שם מקור: The Role of Yagi Antennas in Modern Relay Networks

תחנות רדיו תלויות בתקשורת אמינה, למרחקים ארוכים כדי לגשר על פערים בין נקודות קבועות. אנטנות יאגי, המוכרות עבור מפעילי תחזוקה יוצאי דופן שלהם ורווחה, הפכו לגורם מרכזי במתקנים אלה.אם קישור בין תחנות מזג אוויר מרוחקות, לשדר אותות טלוויזיה או תמיכה ברשתות תגובה חירום, מערכת ההפעלה של Ygi יעילה יכולה לשפר באופן דרמטי את טווח האבטחה והיציבות.

הבנה של Yagi-Uda Antenna

הקשר ההיסטורי והמבנה הבסיסי

אנטנה יאגי, הידועה יותר באופן רשמי כאנטנה Yagi-Uda, היא מערך כיוון שהומצא ב-1926 על ידי Shintaro Uda ופופולרי על ידי Hidetsugu Yagi.It מורכב מגורם יחיד המונע - לעתים קרובות חצי גל dipole או מתקפל - וסדרה של אלמנטים טפילים: קצת יותר רפלק מאחורי האלמנט המונע ואחד או יותר קצר יותר ב-F נמצא דפוס קצר יותר, במקום זאת, כלומר, במקום זאת, הוא מספק תמונה חשמלית, במקום זאת, במקום זאת, במקום זאת, או יותר, הוא מספק את התמונה התחתונה, או יותר, או יותר, במקום זאת, הוא מספק את התמונה התחתונה, במקום זאת, הוא מספק את התמונה התחתונה, או יותר, במקום זאת, במקום זאת, הוא מספק את התמונה התחתונה, הוא מספק את התמונה האלקטרומגנטית, או יותר, במקום זאת, במקום זאת, או יותר קצר יותר, הוא מספק את התמונה התחתונה, כלומר, הוא מספק את התמונה האלקטרומגנטית, במקום זאת, במקום זאת, במקום זאת, במקום זאת, הוא יכול להיות מנקה, אם הוא מספק את התמונה התחתונה, במקום זאת, במקום זאת, הוא יכול להיות מנקה, הוא מספק את התמונה האלקטרומגנטית, הוא יכול להיות מנקה שטוח יותר קצר יותר, במקום זאת

עקרונות הפעולה: הדדיות וגל אינטרפיון

הביצוע של אנטנה יאגי מושרש בהפיכה הדדית בין האלמנטים שלה.כאשר האלמנט המונע מוזן עם אנרגיית RF, הוא גורם זרמים באלמנטים הפרציטיים.המשקל, להיות ארוך יותר מהיסוד המונע, פועל באופן חטוף ומשקף אנרגיה קדימה.המנהלים, מעט קצרים יותר, מתנהגים באופן זמני ומכוון את הגל קדימה.

היתרונות העיקריים של תחנות ריבי קבועות

אנטנות יאגי מביאות קבוצה ייחודית של הטבות במערכות מסר קבועות נקודה לנקודה:

