Il patrimonio del design di Yagi-Uda Array

L'antenna Yagi, formalmente riconosciuta come array Yagi-Uda, emerse dal lavoro sperimentale presso l'Università di Tohoku nel 1926. Gli ingegneri Hidetsugu Yagi e Shintaro Uda hanno dimostrato che posizionare elementi parassitari intorno ad un dipolo pilotato potrebbe concentrare l'energia irradiata lungo un unico asse. Il design consiste di un elemento a metà onda guidato, un elemento riflettente leggermente più lungo dell'elemento pilotato dietro di fase, e un elemento più corto.

Per gli operatori satellitari dilettanti, questo comportamento direzionale si traduce in miglioramenti misurabili sia in prestazioni uplink che downlink. Sulla banda di 70 centimetri (435-438 MHz) e la banda di 2 metri (144-146 MHz), dove la maggior parte delle attività satellitari amatoriale si verifica, Yagi fornisce abbastanza guadagno per compensare la sostanziale perdita di percorso inerente a collegamenti orbitali bassi.

Guadagna e direttività come vantaggi operativi

I segnali di collegamento satellitare a bassa orbita terrestre subiscono una perdita di percorso omni-spazio che può superare i 140 dB alle frequenze UHF. Un'antenna omnidirezionale con guadagno unitario recupera solo una piccola frazione della potenza trasmessa, spesso con conseguente decodi rumorosi o perdita completa di telemetria debole.

Gli operatori del sistema di controllo ISS o dei satelliti del ripetitore FM riportano costantemente un piano di rumore più pulito dopo aver passato da una frusta verticale a un Yagi montato su un rotatore di luce. Il modello direzionale consente anche di annullare le interferenze persistenti, compensando leggermente l'azimutazione dell'antenna dalla fonte di rumore, una flessibilità non disponibile con antenne omnidirezionali fisse.

Doppler Shift e Multipath Suppress

I satelliti LEO viaggiano a circa 7.8 chilometri al secondo, producendo un cambio Doppler che varia continuamente durante un passaggio. A 435 MHz, questo spostamento può raggiungere più o meno 10 kHz. Le radio moderne definite dal software compensano con l'ottimizzazione controllata dal computer, ma le riflessioni multipath da edifici, terreno e il terreno stesso creano interferenza distruttiva che amplificano il segnale ricevuto.

Punto di ingresso economico per stazioni terrestri

Un sistema di monitoraggio satellitare motorizzato con elementi polarizzati circolari graduali può superare i $30000. Un sistema di monitoraggio a sette elementi ben costruito VHF Yagi da produttori affermati come Diamond, M2 Antenna Systems, o Cushcraft tipicamente costa tra $80 e $150 nuovi.

Questa bassa barriera all'ingresso incoraggia la sperimentazione con l'impilamento di più Yagis per un maggiore guadagno, una tecnica comune nel lavoro di moonbounce ma sempre più applicata alla ricezione satellitare. Per coloro che preferiscono soluzioni ready-made, diversi produttori su piattaforme come AliExpress offrono abbordabili antenne Yagi per le bande da 70 centimetri e 2 metri, anche se le prestazioni variano.

Portabilità per le operazioni sul campo

Le operazioni di trasporto di barre di ricambio per veicoli a motore, di cui possono essere trasportate in posizioni remote. Un piccolo vano a tre elementi UHF Yagi assemblato da tubi in alluminio a scatto si adatta a un pacchetto di escursioni e può essere sollevato su un palo di vetro telescopico in pochi minuti.

Costruendo un'antenna Yagi come progetto di apprendimento

La costruzione di un'antenna Yagi da zero rimane uno dei progetti più educativi nella radio dilettante. Sviluppa abilità meccaniche, rafforza la teoria degli elementi parassitari e fornisce un senso tangibile di realizzazione quando un'antenna fascio fatto in casa cattura il suo primo segnale satellitare.

I materiali da costruzione possono essere semplici come barre di saldatura in alluminio o tubi in alluminio da 3/16 pollici per elementi, montati attraverso un boom in PVC o in legno duro perforato a intervalli precisi. L'elemento pilota può essere un dipolo piegato fatto da 300-ohm twin-lead per corrispondenza di impedenza, o un elemento diviso alimentato con una ferita di balun coassiale 4:1 su un toroide ferrite.

Software di integrazione e monitoraggio del Rotator

Il sistema di rotazione dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo.

Polarizzazione Mismatch e strategie di mitigazione

Un singolo sistema di controllo lineare-polarizzato Yagis riceve un segnale satellitare polarizzato lineare con un accoppiamento ottimale solo quando gli angoli di polarizzazione allineano. I satelliti si tumulano lentamente o utilizzano antenne lineari fisse, causando un errore di polarizzazione che può dissolvere il segnale di 20 dB o più a estremi.

Configurazioni avanzate per prestazioni più elevate

Gli appassionati di timbrica si sovrappongono ulteriormente impilando due o quattro antenne Yagi identiche. Un paio di dieci elementi UHF Yagis ha montato una lunghezza d'onda a parte un cross-boom produce un ulteriore 2,5 a 3 dB di guadagno, equivalente a raddoppiare la potenza del trasmettitore o aumentare l'area di apertura effettiva di un'analisi dei costi.

Mantenere Antenne Yagi per Affidabilità a lungo termine

Gli elementi in alluminio formano uno strato protettivo di ossido, ma la corrosione galvanica può verificarsi a giunzioni con metalli diversi come i grassi in acciaio inossidabile. L'applicazione di una piccola quantità di anti-seize compound durante l'assemblaggio impedisce la presa e mantiene la continuità elettrica.

Confrontare le Antenne Yagi a disegni alternativi

Gli operatori satellitari spesso valutano le alternative a Yagi. I dipolo trotanici offrono una larghezza di banda più ampia ma un guadagno più basso per lunghezza del boom unitario rispetto a un Yagi single-band. Per bande satellitari dedicate, un Yagi supera un LPDA in rapporto di guadagno e di guadagno a tempo reale. L'antenna quadrifilare helix offre una buona polarizzazione circolare senza un rotatore, ma il suo guadagno raramente supera 5 dBiband

Integrazione completa della stazione di terra

I sistemi di controllo dell'aria sono in grado di migliorare il funzionamento del sistema di controllo dell'aria.

Valore comunitario ed educativo

I partecipanti al programma di ricerca e sviluppo di sistemi di comunicazione via satellite, che si occupano di sistemi di comunicazione via satellite, possono fornire informazioni su una rete di dati e di informazioni su una rete di dati.

Direzioni e Rilevanza Prospettiva

Il sistema di distribuzione satellitare di antenne per l'uso di antenne, che permette di migliorare la qualità di un'antenna a distanza, consente di migliorare la qualità di un'antenna a distanza.