עמוק עמוק לתוך תבניות קרינת יאגי אנטנה ואת חשיבותם

הבנה של יאגי אנטנה: קרן לניתוח דפוס

האנטנה Yagi-Uda, הידועה בדרך כלל כ- Yagi, הייתה עמוד ראשי של תקשורת אלחוטית כיוון מאז המצאתה בשנות העשרים על ידי Hidetsugu Yagi ו- Shintaro Uda, הפופולריות המתמשכת שלה נובעת ממבנה מכני פשוט מטעה - אלמנט יחיד המונע, רפלקציה אחת או יותר רכוב על בום התנהגותי - מספק בהירות ישירה ורווחה אמיתית של שדה רדיו חד-ממדי, אך לא זו היא בעלת צורה אחת, אלא גם כן, אלא של חומרת אחת, אלא של חומרת, אלא גם מתבנית רדיו מגנטית, אלא אם היא בעלת מבנה רדיו אחידה, אלא גם מתבנית רדיו אחת או יותר, אלא אם היא בעלת מבנה רדיו, אלא אם היא בעלת מבנה אחד או יותר, אשר היא בעלת מבנה אחד או יותר, אשר מורכבת, או יותר, או יותר, אשר מורכבת, או יותר, אשר היא בעלת מבנה אחד או יותר, אשר מורכבת, אשר היא בעלת מבנה רדיו מגנטית, אשר היא בעלת מבנה אחד או יותר, אשר מורכבת על פני שטח אחד או יותר, אשר היא בעלת מבנה אלקטרו-ממדית, אשר מורכבת, אשר היא בעלת מבנה אחד או יותר, אשר הוא, אשר הוא, אשר הוא, אשר הוא, אשר הוא, אשר הוא אחד או יותר, אשר הוא,

מדריך מורחב זה הולך מעבר לתיאורים בסיסיים כדי לחקור את הפיזיקה שמאחורי דפוס הקרינה Yagi, הפרמטרים העיצוביים המעצבים אותו, ואת ההשפעה המעשית שלו על קישורים תקשורת בעולם האמיתי.We יכסה את האנטומיה של האנטנה, תבנית מפתח מדדים, כיצד אלמנט כוונון וספאם להשפיע על השדה הרדי, ואסטרטגיות פריסה לסביבות מאתגרות.

אנטומיה של יאגי ומקורה של פתיחות

סוגי יסוד ותפקידיהם

יאגי קלאסית מורכבת משלושה קבוצות אלמנטים נפרדות:

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ : בדרך כלל חצי גלימה או מתקפלת קשורה ישירות למזינה.זהו האלמנט היחיד שמקבל כוח מהמעביר או מספק אותו למקלט.
(FLT:0) ReflectorFLT:1: אלמנט טפילי שהוצב מאחורי האלמנט המניע, בדרך כלל 5-10 יותר.התגובה המעמיקה שלו גורמת לשינוי שלב נוכחי של כ-180 מעלות, מה שגורם השדה המשולב מהיסוד המונע ומשקף לחזק את הקרינה קדימה ותיקון קרינה אחורית.
(FLT:0)Director(sigor)FLT:1: אחד או יותר אלמנטים טפיליים מול האלמנט המונע, כל אחד מהם מעט קצר יותר.מנהלים לפעול ב- capacitive, קידום שלב של זרמים מושרה והתמקדות בהדרגה בדבורה קדימה.

אלמנטים פארסיטיים אינם קשורים חשמלית להזנת קו; הם מקבלים אנרגיה באמצעות הפיכה הדדית בשדה הסמוך.האורך המדויק וספאקים של אלמנטים אלה קובעים את השלב ואת האמרה של הזרמים המושרה, אשר בתורו ליצור דפוס התערבות קונסטרוקטיבי בכיוון קדימה והתערבות הרסנית במקום אחר.

