יאגי אנטנות ב Sensing מרחוק: כלי עדיפות לאיסוף נתונים

כאשר המטרה היא ללכוד נתונים סביבתיים מדויקים מלוויינים, תחנות קרקע או פלטפורמות לא מאוישות, מבחר אנטנה יכול לקבוע הצלחה המשימה.בין סוגי האנטנה הרבים בשימוש, מערך Yagi-Uda - המוכר לעתים קרובות כאווירת גג קלאסית - משחק תפקיד הרבה יותר מתוחכם מעבר לאלקטרוניקה לצרכנים.

כיצד יאגי אנטנה Achieves High Directivity

פותח בשנת 1926 על ידי Shintaro Uda ופופולרי על ידי Hidetsugu Yagi, מערך Yagi-Uda משתמש הפיכה parasitic כדי לייצר רווח משמעותי עם אלמנט יחיד המונע וכמה אלמנטים פסיביים.

  • (ב) ,0) ,[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]
  • אלמנט ה-FLT:0 (FLT:0) של כפל 1 (FLT) ממוקם מאחורי האלמנט המונע, מעט יותר ארוך, זה מהדהד אנרגיה בשלב כדי לחזק את הכיוון קדימה ולהדחיק קרינה אחורית.
  • 1 או יותר (FLT:0) עקפים 1 לפני, קצר יותר בהדרגה, שממקד את הדבורה לתוך קו צר יותר.

העיקרון המרכזי הוא הפיכה הדדית: המשקף והבמאים אינם מחוברים חשמלית לקו ההזנת.במקום, הם קולטים וגרים אנרגיה, ועם ספיגה זהירה וגלגלות אורך, הגל המשולב מוסיף קדימה בצורה קונסטרוקטיבית ובאופן הרסני לצדדים ומאחורי.זה מניב דפוס כיוון מאוד עם רווח קדימה בדרך כלל החל מ 10 עד 20 dBi, בהתאם למספר של כל הדירקטורים, בעוד שלעתים קרובות דוחה את היחס הפיזיקליד בטמפרטורות נמוכות יותר.

מדוע חשוב ל Sensing מרחוק

מערכות רגישות מרחוק - בין אם לוויינים ממקיפים, חיישנים באוויר, או תחנות ארציות - חייב להוציא אותות חלשים מרקע רועש.אנטנה כיווןית פועלת הן תאורה אור הזרקור והן מסנן מרחבי: היא מאירה רק את אזור היעד ומקשיבת בעיקר בכיוון זה, צמצום דרמטי של הפרעות ממקור מעשה ידי אדם, רעש קרקע תרמי, והשתקפות רב-לשונית.

סלקטיבית גם מועילה לטלסקופים מרוחקים פסיביים של רדיו כמו ה-FLT:0 די גדול Array (VLA)IRFLT:1 לפעמים משתמש להאכיל יאגי מותאם אישית לתצפיות נמוכות יותר, שבו קרן רחבה תקטין את ההחלטה זוויתית הנדרשת למפות מקורות מים.

יתרונות נוספים ב-High-Gain Antennas

בהשוואה למאכלים פרבוליים, אנאנטנות קרניים, ומערךים ממוחזרים, יאגי מציעה איזון ייחודי של מאפיינים המתאימים היטב לחישה מרחוק שדה:

