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Antenne Yagi

L’antenna Yagi o Yagi-Uda, dal nome dei suoi inventori Hidetsugu Yagi e Shintaro Uda……….

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……………..dell’Università Imperiale di Tohoku, Sendai, Giappone, che nel 1926 la idearono, è un tipo di antenna a banda larga spesso impiegata per la ricezione televisiva ed è forse la più diffusa sui tetti delle case.

Descrizione

È un’antenna a larga banda, cioè adatta a ricevere su una vasta gamma di frequenze, e si compone tipicamente di un riflettore, un dipolo e di più elementi direttori (da 2 a 20 o più), tra loro paralleli, ciascuno di lunghezza di circa λ/2 rispetto alla ant-hffrequenza ottimale da ricevere, ed assemblati su di un profilato tubolare o quadrangolare (definito boom o in italiano boma).

Grazie alle sue doti di direzionalità offre buon guadagno e buona attenuazione nei confronti dei segnali provenienti da direzioni diverse da quella di puntamento (multi-path); in genere riflessioni su strutture o rilievi eventualmente presenti di lato o dietro l’antenna e che in ambito televisivo (analogico) si tradurrebbero in “doppia immagine” (oppure, nell’ambito della radiostereofonia, in distorsione audio).

L’antenna di tipo Yagi, con dimensioni opportunamente calcolate, viene impiegata dalle onde corte sino alle microonde wifi compreso ed ovunque sia richiesto buon guadagno e buona direttività. Su lunghezze d’onda molto ridotte (microonde) riflettori parabolici (antenne paraboliche) risultano essere meno critici e più convenienti in termini di direttività e quindi di guadagno (in genere quando è possibile impiegare parabole di almeno dieci lunghezze d’onda di diametro).

Come praticamente tutti i tipi di antenna, anche la Yagi, grazie al principio di reciprocità, è impiegabile anche in trasmissione e con gli stessi vantaggi.

Il guadagno d’antenna è di circa 6 dB ed aumenta con l’aumentare della lunghezza del boom e del numero dei direttori (si arriva fino a circa 20 dB).

In queste brevi note ho riassunto alcune semplici indicazioni utili per progettare e costruire antenne Yagi-Uda per le bande HF, VHF e UHF. Ho utilizzato tali informazioni per la costruzione di un sistema di antenna a basso costo da accoppantena_yagi_3el_fciare ad alcuni prototipi di ricevitori HF utilizzati per lo studio dei bursts radio solari e di Giove alle frequenze decametriche.

E’ spesso necessario ottimizzare le prestazioni dei sistemi riceventi, soprattutto in applicazioni di radioastronomia amatoriale nelle bande di frequenza dalle HF fino alle UHF. Dove non sono richiesti elevati requisiti in termini di direttività, ma è molto importante la semplicità costruttiva e l’economia, appaiono attraenti e insostituibili gli array di antenna Yagi-Uda, dato che sono facilmente realizzabili da qualsiasi sperimentatore con un minimo di pratica (e di passione) nell’autocostruzione. Uno di questi casi è rappresentato dallo studio della radiazione decametrica di Giove e del Sole: una stazione dedicata per questo tipo di ricerca prevede l’installazione di un adatto ricevitore equipaggiato con una semplice antenna direttiva, possibilmente orientabile in azimut e in elevazione. Le note seguenti saranno comunque utili in tutti i casi in cui occorra dimensionare, quindi costruire con criteri di economicità, antenne Yagi-Uda per qualsiasi tipo di applicazione radio.

La struttura dell’antenna Yagi è del tipo ad onda viaggiante (array end-fire), con direttività (quindi guadagno) che aumentano all’aumentare del numero di elementi: è composta da un elemento riflettore (nella parte posteriore dell’antenna), un elemento attivo

alimentato (un dipolo), e uno o più elementi direttori (nella direzione di massima ricezione/trasmissione). La versione base pdewd-yagirevede tutti gli elementi di lunghezza pari a metà lunghezza d’onda e spaziati di un quarto d’onda.In queste note presenteremo due idee di progetto (una struttura composta da 3 elementi, l’altra da 6 elementi) che adottano lunghezze e spaziature non uniformi tra gli elementi con lo scopo di ottimizzare le prestazioni del sistema. Ciascun parametro di progetto (lunghezze degli elementi e spaziature reciproche) è espresso in termini di lunghezza d’onda, in modo da poter facilmente calcolare i dati per qualsiasi frequenza operativa. E’ importante sottolineare come tali indicazioni siano il risultato di calcoli teorici: le prestazioni realmente ottenute potranno essere leggermente diverse (spesso inferiori) ai valori indicati,soprattutto a causa degli effetti dovuti ai parametri parassiti (legati principalmente alle modalità di installazione del sistema) difficilmente prevedibili in fase di progetto. Per entrambi i progetti si suppone che il diametro dei conduttoricon i quali sono realizzati gli elementi sia pari a 0.003369l. La prima serie di dati si riferisce a una struttura Yagi a 3 elementi. Adottando un’alimentazione tramite cavo coassiale standard a 50 Ohm, il guadagno è pari a 7.6 dBi, con rapporto avanti/indietro di 18.6 dB e impedenza d’ingresso dell’ordine di 33-j7.5 Ohm. La larghezza di banda è ampia circa il 15% della frequenza di lavoro.

 

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