כיצד הדדיות יוצרת את הגמישות

ההפיכה ההדדית בין אלמנטים נשלטת על ידי אינטראקציות אלקטרומגנטיות ליד שדה, המשקף, להיות ארוך יותר מהיסוד המונע, מציג מכשול אינדוקטיבי המעכב את זרם המושרה על ידי כ-180 מעלות רוחב פס יחסית לשדה האירוע. עיכוב זה גורם לתחומים מן האלמנט המונע ומשקף להוסיף בכיוון קדימה וביטול מאחור.

יסודות של קרינת אנטנה

מטוסים ותבניות

דפוס הקרינה של אנטנה הוא ייצוג גרפי של צפיפות הכוח היחסית קורנת בכיוונים שונים במרחק קבוע בתחום הרחוק.תבניות בדרך כלל מסולמות על שני מטוסים אוטגוניים:

(FLT:0) ,FIRFLT:1: המטוס המכיל את שדה החשמלי ואת הכיוון של קרינה מקסימלית. עבור יאגי מקוטב אופקית, זהו המטוס האופקי; עבור קיטוב אנכי, זהו המטוס האנכי.
(FLT:0)H-planeveFLT:1: המטוס המכיל את השדה המגנטי וקטור השדה, אורטוקונים אל מטוס E-plane. for a אופקית מקוטב יאגי, זה מתאים למטוס האנכי שטס דרך ה-U Obbe הראשי.

(ב) ,הופנה ל[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

המונחים: metrics

כמה פרמטרים כמותיים מופקים מן התבנית מאפשרים השוואה אובייקטיבית בין עיצובים:

(FLT:0) ניהוליות והשגת ההרחבה:1: Directivity היא היחס של עוצמת הקרינה בכיוון השיא לממוצע בכל הכיוונים.Get כולל יעילות אנטנה; עבור יהיג'ים נמוכים, רווח ובימוי כמעט שווה.קבל הוא ביטוי ב dBi (decibels יחסית לרדיום איזוטרופי) או dBd (יחסי למחצית-DRGD) .
(F/B)FLT:0)Front-to-Back Ratio (F/B)FLT:1: היחס של רווח קדימה לקרינה המרבית בחצי הכדור האחורי (בדרך כלל 180° ± 30°) גבוה F/B (20 dB או יותר) מצביע על דחייה חזקה של אותות מאחור, צמצום ההתערבות והרעש.
(FLT:0)Half-Power Beamwidth (HPBW)FLT:1: רוחב זווית זווית של ה- angular של ה- lobe העיקרי בין נקודות שבהן כוח טיפות 3DB מתחת לפסגה. Narrow beamwidths (30°-50 מעלות עבור יאגי טיפוסי) לספק בחירה מרחבית גבוהה אך דורש היערכות מדויקת יותר.
(FLT:0)Side Lobe Level (SLL)veFLT:1): האמפליטודו של הצד הגדול ביותר של קמו ביחס לשיא ה-Lobe הראשי, המובא ב- dB למטה.Lo Side lobes הם קריטיים בסביבות ספקטרום צפופות כדי למנוע התערבות למשתמשים אחרים ולהימנע מלקעת רעש מכיוונים לא מנוסים.
(FLT:0)Front-to-Side RatioFLT:1; לעתים קרובות בשימוש בנוסף ל-F/B כדי לאפיין דחייה ב-90 מעלות מהציר הראשי, חשוב להפחית אותות מן הצדדים.

כיצד אפשרויות עיצוב מעצבות את תבנית הקרינה

אורך האלמנטים ו Tuning

אורך האלמנט הממוקד קובע את התדר המהדהד ומשפיעים על אימפולס קלט.המשקל הוא בדרך כלל 5–10% יותר, בעוד הבמאי הראשון הוא 5-10% קצר יותר.מנהלים נוספים הופכים להיות קצרים יותר בהדרגה בעיצובים ממוטבים.אורךי וספאם יכול להיות מכוון באמצעות שבריר חישובית של שיטות כדי למקסם את הרווח הקדמי-ל-back, או רוחב פס.