  • (FLT:0) Cost andפשטות: FLT:1 A Multi-element Yagi עבור L-band (1-2 GHz) עולה חלק של מנה דומה של מגה-עין ודורש לא מעט משטח מדויק של מעלים חומריים עבור עיצוב של 12-element יכול להיות מתחת 100 $.
  • (FLT:0) יכולת וחוספסות: FLT:1 sensing קמפיינים פועלים לעתים קרובות בסביבות קיצוניות - קרח גלקטי, מדרונות געשיים, או אתרי SAR המדבריים עשויים מאלומיניום מוטות ו-UV-stabilized צמחים לעמוד רוחות גבוהות, טעינה וזעזוע ללא ערפל.
  • (FLT:0)Narrow beamwidth:FreaLT:1) A תוכנן היטב 8-element Yagi ב 915 MHz משיג בערך 30 מעלות חצי כוח beamwidth, דומה למנה קטנה אבל עם עומס רוח נמוך יותר.זה מאפשר עלייה על מורדים קלים או מגדלי buoy.
  • (FLT:0) פשטות: FLT:1 יאגי מציג מאולתר מאוזן קרוב ל 50 או 75 הומאים, חיסול רשתות התאמה מורכבות וצמצום אובדן ההחדרה לפני המגבר הנמוך (LNA) מודלים מסחריים רבים כוללים balun משולב לחיבור ישיר לכבל קואקסיאלי.
  • (FLT:0) רמות צדוליות: FLT:1 כאשר מותאם, הראשון צדוליות ניתן לדכא 15-20 dB מתחת ללוב הראשי, קריטי עבור דחיית התערבות מחוץ ל-Axis באזורים בעלי טווח.זה חשוב במיוחד עבור רשתות מכ"ם עירוניות שבו יש למזער את העגמנט הקרקע מבניינים.

תכונות אלה הופכות את Yagi לבחירה פרגמטית עבור תחנות בלתי מאוישות לטווח ארוך שבו סרינג הוא קשה תקציבי חשמל הם הדוקים.לדוגמה, ה-FLT:0NOAA National Data BuoyigFLT:1 ורשתות אוקיאנוסים דומות להשתמש אנטנות Yagi על מזג אוויר מטבולי מזג אוויר כדי להעביר נתונים באמצעות קישורים לווייני GOES או ארגוס, להגביר את הקישור למרות שולי פרופיל מוגבל של סוללות YaF2 המופעלות על ידי הפעלתן.

השוואה עם הצלחות פארבוליות, הורנס, ו-שלב Arrays

(ה) להעריך היכן יאגי מתאים בצורה הטובה ביותר, הוא מסייע להשוות את הביצועים שלה נגד אפשרויות אחרות של שלב גבוה בשימוש ב- 90 גרם מדרגות מרוחקות, אך הן בעלות על גודל כבד יותר של אנטלה, אך הן בדרך כלל יכולות להיות בעלות על גודל גבוה יותר של 2 ק"ג, אך הן יכולות לעתים קרובות להיות בעלות עוצמה גבוהה יותר, גבוה יותר, אך הן יכולות להפחית את גודלן של 2 ק"ג'יגה-ג'יגה-מ, אך הן יכולות להיות בעלות כוח גבוה יותר מאשר לצמצום גבוה יותר מאשר לצמצום גבוה יותר של 2 ק"מ, אך הן יכולות להיות מסוגלות, אך הן יכולות להיות מסוגלות, אך הן יכולות להיות מסוגלות, אך הן יכולות לצמצום גבוה יותר, אך הן יכולות להיות מסוגלות, אך הן יכולות לצמצום של 2 ק"ג'יגה- 2 ק"מ, אך הן יכולות לצמצום של 2 ק"מ, אך הן יכולות לצמצום של 2 ק"מ, אך הן יכולות להיות בעלות עוצמה גבוהה יותר, אך הן יכולות להיות בעלות טווח גבוה יותר, אך הן יכולות להיות בעלות עוצמה גבוהה יותר, אך הן יכולות להיות מסוגלות, אך הן בדרך כלל, אך הן יכולות להיות בעלות עוצמה גבוהה יותר, אך הן יכולות להיות מסוגלות גבוהה יותר, אך הן

שיקולים ל-Scientific Deployments

בחירת או תכנון יאגי עבור דרישות רגישות מרחוק דורשות תשומת לב זהירה לסביבה התפעולית ולמטרות המדידה.בניגוד ליישומים רדיו חובבני או שידור שידור, איסוף נתונים מדעיים לעתים קרובות דורש אמפליטודה מדויקת ויציבות בשלב לאורך רוחב פס מוגדר, החזר מינימלי וחסינות לקיצוניות סביבתית שגורמת ל-VWR.