  • (FLT:0) פתיחות תיאורטית: FLT:1 על ידי ריכוז אנרגיה לתוך קרן צרה, יאגי מצמצם כוח מבוזבז בכיוונים בלתי רצויים.זה חיוני כאשר המעביר עובר עשרות קילומטרים וכל פיסת רווח מסייעת לסגור את תקציב הקישור. A היטב-aimed Yagi יכול לשפר יחס אות-to-noise על ידי 10B או יותר בהשוואה לרמה חד-צדדית באותו גובה אנטנה.
  • (FLT:0) דיסיפוי: יחס החזית-ל-back ו-Lobes צד מדוכא דוחה אותות מתחנות אחרות, צמצום הרעש ושיפור יחס אות-לא-רעש. בסביבות אור עירוניות או מכוסות, בחירה זו מבטיחה קישורים נתונים חזקים גם כאשר משתמשים בערוצים סמוכים.
  • (FLT:0) רווח גבוה בצורת קומפקטית:FLT:1 בעוד מנות פרבוליות לספק אפילו רווח גבוה יותר, הם גדולים וכבדים. A ארוך-boom Yagi יכול לספק רווח מרשים עם חלק של עומס הרוח ומשקל, מה שהופך את המגדל יותר פשוט ופחות יקר. לדוגמה, 6-lement Yagi על GHz יכול להשיג 12Bi עם רווח עם אורך מתחת ל 3 מטרים.
  • (FLT:0) יעילות: FLT:1 בנייה דורשת חומרים מינימליים - צינורות מים, בום, וחומרה פשוטה של עלייה. יהגיים מסחריים הם פרוספקטיביים וסבירים, עיצובים תוצרת בית באמצעות מחשבים מקוונים כמו אלה מ FLT:2DL6WU's YagiFLT 3 מציעות נמוך-barrier עבור כניסה אישית.
  • (FLT:0) אמינות מכנית: FLT:1 ללא חלקים נעים ומבנה חזק, יאגיים לעמוד במזג אוויר קשה יותר מאשר חלופות רבות.קרח, רוח וחשיפה UV ניתן להפחית באמצעות בחירה חומרית וציפוי מגן.

פרדוקס עיצוב קריטי לביצועים אופטיים

תדירות ואורך הגל

כל אורך האלמנט יאגי וספאם הם תלויי גל. A Yagi המיועד 450 MHz לא יעבוד ביעילות ב 800 MHz.רחב פס תחנות עשוי לדרוש מערךים של גליון או מספר רב של Yagis. Precise חיתוך וספאם על פי פורמולות עיצוב להבטיח נמוך VSWR על פני ערוץ ההפעלה (למשל, , קיבולת כפולה), כמו אינדקס מהיר עבור נפח VGT2, ניתן לייעל בדיוק עבור רוחב פס נמוך יותר של 1A.

מספר היסודות והשגת סחרחורים

הוספת מנהלים מגבירה את הרווח קדימה, אך גם מצמצם את beamwidth ו מעלה את הפוטנציאל השגוי של חוסר התאמה. A 3-element Yagi מציע רווח מתון (כ 7 dBi) עם רחב מספיק beamwidth (50 עד 60 מעלות) לסבול ערימה קלה, בעוד עיצוב 12-element מספק רווח גבוה (14DBi) אבל מכוון מדויק בתוך כמה מעלות איזון דורש גם את דרישות תחזוקה מקסימלית של זמן מצטברת של שיפור יעיל.

עקבו אחרי Baluns

רוב יאגיס מציגים אימפולס מתחת 50 אומות בנקודה להאכיל. a מתקפל דיפול מעלה את זה ל -200-300 אומות, אשר ניתן לשנות עם 4:1 balun. A gamma או T-match מספק טיפול 50-ohm ישירות ללא טיפול balcon, מפשט בנייה. אימפולסיבי מוביל כוח משתקף גבוה ולהפחית כוח קרינה יעיל עבור אנטנות גבוהה עבור אנטנות גבוהה לפחות.

תכנון נתיב ו- Polarization

עבור ארצן VHF / UHF ממסר, קיטוב אנכי נפוץ כי אנטנה תחנת בסיס אטומית הם בדרך כלל אנכי, ואת הקיטוב אנכי מציע חדירה מעט יותר טובה דרך חומצה פולית.המיון Horizontal יכול להיות נבחר להפחית רעש ממקורות התערבות מעשה ידי אדם (אשר לעתים קרובות מקוטב אותות הקוטביים) או לנצל את אובדן נתיב חופשי נמוך תחת תנאים מסוימים.