תוצאות חיפוש ואפקטים בום

ספיגה בין אלמנטים משפיעה מאוד על הפיכה ושלב. עיצובים מסורתיים לעתים קרובות להשתמש 0.1 עד 0.25 אורך גל ספיגה בין דירקטורים.לחיצת עלייה הפיכה אבל יכול לצמצם רוחב פס רחב יותר; תשואות נרחבות יותר הדרגתיות דפוסים זרם לעתים קרובות נקי יותר עלות של חומר אלומיניום ארוך יותר, כגון DLWU או KFO1, כדי להשיג את זה משתנה גבוה יותר.

מספר המנהלים ואורך ה-Boom

הוספת מנהלים מגבירה את הרווח ואת הצרים beamwidth, אבל עם ירידה חוזרת לרכיב נוסף. A 2-element Yagi (reflector ו-Moderal Element) מספק רווח מתון של 4-6 dBi עם קרן רחבה. A 4-element design (reflector, מונע, שני דירקטורים) מגיע 8-10 dBi Long-m Yagis עם 10+ מנהלים בשימוש על גבי VHF / RUS, יכול להיות יותר חום נמוך יותר, אך ורק על ידי טמפרטורה נמוכה יותר, אך ורק על ידי טמפרטורה נמוכה יותר, 15Bidd, אך ורק על ידי ניקוי, 000, 000, 000, 000, 000 זמן, 000 זמן, 000 זמן, 000, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000, 000, 000 ארוך יותר, 000 זמן, 000 זמן, 000 זמן, 000 זמן, 000, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000 ארוך, 000 ארוך, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000 זמן, 000 ארוך יותר, 000, 000 ארוך יותר, 000 ארוך, 000 ארוך יותר, 000 ארוך יותר, 000 זמן, 000 ארוך יותר, 000 זמן, 000 ארוך יותר, 000 זמן,

חשיבות מעשית של דפוס הקרינה

אות-to-Noise Ratio וקישור Margin

רווח הכיוון של יאגי מגבר אותות רצויים מן הכיוון המיועד, בעוד דפוס אפס מדכא רעש והתערבות מזווית אחרת. בתרחישים חתימים חלשים כגון EME (Moonbounce) או troposcatter, כל decibel של רווח וצד דחייה מגביר את הסיכוי של קידוד אות.

ניהול השוואתי

בסביבות עירוניות או תחרות צפופות, תחנות לפעול בתדרים הסמוכים. A Yagi עם נקודות עמוק ניתן לסובב כדי להציב תחנת מפרש באפס, להפחית באופן דרמטי את כוחו מבלי להשפיע על האות הרצוי.יחס החזית-ל-בחזרה גם מפחית איסוף מכיוונים מנוגדים.ידע של עמדות אפס מדויקות - לעתים קרובות חד יותר מאשר ההתערבות העיקרית - מעצימות מדויק כי אנטנות לא יכול לספק להם שיטות מתקדמות כדי לזהות אותם.

« « « מהדורות של Arrays & Stacking

כאשר מספר יהגים משולבים במערך מגובש, דפוסי הקרינה האישיים שלהם מתרבים באמצעות אפקטים של גורם מערך.חיזוי התבנית המורכבת דורש הבנה של כל דפוס מבודד של יאגי כדי להימנע מלטובות ולהשיג הינע הרצויה. Stacking Yagis בשילוב אנכי או אופקי יכול להפחית פי שניים של beamwidth קדימה, אבל רק אם מארגן ו-phasing הם נכונים.

שקיפות ותקנות

צר-באם יאגי חייב להיות מכוון בדיוק למטרה.אפילו כמה מעלות של אי-השמדה יכול לגרום לאובדן בולט, במיוחד בתדרים גבוהים יותר.שימוש בתבנית הקרינה כמדריך, מתקין יכול להגדיר מגבלות סובלנות: עבור beamwidth של 30 מעלות, 5 מעלות שגיאה בירידה של פחות מ 1B, בעוד ש 10 מעלות beamwidth, אותו הדבר יכול להיות על ידי רזולוציה של 3B מספיק עוזר לקבוע אם הוא יעיל.