אפשרויות ל-Freit Selection and Bandwidth

רוב אנטנות יאגי הן פס צר מטבע (פסאלי רוחב פס 2–5%), אשר מתאים מכשירים הפועלים על להקות ISM ייעודיות או מוקצה תדרים מדעיים הרץ - לדוגמה, 1.4 GHz עבור קו המימן, 2.4 GHz עבור מכ"ם סטריטוספירי, או 400-406 MHz עבור משימות לוויין סביבתיות רחב יותר, אם החיישן משתמש בתדירות גבוהה יותר או פרוצה, יש צורך ב-טווח קבוע של שטח (Ki) אך גם כן, אך ורק ל-APTD) נמוך יותר, אך הוא עשוי להיות מטווח קבוע (KiOD) גבוה יותר ל-APTDJe) גבוה יותר ל-Ric CDC (אך מתאים ל-Ric).

מספר המנהלים ו-Boom אורך

הוספת מנהלים מגבירה את הרווח, אך עם ירידה חוזרת לאחר כ-10-12 אלמנטים מכיוון שהחלשות ההפיכה קדימה. עבור תחנת קרקע לוויינים מקוטבת-מרכזית הרץ, 12-element חצו את יאגי (עבור קיטוב מעגלי) מספקת סביב 18 dBic של רווח, מספיק כדי ללכוד את L-bandlinks עם חסימת חיות בר עם נמוך, כולל מספר גבוה של 5Be, אך ורק על מנת להשיג מספר גבוה של 5 מטרים, בעוד שעדיין צריך שיפור מהיר של 2.

פולש: קוויאר מול צ'ריקול

מערכות רגישות מרחוק רבות משתמשות בקוטב מעגלי כדי להילחם בסיבוב של פאראדיי בשלב הionosphere וכדי להפחית את אובדן השגיאה של קוטביזציה משתנה. Aחצה Yagi - שני מערךי Yagi אורתואידים המאוזנים 90 מעלות מתוך שלב - יכול לייצר אמצעי אקלים שמאלי או קיטוב יד ימין (מימין) מגביר את המורכבות המכנית, אך השיפור באמינות לעתים קרובות מצדיק את התקשורת המוכוונת למערך הדם (Fical) או ליתר דיוק, כלומר, כלומר, כלומר, הוא רקמותרפיון) באופן כללי, שני מתווך, או קורקאלי, שני מתווך, הוא קורקאלי, או קורקאלי, הוא קורקאלי (מפלקס).

אפשרויות ל-Creative Harding

פריסות חוף ואנטארקטיקה פנים מול קורוזיה מלח וקרח .אנטנה אלמנטים של אלומיניום ברמה ימית סגסוגת 6061-T6, עם חומרה פלדה וחיבורי RF חתומה, למנוע השפלה של מוליכות שיכולה לפגוע ביחס הקדמי-לחזור, בנוסף לחיישנים של מלחים זעירים, במיוחד סוללות קיבוציים, פריסת אלמנטים יאגיים באמצעות סגסוגת בצורת או ממעיינות באביב, יש צורך לספק קיבולת קיצונית של 2.

דרישות מרחוק

מזג אוויר רדאר וינד פרופ'ילינג

Wind Profiling מכ"מים בלהקות VHF ו- UHF משתמשים באופן שגרתי במערך Yagi, לעתים קרובות בקבוצות ממושכות, כדי לנווט קרן אלקטרונית.היחיד יאגיס לספק רווח אלמנטרי, בעוד שמשמרות שלב מטים את הדבורה ללא חלקים נעים.מערכות אלה מודדות שדות רוח tropospheric על ידי זיהוי Bragging מ-retraactive Retra-indindindexic של כל רמה של רזולוציה של קרינת תאים של 4 ק"מ"מ"מ"מ-41.