חומרים וחוסנות סביבתית

השתמש בחומרה פלדה אל-חלד כדי למנוע קורוזיה גליונית בין אלומיניום ופלדה.ליישם פס נגד חמצון על כל המפרקים. Insulators צריך להיות עשוי מחומרים עמידים UV כגון ניילון (לכוח נמוך) או Teflon (לעומסים גבוהים) חסם חיבורים קואקסיליים ומגפיים מזג אוויר סיליקון מגן מפני מים באזור החוף או תעשייתי, לשקול לעתים קרובות את הסביבה החומרית (מכאן) או בצורת חום (מחץ) או בצורת לחץ דם) או בצורת אוויר מעוגלת (מחץ) או בצורת לחץ דם (מחדש) או בצורת אוויר מעוגלת (מחדשה) או מחוסמת) או מחוסמת (מחדש של משאבים).

התקנת שיטות הטובות ביותר עבור קישורים ארוכי טווח

הרהורים ו- Fresnel Zone Clearance

[לעיל את האנטנה כדי להשיג לפחות 60% הראשון אזור טיהור אזור Fresnel על הנתיב כולו.עבור קישור 10 ק"מ 2.4 GHz, רדיוס אזור Fresnel הראשון באמצע הדרך הוא בערך 5.6 מטרים; לכן, אנטנה צריכה להיות גבוהה מספיק כדי למנוע מרווחי מזג אוויר ובניית מכשולים.

« לקדם את העצלות ואליביזציה

השתמש מצפן ו inclinometer עבור הצבעה ראשונית גסה, ולאחר מכן לבצע היערכות טובה באמצעות אינדיקציה בעלת אות (RSSI) מן הקצה הרחוק.עבור נתיבים ארוכים, מנתח ספקטרום או מד כוח אות עוזר להגיע לשיא של ה- lobe הראשי במדויק. סטיות (azimuth וגובה) ב יומן תחזוקה.חשב התקנת רוטטור אם הכיוון עשוי להיות צורך retimopized, מאוחר יותר או מספר אתרים מרוחקים כדי להיות ממוקם באופן קבוע של מיקום), עבור אנטנה בודד עם מיקום יחיד.

הגנה והגנה על הברק

יאגי על מגדל פועל כמשכת ברק.בונד את המסטר למערכת המקרקעת המגדל עם חוט נחושת #6 AWG או גדול יותר. להתקין צו מעצר ברק על כבל קואקסיאלי בנקודה הכניסה לבניין, ולהשתמש במגינים על כל הציוד.

ניהול כבל ו- Strain Relief

השתמש כבל קואקסיאלי נמוך (למשל, LMR-400 או Heliax) עבור ריצות מעל 10 מטרים. Secure את כבל למסט עם הקלה בזנים כל מטר כדי למנוע flexing המושרה רוח על המחבר. טופס לולאה טפטפת שבו המעברים הכבלים ממוסמכים לאופקים, ולאטום את החיבור עם קלטת מזיעת עצמית וחום מזג אווירי עבור multimo-anat, שניהם יכול לפשט את הכבל הנוכחי כדי למנוע את הפשטת השבר הנוכחי.

נמלה ספיגה במגדלי Multi-Antenna

אם כמה יאגיים הם במשותף, לשמור על הפרדה אנכית של לפחות 1.5 אורכי גל כדי למזער עיוות דפוס.הפרדה Horizontal צריך להיות לפחות 2 אורכי גל. בידוד חוצה קוטבי יכול להפחית את ההפיכה על ידי 20 dB נוסף, כך לשנות את ההפיכה בין אנטנות מקודדות co-located יכול לעזור להפחית את ההתערבות. עבור מתקנים צפופים, להשתמש בגישה סקטורת עם רחבת אחת של נוסחאות כיסוי רחב יותר מאשר גלקסיות יותר מאשר גלקסיות מרובות מאשר גלקסיות מתוחכמות יותר מאשר גלקסיות מתוחכמות זה.

