивлением 75 Ом к приемнику.

Когда в антенной решетке упоминается «управляемый элемент», часто предполагается, что другие элементы не возбуждаются (т. е. паразитные, пассивные ) и что решетка тесно связана (расстояние намного меньше длины волны ).

Паразитарные элементы

В радиоантенне паразитный элемент или пассивный излучатель представляет собой проводящий элемент, обычно металлический стержень, который электрически ни с чем не связан. ^[1] Многоэлементные антенны, такие как антенна Яги-Уда, обычно состоят из « приводного элемента », который подключен к радиоприемнику или передатчику через линию питания , и паразитных элементов, которые не связаны с ним. Назначение паразитных элементов — изменять диаграмму направленности радиоволн, излучаемых ведомым элементом, направляя их лучом в одну сторону, увеличивая направленность антенны ( усиление ). Паразитный элемент делает это, действуя как пассивный резонатор , что-то вроде звукового ящика гитары, поглощая радиоволны от ближайшего ведомого элемента и повторно излучая их с другой фазой . Волны от разных элементов антенны интерферируют , усиливая излучение антенны в нужном направлении и подавляя волны в нежелательных направлениях.

Паразитные элементы в антенне Яги устанавливаются параллельно ведомому элементу, при этом все элементы обычно располагаются на линии, перпендикулярной направлению излучения антенны. Влияние паразитного элемента на диаграмму направленности зависит как от его удаленности от следующего элемента, так и от его длины. Управляемым элементом антенны обычно является полуволновой диполь , его длина равна половине длины волны используемых радиоволн. Паразитические элементы бывают двух типов. « Рефлектор » немного длиннее (около 5%) полуволны. Он служит для отражения радиоволн в обратном направлении. « Директор » немного короче полуволны; он служит для увеличения излучения в заданном направлении. Антенна Яги может иметь отражатель на одной стороне ведомого элемента и один или несколько директоров на другой стороне. Если все элементы расположены в плоскости, обычно используется только один отражатель, поскольку дополнительные дают незначительное улучшение усиления, но иногда дополнительные отражатели монтируются выше и ниже плоскости антенны на вертикальном кронштейне на конце.

Все элементы обычно крепятся на металлической балке или кронштейне вдоль центральной оси антенны. Хотя иногда паразитные элементы изолируют от несущей балки, чаще всего их зажимают или приваривают непосредственно к ней, электрически соединяя с ней. На их работу это не влияет, поскольку распределение ВЧ-напряжения вдоль элемента максимально на концах и обращается в ноль (имеет узел ) в средней точке крепления заземляющей балки.

Добавление паразитных элементов приводит к уменьшению улучшения усиления антенны. ^[2] Добавление отражателя к диполю для создания двухэлементной антенны Yagi увеличивает усиление примерно на 5 дБ по сравнению с диполем. Добавление к этому директора для получения трехэлементной Яги дает выигрыш около 7 дБ по сравнению с диполем. Как правило, каждый дополнительный паразитный элемент добавляет около 1 дБ усиления. ^[2]

В примере паразитного элемента, который не имеет стержнеобразной формы, паразитную микрополосковую патч-антенну иногда устанавливают над другой управляемой патч-антенной. Эта комбинация антенн резонирует на немного более низкой частоте, чем исходный элемент. Однако основной эффект заключается в значительном увеличении полосы пропускания импеданса антенны. В некоторых случаях пропускную способность можно увеличить в 10 раз.

Сравнение Яги с паразитными элементами с логопериодическим, со всеми активными элементами

Не все типы тонкопроводных многоэлементных антенн имеют паразитные элементы. внешне Логопериодическая антенна похожа на Яги, но все ее элементы являются управляемыми, подключенными к передатчику или приемнику.

Ссылки

^ Пул, Ян (2010). «Антенна Яги» . Радио-Электроника.com . Адрио Коммуникейшнз . Проверено 29 марта 2011 г.
^ Jump up to: ^а ^б Пул, Ян (2003). Руководство Newnes по радио и коммуникационным технологиям . Эльзевир. стр. 102–191. ISBN 0-7506-5612-3 – через Google Книги.

Дальнейшее чтение

Книга антенн ARRL (23-е изд.). Ньюингтон, Коннектикут: Американская лига радиорелейной связи . 2015. Подраздел 11.1. ISBN 978-1625950444 .

[Poole-1] Пул, Ян (2010). «Антенна Яги» . Радио-Электроника.com . Адрио Коммуникейшнз . Проверено 29 марта 2011 г.

[Poole2-2] Jump up to: ^а ^б Пул, Ян (2003). Руководство Newnes по радио и коммуникационным технологиям . Эльзевир. стр. 102–191. ISBN 0-7506-5612-3 – через Google Книги.

[1]

[2]