תחנות לוויין להתבוננות בכדור הארץ

(ב) לווייני סביבה כגון NOAA-20, MetOp, ו-FangYun-3 downlink High-resolution photory ו- Sounding נתונים בתדרים L-band ו- X- X-band, קטנים עד בינוני תחנות קרקעיות מסתמכות על אנטנות Yagi כדי לקבל קיבולת אוטומטית של צילום (APT) ב-137 או High Picture Transmission (HRPT) ב-1.7GHz) ב-Acc-Acc-Acc-Acc-Acc-Acc-APT.

חיות הבר טלמטורי ו- Ecological Monitoring

אקולוגים מייחסים משדרי VHF (148-152 MHz) לבעלי חיים מ- Bumblebees כדי לחנוק לווייתנים. לאתר אנשים מתויגים, החוקרים סחפו את יאגיס מעבר לנוף עד שיא האותות. גישה זו רדיו קלאסית זו עכשיו coexists עם צווארון GPS-Ilement, אבל Yagi נשאר חיוני עבור נמוך, ארוך טווח מחקרים עבור ריבאונדים כדי לעקוב אחר אותות מסחריים כי הם יכולים להמשיך לעקוב אחר כמה קילומטרים של אבטחה פעילים כדי למנוע אותות לחץ נתונים מופעלים.

מריר ואוקיינוסים מרוחקים

buoys Oceanographic מדידת גובה הגל, הסליניות, וזרמים פני השטח לעתים קרובות לשדר נתונים באמצעות ממסר לווייני או קו ישיר-of-of-of-sight לתחנות החוף. A Yagi אנטנה על מאן buoy יכול להגביר את תקציב הקישור, כפי שהופך את הכוח המוגבל של סוללות טעינה השמש (Ricials) תמיכה אנטנות מרכז נתונים לאומי Buoys עבור קישורים חוזרים, ודומים משמשים עיצובים דומים הם בשימוש מיפוי אווירי כוח קומפקטיים של מערכות הגנה קומפקטיים של קומפקטיים של קומפקטיים עבור קומפקטיים של קומפקטיים של קומפקטיים עבור קומפקטיים של יאכטות כוח קומפקטיים עבור קומפקטיים עבור קומפקטיים של יאכטות כוח קומפקטיים של יאכטות כוח קומפקטיים).

אסטרונומיה רדיו ומדע פלנטרי

בעוד טלסקופים בעלי הקיבולת שולטים באסטרונומיה הרדיו המודרנית, אנטנות יאגי עדיין מוצאים תפקידים במערךים נמוכים של קידודים, קרינת Jovian decametricHz, ואת אות השחר הקוסמית של אסטרונום חובבים לעתים קרובות מעסיקים רב-תכליתי Yagis מכוונים ל-20.1 מ"מHz" כדי לפקח על סערות הרדיו של יופיטר (Egis) אשר יכולות לצפות ב-Hyvapion נמוך יותר מ-Crezza, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 30 התנגשויות רדיו ממוקדות מרחוק, אשר יכולות לצפות בטמפרטורות נמוכות של קיבולת נמוכה יותר ממטר (R).

רשתות חיישן סביבתי ו-IoT

רשתות חיישן מנשפיד לחות הקרקע, שלב הנהר, או שריפות פרא זקוקים קישורים אמינים לטווח ארוך קישורי גב 'אג' על השער, היישר אל תא החיישן או מזכר מס, יכול להאריך את טווח לורה או אתרים אחרים בעלי עוצמה נמוכה רחבת עוצמה גבוהה רשת IoT (LP) פרוטוקולים מעבר לגבולות חד-צדדיים טיפוסיים יקרים במקרי זיהוי יערות בים הים התיכון, יאגי-מסלולו של 15 נתיבי חיתוך-מונים גדולים, אשר ניתן גם על פני שטח מאובטחים קבועים של לוויינים, ללא מגבלות שטח-טווח גבוה.