יישומים אמיתיים של יאגי אנטנות במערכות Relay

אנטנות יאגי פרוסות על פני תרחישים שונים של רשת ממסר:

  • (FLT:0) שירותים לבטיחות הציבור: ההרחבה 1 (FLT 1) מבטי אש, תחנות טווח מרוחקות וצוותי שיקום אסון משתמשים בקישורי VHF/UHF Yagi להתחבר למרכזי פיקוד.הדבורה הצרה של האנטנה מפחיתה את הסיכון של ג'ט ולהבטיח שידור קולי ברור על פני שטח מחוספס, לעתים קרובות מעל 50 ק"מ עם משדרים נמוכים.
  • (FLT:0)Broadcasting Relay:FLT:1 ותחנות רדיו FM לעתים קרובות מעסיקים מערך Yagi עבור קישורים סטודיו-to-transmitter (STL) ומניפסט מתרגם. Multi-elemented Yagis ללכוד חלש אותות אוויריים עם נאמנות גבוהה, המאפשר הפצה אמינה למתרגמים מרוחקים.
  • (FLT:0)SCADA ו Telemetry תעשייתי:FreaLT:1 צמחי טיפול במים, צינורות שמן וגז, ומערכות אותות רכבת מסתמכות על 900 MHz ללא רישיון או 2.4 GHz Yagis לפקח ולשליטה נכסים מרוחקים. האנטנה מספקת שיעורי נתונים תלויים (עד כמה Mbps) אפילו עם כוח שידור נמוך, תמיכה בזמן אמת של שליטה של משאבות, שסתום, חיישנים, חיישנים וחיישנים.
  • (FLT:0) Amate Radio Mesh Networks: FIRLT:1 Hams לבנות רשתות נתונים מהירות גבוהה באמצעות Yagis על 2.4 GHz ו- 5.8 GHz להקות כדי ליצור עמודות אחוריות נקודה לנקודה עבור DN ו HSMM-MESH.הקהילה חולקת מאגרים מפורטים ותכניות לפורומים כמו FLT2AREF 3:2AREF 3: 3.
  • (FLT:0Rural Broadband הרחבה:FLT:1 Wireless ISPs (WISP) להשתמש יחידות מנוי כפולות של Yagi כדי לחבר חוות וכפרים למגדלים המחוברים בסיבים, לשפשף את ההתפלגות הדיגיטלית שבה כבל הוא לא מעשי. A יחיד Yagi יכול לשרת טופס נקודה עד-multipointr עם 25bps דרך 15 ק"מ.

השוואת Yagi ל-Altern Antenna Types

Parabolic Dish Antennas

הצלחות מציעות רווח גבוה מאוד (20–40 dBi) ו-Beamwidths צר, אידיאלי עבור מיקרוגל backhaul (6-80 GHz) עם זאת, הם כבדים, לתפוס רוח, ודורשים עלות נוקשה יותר. Yagis הם קלים, זולים יותר, מספיק עבור קישורים עד 20 dBi רווח. עבור תת-6 GHz, Yagis לעתים קרובות להציג יחס עלות טוב יותר, במיוחד כאשר יש צורך רוחב, במיוחד אם יש צורך של פחות גבוה יותר, אבל יש צורך של פחות גבוה יותר, 000, אבל יש צורך, אבל יש צורך.

Log-Periodic Dipole Arrays (LPDA)

LPDAs לספק כיסוי תדר רחב, מה שהופך אותם אטרקטיביים עבור מערכות תדירות או רב פס. עם זאת יש להם רווח נמוך יותר עבור אלמנט ויחס חזיתי פחות מוגדר מראש מול-back מאשר Yagi של גודל דומה. A Yagi הוא מעולה כאשר פועל על להקה קבועה, צר.אם תחנת הממסר חייב לכסות מספר רב של octaves, יומן הוא בלתי נמנע; אחרת, ביצועים טובים יותר Yagi יכול לספק להזדקק לתדירות גבוהה יותר כדי לקבל להקות בעתיד.

