DSC03978

1

1

218

anteny prostoliniowe

t

X

Sn

Rys. 9.35. Ogólna budowa i wymiary anteny Yagi

anteny czoło fali jest bardziej podobne do płaszczyzny (fala staje się w przybliżeniu płaska) i jest to powodem zwiększenia kierunkowości anteny.

Projektowanie anten Yagi było dość trudne do momentu rozpowszechnienia się komputerów i rozwoju metod numerycznych. Do tego czasu trzeba było korzystać z doświadczalnie opracowanych tabel z wymiarami (np. [1], [5] lub tabela w dodatku) lub budować i mierzyć prototypy anten. Obecnie wykorzystuje się programy wykorzystujące metodę momentów. Anteny Yagi można optymalizować ze względu na zysk energetyczny, impedancję wejściową oraz stosunek promieniowania przód-tył. Trudna jest jednoczesna optymalizacja wszystkich trzech parametrów. Dane z tabeli mogą być wykorzystane przy budowie własnych konstrukcji. Średnica prętów, z których wykonuje się elementy, nie jest krytyczna. Zaletą anten Yagi (oprócz prostoty wykonania i niskich kosztów przy dobrych parametrach elektrycznych) jest możliwość uziemienia elementów biernych. Jeśli chcemy uziemić również wibrator, to musimy zastosować dipol pędowy. Zwiększa to jednocześnie impedancję wejściową anteny i szerokość pasma pracy. Stosunek przód-tył może być zwiększony poprzez zastosowanie siatki lub kilku reflektorów rozmieszczonych na powierzchni walca. Anteny Yagi o maksymalnym zysku są

12345678 9 K) II Liczba elementów N

Rys. 9.36. Zysk typowej anteny Yagi w funkcji całkowitej liczby elementów N (elementy oddalone o 0,0152. i wykonane z drutu o średnicy 0,00252.) [11]

wąskopasmowe (1 kanał TV). Przy wzroście częstotliwości wzrasta długość elektryczna elementów i odległość między nimi, podczas gdy optymalna długość elementów maleje ze wzrostem odległości między nimi. Jeśli direktory wykona się znacznie krótsze od optymalnych, a reflektor znacznie dłuższy, to można osiągnąć zwiększenie szerokopasmowości kosztem zysku energetycznego. Anteny Yagi są powszechnie używane do odbioru TV i w liniach radiowych pracujących do 1 GHz. Czasami można też spotkać anteny Yagi, w których elementami promieniującymi są pętle kołowe.

9.4. Anteny nad ziemią rzeczywistą

Na anteny pracującujące na zakresie poniżej 300-500 MHz duży wpływ mają i otaczające je przedmioty (ziemia, budynki itp.). W rozdziale 8. analizowaliśmy | przypadek anten nad doskonale przewodzącą płaszczyzną. Do określenia tego wpływu pomocna jest teoria układów antenowych. Obecnie zajmiemy się przypad-[ kiem, gdy płaszczyzna pod anteną nie jest idealnie przewodząca (dobre przewodniki mają kondukty wność około 10⁷ S/m, ziemia w zależności od typu gleby 10“'—10"³ I S/m). Dla małych konduktywności pole elektryczne wytwarzane w strefie bliskiej [ anteny wnika w głąb gruntu i wzbudza prądy powodujące straty cieplne (o|E|²).

I Ponieważ obecność ziemi najbardziej wpływa na anteny pracujące na niższych i- częstotliwościach, a są to zwykle anteny liniowe, więc przykłady wpływu i nieidealnego gruntu będą dotyczyć tych właśnie anten.

Charakterystyka promieniowania anteny nad rzeczywistym gruntem jest ' inna od charakterystyki anteny zawieszonej nad płaszczyzną idealną. Do znalezienia I tej pierwszej również wykorzystamy metodę odbić lustrzanych, przy czym amplitudy [ prądów odbitych będą skorygowane przez współczynnik odbicia dla odpowiedniej [ polaryzacji. Rozważmy pionowy dipol krótki w odległości h nad ziemią (rys. 9.37). r Do strefy dalekiej dociera zarówno promień bezpośredni, jak i odbity, pochodzący jak gdyby od lustrzanego odbicia anteny. Antena i jej odbicie tworzą układ [ antenowy. Pole elektryczne nad płaszczyzną wynosi (wzory 7.41 i 7.55) [11]:

Odbicie

fy*. 9.37. Pionowy dipol krótki nad ziemią rzeczywistą