מדד וויזואליזציה של תבניות קרינה

שיטות רחוקות ו Near-Field

המדידה של דפוס Accurate דורשת רחוק שדה או ליד שדה טכניקות. בטווח רחוק שדה, האנטנה תחת מבחן מסתובבת כאשר מקור קבוע משדר; מקבל כוח מוקלט כתפקוד של זווית לייצר חתכים דו-ממדיים.כלי חישוב מודרני כמו NEC, HFSS, או FEKO מדמיינת דפוס של Yagi עם נאמנות גבוהה.

(FLT:0)ScaleFLT:1; רוב העלילהות הן ב dB עם מגוון דינמי של 30-40 dB; גודל dB טוב יותר מייצג התנהגות של אות-לאזה מאשר ליניארי.
(FLT:0) תלות ביציבות (FLT:1): דפוסים משתנים ברחבי הלהקה. A Yagi מיועד למרכז עשוי להראות דהרד F / B או נבי צד גבוה בשוליים.זה נפוץ לראות עלייה של 1-2 dB על פני רוחב פס של 5%.
(FLT:0) פלורליזציה (FLT:1): דפוסים קו-קוטבים בדרך כלל מסולקים; דפוסים קוטבים חוצה-קוטבים, בעוד חלשים יותר, יכולים להפוך משמעותיים ולתרום להפרעה אם מתעלמים מהם.פליה בין 20 ל-DB יכולה עדיין להיות 1% מהכוח לקוטב לא מתוכנן, אשר עשוי להיות משמעותי במערכות דו-קוטבייטאליות.
(ב) מספר הקיצוץ הזימוט:1: קיצוץ יחיד בגובה של רווח מקסימלי לא יכול לחשוף דפוס Asymmetries. חתכים מרובים בגובה שונה מספקים תמונה מלאה יותר.

טיפים ל- Yagi Design

עבור אלה עיצוב או אופטימיזציה של יאגיס, באמצעות כלי סימולציה גלית גלית הוא חיוני.התחל עם גיאומטריה פשוטה בהדרגה להוסיף מורכבות: מודל הפריחה כמנצח, כולל הפיכה הדדית בין כל האלמנטים, ולהשתמש במטוס קרקע אם האנטנה תהיה רכוב ליד כדור הארץ.השוואה רווח מדומה ו- F / B עם נתונים שפורסמו עבור עיצובים דומים.

שיקולים מתקדמים

ההרחבה: Log-Periodic Yagi Variants

לאמנה יאגיס יש רוחב פס מוגבל - באופן חד-משמעי 2 עד5% מהתדירות המרכזית ליציבות דפוס טוב.עבור רוחב פס רחב יותר, מערךי dipole dipoles (LPDAs) משמשים. An LPDA משתמשת בכל האלמנטים המונעים עם שלב משתנה כדי לייצר דפוס מבוסס תדר על טווח רחב.

המונחים: inside effect

עבור מסלולים סטרוספיריים ו ionospheric, דפוס הגובה חשוב כמו דפוס azimuth. Yagis רכוב מעל פני הקרקע עופרת רצפה תצוגת אפס עקב השתקפות הקרקעית. על ידי התאמת גובה האנטנה, המפעילים יכולים למקם את הגבהים העיקריים כדי ללכוד מצבי הדבקה הרצויים תוך צמצום רעש מקומי.על פני שטח לא אחיד, דפוס יעיל משתנה על ידי diraction ו- multipath; לדוגמה, יש 2 מטרים רבועים על פני שטח.

מערכת האכלה השפעה והתאמה

בעוד שלא חלק מתבנית הקרינה עצמה, חוסר התאמה משפיע על רווח מוגשם.אם משחק עני משקף את הכוח בחזרה אל המשדר, ביעילות להפחית את הכוח המוקרן ועלולים לעוות את התבנית אם השגיאה תלויה בתדירות גבוהה. יהגים רבים משתמשים בצמחון ובהתאמה של רשת (משחקגהמה, T-match, או dipoleed) כדי להציג את דפוס יציב של 50-ohmance.

