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

Антенна состоит из расположенных на траве́рсе (на рисунке — Т) активного (A) и ряда пассивных вибраторов — (R), расположенных относительно направления излучения за активным вибратором , а также (D), расположенных перед активным вибратором . Чаще всего применяется один рефлектор (есть конструкции с множеством рефлекторов), число директоров меняется от одного до десятков. Длина активного вибратора около половины длины излучаемой волны (0,5 λ ), рефлектора чуть больше 0,5 λ , а директоров чуть меньше 0,5 λ и с небольшим укорочением по мере удаления от активного вибратора. В трёхэлементной антенне расстояния от активного вибратора до рефлектора и до директора составляют около 0,25 λ .

Излучение антенны можно рассматривать как сумму излучений всех составляющих её вибраторов. Ток, возбуждаемый излучением активного вибратора в рефлекторе, наводит в нём напряжение. В рефлекторе, сопротивление которого из-за длины больше 0,5 λ носит индуктивный характер, напряжение отстаёт по фазе от напряжения в активном вибраторе на 270°. В результате суммарное 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 (так как их длина меньше 0,5 λ ) излучение усиливается в направлении директоров. Каждый дополнительный рефлектор или директор дают прибавку усиления, но меньшую, чем предыдущий рефлектор и директор, причём для рефлектора этот эффект выражен сильнее, поэтому более одного рефлектора применяют достаточно редко.

Характеристики

Трёхэлементная антенна «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 .

Конструкция антенны может быть и двухэлементной (или с одним рефлектором, или с одним директором), но она применяется редко, так как её характеристики ненамного лучше характеристик одиночного вибратора .

Применение

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 . Их широкому распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют в диапазонах метровых и дециметровых волн , а также на более высоких частотах. Известно несколько вариантов наноантенн Уда — Яги для оптического диапазона электромагнитных волн .

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 .

Примечания

Ссылки

• Карл Ротхаммель «Антенны» ISBN 3-440-07018-2 ISBN 985-6487-15-3
• H .Yagi, , Proceedings ofTheА the IRE, vol. 16, pp. 715—740, June 1928. The URL is to a 1997 IEEE reprint of the classic article. См. также by D.M. Pozar, in Proceedings of the IEEE, Volume 85, Issue 11, Nov. 1997 Page(s):1857 — 1863.
• « ». Proceedings of the IEEE Vol. 81, No. 6, 1993.
• Shozo Usami and Gentei Sato, « ». IEEE Milestones, IEEE History Center, IEEE, 2005.
• D. Jefferies, « ». 2004.