YAGI antény

První články o anténě publikovali japonští vědci Shintaro Uda a Hidetsugu Yagi v roce 1926.

Yagiho antény jsou nejrozšířenější směrové antény pro metrové a decimetrové vlny. Vyznačují se jednoduchou konstrukcí a dobrými směrovými vlastnostmi. Bohužel celá soustava je výpočetně velmi obtížně řešitelná, a tak se při konstrukcích používají různá empiricky odvozená řešení, která se posléze matematicky optimalizují. Při konstrukci antény je nezbytné veškeré rozměry dodržet s velkou přesností, neboť rozestupy a délky prvků určují směrovost a tím i zisk antény.

Základní myšlenkou při konstrukci Yagiho antény je ovlivnění vyzařování dipólu pomocnými prvky. V nejjednodušší verzi se setkáme s dvěmi prvky - reflektorem a direktorem. Jejich vzájemným působením se deformuje vyzařovací charakteristika dipólu tak, že zadní vyzařovací lalok je potlačen a naopak přední posílen. Tím se dipól stane směrovým, zisk antény v jednom směru je zesílen, v druhém potlačen. Bohužel ve vyzařovací charakteristice se objeví kromě hlavních vyzařovacích laloků ještě postraní, díky kterým je nárůst zisku v předním směru menší než teoreticky možný. Přidáním dalších direktorů a reflektorů můžeme tyto postraní laloky zmenšit, ale nikdy je zcela neodstraníme.

Zisk a směrovost antény je závislá na její elektrické délce. Protože zisk vzrůstá přibližně s logaritmem délky, nevyplatí se z ekonomického hlediska projektovat antény s délkou větší než 6 x vlnová délka. Většího zisku a směrovosti je možné dosáhnout řazením antén. Roztečemi mezi jednotlivými anténami ve skupině (jak ve vodorovném, tak ve svislém směru) lze tvarovat vyzařovací diagram anténní soustavy. Existují konstrukce s prostorovým uspořádáním direktorů, kdy jsou prvky umístěné na jednom ráhně nad sebou, a vytváří tak jednoduché anténní soustavy.

Popis antény

Moderní dlouhá YAGIho anténa má dvě hlavní části budící soustavu a vlnovodnou, mezi kterými je transformační část. Budící část určuje impedanční vlastnosti antény a šířku pásma. Obyčejně ji tvoří skládaný dipól s kompenzačním direktorem. Úkolem vlnovodné části je soustředit elektromagnetické záření do povrchové vlny. Tato vlna se šíří v prostoru okolo vlnových prvků. Plocha zabraná povrchovou vlnou se nazývá apretura, a v tomto prostoru by se neměly vyskytovat žádné vodivé předměty (nosný stožár, napáječ...). Poloměr apretury můžeme přibližně vypočítat podle vzorce:

Vlnovodná část určuje směrové charakteristiky antény a tím i zisk. Transformační část převádí povrchovou vlnu na zářič. Vlnovodná část je homogenní skládá se z prvků stejné délky a obvykle ve stejných rozestupech. Transformační část má prvky různé délky a obvykle je mezi nimi nestejné vzdálenost (směrem k zářiči se prvky zahušťují). Anténu vhodně doplňuje reflektor - odrazná plocha, která vylepšuje předozadní směrovou charakteristiku.

směrová charakteristika a kmitočtová závislost zisku

YAGI anténa je směrová, s velkým ziskem. Zisk antény je kmitočtově závislý, pro vyšší kmitočty než pracovní je anténa nepoužitelná, směrem k nižším kmitočtům klesá zisk pozvolna.

Na směrové charakteristice rozlišujeme hlavní lalok, postranní laloky a zadní lalok. V některých případech je výhodné znát i úhly minim příjmu, kdy je možné snížit rušení tak že minimu nasměrujeme na rušivý zdroj (i za cenu mírného poklesu zisku nesměrováním antény přímo na vysílač). Směrové charakteristiky antény jsou silně závislé na uspořádání a počtu prvků antény. Charakteristika je mírně odlišná pro rovinu E (rovina prvků) a H (kolmo na prvky)