יישומים אמיתיים ו Case Studies

קבלת הטלוויזיה Over-the-Air Television

באזורים שוליים, יאגי גבוה עם כיכר חדה קדימה ו- F / B מכוון למגדל השידור הרחוק.ההדפס האחורי של התבנית מדכא אותות ממגדלים אחרים בכיוון ההפוך, צמצום התערבות קו-ערוצית. Multi-element UHF Yagis עם דפוסים אופטימיזציה בקפידה למשוך אותות טלוויזיה דיגיטלית אמין שבו אנטנה אטומית נכשל.

רדיו חובבני DXing ותחרות

מפעילי רדיו חובבניים מנצלים את תבניות יאגי לעבוד תחנות מרוחקות ב-HF, VHF, ולהקות UHF. ON HF, מונו פס Yagis על 20, 15 ס"מ ו-10 מטרים מערימות על רווח ובימוי.התבנית מאפשרת למפעילים להצביע בדיוק בזמן שחתכים הקדמיים ל-Av1Bid-bsp, באמצעות ערימות של VHF/U חלשות, מערךי תיבות של YAJIF, אשר יוצרות מ-F2, לדוגמה, כדי להשיג תחזיות מהירות של קיבולת גבוהה של קיבולת של קיבולת של 8DF2, לדוגמה, לדוגמה, 000 של אנטמ"ל-F1, ל-F1, כמו אנטמ-F1, 000 של אנטנות.

ספקי אינטרנט אלחוטיים (WISP)

רשתות פס רחבות אלחוטיות קבועות לעתים קרובות להשתמש אנטנות לוחיות Yagi או Yagi-derived על ציוד הנחות הלקוח.הפניות של דפוס הקרינה מפחיתה את ההתערבות של תאים שכנים ומגבירות את האות מהאנטנה המגזרית.WSP מסתמך על beamwidth כדי לכסות שולי ספציפי תוך דחיית רעש מאחורי.

אופטימיזציה של ההתקנה Yagi

תרגם ידע תיאורטי לתוך קישור אמין דורש גישה שיטתית:

(FLT:0) נזוף דפוס הקרינה העלילה FIRLT:1 עבור האנטנה הספציפית בתדר התפעולי. Review azimuth ו חתכי גובה. Note רווח, beamwidth, F / B, ואת מבנה lobe צדדי.אם אפשרי, להשיג נתונים נמדדים מהיצרן או מדיווחים עצמאיים של בדיקות כגון אלה מן ספר ARRL Antenna.
(FLT:0Assess the RF EnvironmentFLT:1) - זיהוי חומרים, מקורות רעש, ואת הכיוון של האות הרצוי. השתמש מנתח ספקטרום ואנטנה קטנה לכיוון לדחיסות ספקטרלית מזווית שונות.זה עוזר לך להציב אפס על להפריע ידועים.
(FLT:0Compute need היערכות מדויקת: 1) מבוסס על beamwidth, להגדיר סף אובדן מקובל (למשל, 0.5 dB) עבור Yagi עם 40° HPBW, 5 מעלות ניכוי תשואה שלילית -0.7 dB הפסד; עבור 15 מעלות beamwidth, 3° סיבות שגיאה - אובדן dB בוחר עם רזולוציה טובה יותר מאשר רזולוציה טובה יותר.
(FLT:0)הר עם יציבות מכנית FLT:1 - רוח, התרחבות תרמית וקרח יכול לשנות כיוון מצביע על כך. השתמש בהרים חזקים לשקול הגשמה תקופתית. עבור אנטנות ארוכות-בומטר, פיצויי טורק וחוטים של אנשים עשויים להיות הכרחי.
(FLT:0)Check Impedance תואם את ה-FLT:1) - VSWR גבוה לא רק לבזבז כוח אלא יכול לשנות את ההפצה הנוכחית על היסוד המונע, משנה באופן בלתי נמנע את התבנית. השתמש מנתח רשת וקטור או SWR מטר כדי לאמת התאמה על פני הלהקה. A balun עם יחס 1:1 או 4:1 צריך לשמש כנכון.
(FLT:0) ממורטור ו- IterateFLT:1) - לאחר ההתקנה, קנה מידה קיבל כוח אות ביחס ל- רוטט האנטנה מעט כדי למצוא את הפסגה ולוודא כי דפוס זה אפס נמצאים בעמדות צפויות.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