פאנל ומגזר אנטנות

אלה מספקים רחב יותר beamwidth (60°-120 °) והם משמשים עבור תחנות בסיס המשרתות לקוחות מרובים.עבור קישורים נקודה לנקודה-לנקודה, רווח נמוך שלהם וצריכת אנרגיה פסולת קרינה. Yagis מצטיינים איפה הכיוון ידוע וקבוע, המציע 10-20 dB יותר רווח מאשר פאנל של אותה גודל פיזי.

אנטנות אוטונסיות

Verticals או קולני dipoles קורנת 360 מעלות, שימושי עבור תקשורת סלולרית-בסיסית. בתחנות מסר, אוניס מזמין התערבות ועלייה באובדן נתיב גבוה יותר על פני מרחקים ארוכים.אנרגיה ממוקדת של יאגי בדרך כלל מחלחלת את הכוח הרדיגן האפקטיבי בהשוואה לאומני עם אותו וואט-שווה להכפיל את הדרגה נתונה לפשרות מרובות או לרכזות עם אטומיות חד-אדם אחד עם אותו אטומיות.

תחזוקה ופתרון בעיות עבור אחריות ארוכת טווח

כדי לשמור על קישורים מבוססי יאגי להופיע בשיאם, לקבוע לוח זמנים של תחזוקה שגרתית:

  • (FLT:0) ו- Inspectionsual: FIRLT:1) בדוק עבור אלמנטים בולטים, רופפת U-bolts, ו-corrosion כל שישה חודשים.לאחר סערות, לחפש פסולת הנשלחת בין אלמנטים או נזק ברום. השתמש בינארי עבור מגדלים כי הם מטפסים באופן בלתי צפוי.
  • (FLT:0)Connector Integrity:FreaLT:1 ; intrusion in coaxial Connectors הוא הגורם המוביל של השפלה קישור.Inspect N-type או 7/16 מחברי DIN ללחות, להחליף את חותמות מזג האוויר, ו- re-clean משטחים עם דלקת isopropyl. השתמש לחבר כדי להבטיח נוקשות נאותה כדי להתחבר חוטים.
  • מדדי FLT:0VSWR: FLT:1eur להשתמש מנתח אנטנה או קו קווי VSWR מטר כדי לפקח על כוח משתקף. לקפוץ פתאומי ב VSWR עשוי להצביע על אלמנט פגוע, מים בקו, או balun רע. רשם קריאה בסיס שיא במהלך עמלות ראשוניות והשוואה רבעונית.
  • (FLT:0) ,Alignment Verification:FLT:1ture יכול לאט לשנות את האנטנה. בצע כוח אות שנתי שיא על השימוש באינדיקטור RSSI של המקלט או מנתח ספקטרום.אפילו אי-התאמה של 5 מעלות יכול לגרום מספר dB של אובדן.אם הקישור יש רוטטור, לקבוע שגרת repeak אוטומטית.
  • (FLT:0Corrosion Control: 1FLT) תרכובת נוגד חמצון התנהגותית על חיבורים אלמנט-ל-boom כל שנתיים. Replace נירוסטה חומרה אם גלימה או מתפתל מופיע באתרי החוף, לשקול אלומיניום מחוספס או ציפויים הגנה נוספים כגון צבע epoxy. for bi-metallic (למשל, אלומיניום, פלדה אל-חלד), להשתמש ניקל מבוסס למניעת קורלגן.