אינטגרציה עם רדיו מבוסס תוכנה (SDR)

הצמיחה של טכנולוגיית SDR הפכה את האופן שבו תחנות חישה מרחוק של Yagi לפעול. a יחיד RTL-SDR dogle מחובר ל-Preamplifier ו- Yagi יכול לייעל רוחב פס שלם של 2.4 MHz למחשב מארח, שבו אלגוריתמים דיגיטליים יכולים ללכידת אלגוריתמים מתקדמים יותר של משתמשי פילטר ודה-code מרובים של קבלת פני לוויין מקוטבים, כמו SDR#, רדיו, רדיו ו-SDR, ומשלב לעתים קרובות את הפחתת ה-D.

אתגרים ומגבלות

למרות החוזקות שלהם, אנטנה יאגי אינה פתרון אוניברסלי.הקשקשים הפיזיים שלהם בקנה מידה הפוך עם תדירות, מה שהופך 30 מהרץ Yagi אימפולסיבי עבור פריסה סלולרית - A5-element Yagi ב -30 MHz דורש פריחה מעל 5 מטרים רוחב פס צר יכול להיות גם מדבקת יד בחיישנים רב-ספקטרום כי יותר מ 0% מהתדירות, בנוסף להיות מטווח נמוך, אבל יכול להיות מסוגל להיות מסוגל להיות מסוגל להיות מסוגל להיות מטווח קצר עם טמפרטורות איטי.

חידושים וכיוונים עתידיים

המחקר ממשיך לדחוף את הרעיון Yagi למשטרים חדשים.מטחומרי בהשראת Yagis יכול למזער אלמנטים תוך שמירה על יעילות - הזדמנות אטרקטיבית עבור אנטנה קוטש, שבו נפח הוא מאוד מוגבל. המקלט Yagis נשלט על ידי PIN diodes או varactors מאפשר את ה- Yaperic הראשי ללא סיבוב מכני, המאפשר מעקב לווייני קומפקטי לעקוב אחר מערך של 20Dy משולבת עם סגסוגת גבוהה (ת) עם אטומית מתכתבטווח פתוח עם אטומית) עם אטומית אחורית אחורית (מי) יכול כעת עם אטומית אחורית) עם אטומית אטומית אטומית (הכולל אטומית אטומית אטומית) עם אטומית) עם אטומית סגורה עם אטומית אטומית) עם אטומית סגורה עכשיו עם אטומית (מיידי אטומית סגורה) עם אטומית סגורה גבוהה עם אטומית סגורה עכשיו עם אטומית (מילא יכול כעת עם אטומית סגורה גבוהה עם אטומית סגורה על ידי אטומית סגורה) עם אטומית סגורה על ידי אטומית סגורה על ידי אטומית) יכול כעת עם אטומית סגורה על ידי אטומית סגורה גבוהה של

ניסיון מעשי ליישום מערכת מבוססת יאגי

כאשר מתכננים פריסה מרחוק עם אנטנה Yagi, להתחיל עם תקציב קישור ברור. Determine את הרווח הנדרש, כוח שידור זמין, ואת דמות הרעש של המקלט.בחר Yagi עם מספיק מנהלים כדי לסגור את הקישור תחת תנאים אטמוספיריים הגרועים ביותר, אבל להימנע מרווח מופרז כי אנטנות מוגבלת מספיק כדי להפוך להפחתה קריטית ופגיעה רוחות.

מסקנה

אנטנה יאגי מגלמת עיקרון RF אלגנטי שנמשך כמעט מאה שנה: עיצוב גלי רדיו עם אלמנטים טפילים ממוחזרים בקפידה כדי להשיג רווח, ישירות והפרעה דחייה.בחישה מרחוק, תכונות אלה מתורגמות לדגמי דופלר דקר, לוויין אמין יותר של מערכות אוויריות, ואת היכולת למקם את אבן הפינה הרדיו-ממרחק של קילומטרים.