גם עם הבנה טובה של דפוסים, כמה טעויות יכולות לזלזל בביצועים:

(FLT:0) אבחון דפוס גובה של מעליות (FLT:1) - מתקנים רבים מתמקדים רק ב-Azimuth. .ה גובה יכול להיות קריטי עבור נתיבים למרחקים ארוכים; גובה לא נכון יכול להציב אפס באופק. השתמש בתוכנה דוגמית כדי למצוא את הגובה האופטימלי עבור הנתיב הספציפי שלך.
(FLT:0) דפוס ההשתלה הוא קבוע על פני ה-SlepherFLT:1 - A Yagi מותאם עבור 144.200 MHz עשוי להיות F / B גרוע ב 146.000 MHz תמיד לאמת דפוסים בתדרים של עניין.אם פועל על פני להקה רחבה יותר, לשקול יומן או Yagi תוכנן עבור רוחב פס רחב (למשל, עם אלמנטטר).
(FLT:0)Poor אלמנט חשמל מגע חשמל צורף 1:1 - אלמנטים פארסיטיים מסתמכים על זרמים מושרה מתמשכת; קורוזיה או קשרים רופפת יכולים לשנות את אורך ההתחדשות ולעוות את התבנית. השתמש בתרכובות נגד חמצון ומאובטחת השקודות.
(FLT:0) הפיכה הדדית עם חפצים סמוכים ⁇ FLT:1 - מגדלי מתכת, חוטי בחור ואנטנות אחרות יכולים לקלקל את יאגי וליצור אפסים בלתי צפויים או כיכרות צד. שמור לפחות אור גל אחד של נקה מאובייקטים מתכתיים גדולים.
(FLT:0) אובדן קרקע נראה לעין (FLT:1) - עבור יאגיים גבוהים, מוליכות הקרקע ואת הניירות הקרקע להשפיע על דפוס הגובה. סנדי או אדמה יבשה יכולים להפחית את הרווח האפקטיבי על ידי 2-4 dB בשל ספיגה קרקעית.

מסקנה

דפוס הקרינה של אנטנה יאגי הוא הרבה יותר מאשר מזימה אקדמית - זה החתימה התפעולית של האנטנה, הקטנת הביצועים ברווח, ישירה, דחייה, ואמינות המערכת. על ידי הבנת איך אלמנט, ספיגה, להאכיל עיצוב פיסול דפוס זה, מהנדסים וחובבי רדיו יכולים לבחור, לפרוס, ואופטימיזציה של אנטנות יאגי כדי לעמוד בדרישות מדויקות של התערבות בטמפרטורות צפופה לכדי לכידת אותות רדיו עמוקים לתוך תבניות לעומק של קרינת רדיו.

בעוד שמערכות אלחוטיות ממשיכות לדגן ולספקטרום הופכות צפופות יותר, היכולת לשלוט בדיוק היכן האנרגיה קורנת והיכן היא נדחה גדלה יותר ויותר קריטית.אנטנה יאגי, מעודנת יותר ממאה של שימוש, נותרה אחד הכלים המאוד נגישים ורבי עוצמה להשגת שליטה זו – בתנאי שתבנית הקרינה שלה מובנת ומכובדת.אם אתה מתקין אנטנה של טלוויזיות בבקתה מרוחקת, תחרות על HF או מחלק את הלהקות, או מקבוצת זמן, או מתואם את הטכניקות מחקר איכותיות.