פיתוחים עתידיים ושיפורים

מחקר מתמשך וטכנולוגיה מתפתחת ממשיכים לשפר את ביצועי יאגי לתחנות ממסר:

  • (FLT:0)Computer-Optimized Designs:BuildFLT) אלגוריתם גנטי וסימולציות של אלמנט סופי מייצרים כעת מודלים של Yagi עם צדים אולטרה-נמוכים ואופטימיזציה של מחסנים פסים banddth. Open-source כלים כמו MMANA-GAL ו-4nec2 מאפשרים למהנדסים לחדד את המידות והספאקים לתאים ל-specs, להשיג גם תכונות סטנדרטיות של עיצובים, כדי לשפר את אחד-B2.
  • (FLT:0)PCB Yagi Arrays: FIRLT:1 [דפס לוח המעגל Yagis הפעלה בתדרים מ"מ ו- GHz, 60 GHz] מציעים רווח קומפקטי, חוזר על עצמו עבור ממסר עירוני צפוף. אלה משתלבים עם שבבים מתואמים עבור קישורים נייחים, המאפשרת פיצויי נתיב הסתגלות בסביבות דינמיות.
  • (FLT:0)Phased Yagi Arrays: ⁇ 1 (בקיצור: ⁇ ) על ידי phas מרובים Yagis, מפעילי יכולים להתאים כיוון beam ללא סיבוב מכני.זה חשוב עבור קישורים כפופים למאמץ עץ או בניית sway, והוא מוריד עלויות תחזוקה של תאורה מחדש.
  • חומרים מתקדמים:0 (FLT:1) מסובבים פחמן-פיבר להפחית במשקל ועומס רוח תוך שמירה על קשיחות.טיפולי פני השטח ממזערים את הדבקות קרח, הרחבת הפעולה באקלים קר.אלמנטים מוטבעו של Graphene הראו הבטחה לצמצום הפסדים מנוגדים בתדרים גבוהים יותר.חומרים אלה עדיין יקרים אך בהדרגה נכנסים לפריסות מסחריות.
  • (FLT:0) אינטגרציה עם רדיו מבוסס תוכנה (SDR): ההרחבה המודרנית של תחנות המס המודרניות (SDR): 0 ;0) מעסיקה פלטפורמות SDR שיכולות להתאים אוטומטית את המודולציה, הקידוד ואפילו דפוס האנטנה באמצעות רשתות התאמה חוזרות. Yagis להישאר האלמנט הפאסיבי עבור גבוה-gain, חזית בעלות נמוכה מסתיימת, בעוד SDR מטפלות ביכולת הקישור בשילוב עם קישור עם קישור שווה עם SDR.

מסקנה

אנטנות יאגי נשאר בחירה יוצאת דופן לתחנות רדיו הדורשות רווח גבוה, בקרה כיווןית ופשטות מכנית.העיצוב המוכח שלהם, מעודן מעל מאה שנים, מספק קישורים נקודתיים אמינים לנקודות מעבר לסביבות החל מאחזים מחקר ארקקטיים לאתרים של דואר אלקטרוני מתמשך, על ידי מתן תשומת לב קרובה לחומרי הנדסה, יושרה מבנית, תחזוקת סדירה, מפעילי רשת רשת יכולים להשיג קישורים כי הם הרבה יותר חלופות גבוהות יותר של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה, בין אם זהה גבוהה יותר, בין אם זה מכבר, בין אם זה יהיה זמין יותר, בין אם זה עוזרות, מערכת ההפעלה, כולל שירותי רדיו מתקדם של ציוד רדיו מתקדם של ציוד רדיו מתקדם, או יותר, עם ציוד אבטחה, כולל מערכת אבטחה, עם ציוד אבטחה, או רדיו מתקדם, עם ציוד אבטחה, עם ציוד אבטחה, עם ציוד אבטחה, עם ציוד אבטחה, עם ציוד אבטחה, מומחה אבטחה, עם ציוד אבטחה, מומחה בתחום ה-ידי מערכת הפעלה גמישה, עם ציוד אבטחה, מומחה בתחום ה-ידי מערכת אבטחה, מערכת אבטחה, מומחה בתחום ה-ידי מערכת אבטחה, מערכת אבטחה, מומחה בתחום ה-ידי מערכת ההפעלה של מערכות אבטחה, מערכת הפעלה רדיו מתקדם של מערכות אבטחה, מערכת הפעלה רדיו מתקדם של