Волновой канал

Антенна «волновой канал», известная также как антенна Яги — Уда, или антенна Яги (англ. Yagi antenna), — антенна, состоящая из расположенных вдоль линии излучения параллельно друг другу активного и нескольких пассивных вибраторов. Волновой канал относится к классу антенн бегущей волны. В советской литературе применялось название «волновой канал», которое и осталось распространённым в русскоязычной литературе; в англоязычной литературе используют названия по именам изобретателей.

Устройство и принцип действия
Схема антенны «волновой канал»:
R —рефлектор;
A —активный элемент (здесь — симметричный вибратор);
D —директор;
T —траверса.
Излучение активного диполя (красного цвета) возбуждает ток в пассивном директоре, который переизлучает волну (синего цвета), имеющую конкретный сдвиг фазы (см. пояснение в тексте). В результате суммарное излучение активного вибратора и директора (зелёного цвета) в направлении рефлектора складывается в противофазе, а в направлении директора — в фазе, что приводит ослаблению излучения в направлении рефлектора и его усилению в направлении директора.

Антенна состоит из расположенных на траве́рсе (на рисунке — Т) активного (A) и ряда пассивных вибраторов — рефлекторов (R), расположенных относительно направления излучения за активным вибратором, а также директоров (D), расположенных перед активным вибратором. Чаще всего применяется один рефлектор, число директоров меняется от нуля до десятков. Активный вибратор имеет длину около полуволны (0,5 λ), рефлектор — длину, немного большую 0,5 λ, а директоры имеют длину, меньшую 0,5 λ. Расстояния от активного вибратора до рефлектора и до первого директора составляют около 0,25 λ.

Излучение антенны можно рассматривать как сумму излучений всех составляющих её вибраторов. Ток, наведённый излучением активного вибратора в рефлекторе, наводит в нём напряжение. Для рефлектора, сопротивление которого носит индуктивный характер за счёт длины, большей 0,5 λ, напряжение отстаёт по фазе от напряжения в активном вибраторе на 270°. В результате излучение активного вибратора и рефлектора в направлении рефлектора складывается в противофазе, а в направлении активного вибратора — в фазе, что приводит к усилению излучения в направлении активного вибратора приблизительно вдвое. Аналогично рефлектору работают директоры, однако из-за ёмкостного характера их сопротивления (что определяется их меньшей длиной) излучение усиливается в направлении директоров. Каждый дополнительный рефлектор или директор дают прибавку усиления, но меньшую, чем предыдущий рефлектор и директор, причём для рефлектора эффект ослабления действия дополнительных элементов намного более выражен, поэтому более одного рефлектора применяют достаточно редко.

Характеристики

Трёхэлементный волновой канал имеет усиление около 5—6 dBd, шестиэлементный — около 9 dBd, десятиэлементный — около 11 dBd. Для длинных (более 15 элементов) антенн можно считать, что усиление увеличивается примерно на 2,2 dB на каждое удвоение длины антенны. Антенна обладает высоким коэффициентом направленного действия, при этом достаточно проста, имеет относительно небольшую массу, а отсутствие сплошных поверхностей обеспечивает малую парусность.

Применение
Слева направо на траве́рсе смонтированы рефлектор, активный вибратор и директор (рефлектор несколько длиннее активного вибратора, а директор — короче)
Антенна «волновой канал» диапазона дециметровых волн. Слева направо на траве́рсе смонтированы: 6 рефлекторов, установленных выше и ниже траверсы; петлевой вибратор (активный элемент антенны); 12 директоров

Антенны «волновой канал» широко применяются в качестве приёмных телевизионных, в качестве приёмных и передающих в системах беспроводной передачи данных, в радиолюбительской связи, в прочих системах связи, в радиолокации. Широкому их распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют на диапазонах, начиная с коротких волн, в диапазонах метровых и дециметровых волн и на более высоких частотах. В частности, известно несколько вариантов наноантенн Уда — Яги для оптического диапазона электромагнитных волн[1].

История

Антенна «волновой канал» была изобретена в 1926 году Синтаро Уда из Университета Тохоку, расположенного в городе Сендай в Японии, в работе принимал участие также Хидэцугу Яги, его коллега. Яги опубликовал первое описание антенны на английском языке, в связи с чем в западных странах она стала ассоциироваться с его именем. Яги, впрочем, всегда упоминал принципиально важную роль Уда в изобретении антенны, в связи с чем правильное название — «антенна Яги — Уда».

Антенна получила широкое распространение во время Второй мировой войны в качестве антенны радаров ПВО благодаря её простоте и хорошей направленности. Японские военные впервые узнали об антенне после битвы при Сингапуре, когда к ним попали записки английского радиоинженера, упоминавшего «антенну яги». Японские офицеры разведки не поняли в этом контексте, что Яги — это фамилия создателя.

Несмотря на то, что антенна была изобретена в Японии, она оставалась неизвестной большинству японских разработчиков радаров в течение большой части военного периода, из-за противоречий между флотом и армией.

Антенну горизонтальной поляризации можно видеть под левым крылом самолётов, базирующихся на авианосцах, — Grumman F4F Wildcat, F6F Hellcat, TBF Avenger. Антенну вертикальной поляризации можно видеть на носовом обтекателе многих истребителей Второй мировой войны.

28 января 2016 года на главной странице Google появился дудл, посвященный 130-летию Хидэцугу Яги[2].

Примечания
  1. Слюсар В. И. Наноантенны: подходы и перспективы // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2009. — № 2. — С. 64.
  2. Google поздравил «отца» антенны Яги новым дудлом. Казахстанская правда. Дата обращения: 16 апреля 2017.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.