Vidlákovo elektro 97. Antény 6.

5. března 2015 v 5:50 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Dnešní výklad by měl sloužít jako varování mládeži - učte se cizí jazyky - čím více tím lépe. Takže žíl byl jistý pan Shintaro Uda, který ve 20 letech 20 století experimentoval s "anténními řadami" půlvlnných dipólů. Přitom zjistil - co se nám zdá elementární - že totiž fázově posunuté signály z více dipólů spolu interferují a tím v určitých směrech kolem anténní soustavy vznikají interferenční maxima a v jiných částech prostoru vznikají interferenční minima. To by nebylo nic převratného, ale pan UDA zjistil, že pokud se některé dipóly udělají schválně delší než 1/2 vlnové délky a jiné se udělají schválně kratší a umístí se na vhodnou vzdálenost od sebe - stačí napájet signálem jen jeden z nich - zářič a ty ostatní si svůj podíl signálu získají "nakmitáním" ze zářiče.

Celá soustava pak funguje tak, že drát / prvek / element antény, který je delší než půlka vlny odráží vlny smerem k zářiči - a my mu říkáme "reflektor". Zatímco drát / prvek / element antény, který je kratší než půlka vlny posílá interferencí "vlnění dále dopředu" a proto mu říkáme "direktor".

Teď přijde rozuzlení pohádky - proč je třeba umět minimálně anglicky. Pan Uda, předvedl svouji směrovou anténu svému šéfovi, který uměl anglicky. Ten se shodou okolností jmenoval Hidetsuku Yagi - a světe div se anténám tohoto typu se od té doby říká anténa typu YAGI neboli YAGINA. Takže slávu sklidil pan Yagi, protože uměl anglicky, a napsal o těchto anténách článek do Amerického časopisu. Pan Uda sklidil alespoň dobrý pocit, že nezjištně pomohl rozvoji radiotechniky.....


Moji čtenářové teď patrně očekávají zázračně jednoduchý vzoreček, pomocí kterého vypočtou Yagi anténu zázračně dobrých parametrů - přátelé musím vás zklamat. Dnes se antény Yagi nejčastěji počítají v anténních simulátorech ( a i tam se spíše jenom upřesňují vlastnosti předem navržených konstrukcí ). Před érou anténních simulátorů se antény Yagi navrhovaly metodou "neustálým poprcáváním k dokonalosti" - tedy někdo vzal nějaký již existující design, a ten nepatrně měnil až jeho vlastnosti byly lepší než u předlohy.

Aby to nevypadalo, že po 90 letech nevíme o anténách typu "Uda" nic - dovolím si poznamenat pár zásad, podle kterých poznáte s jakou "Udinou" máte čest.
  • Nejprve mrkněte na obrázek - ta "divná smyčka", co do ní vedou dráty je zářič - skládaný dipól, který ještě probereme. Za ním jsou 4 nad sebou - reflektory - a před ním je hromada direktorů.
  • Jeden z direktorů je zářiči nápadně blíže než ostatní - to se většinou dělá proto, aby se impedance celé antény přesna "nastavila" na hodnotu, kterou potřebujeme.
  • Reflektory - 4 nad sebou - čím je reflektorů více - tím anténa méně - parazitně - vyzažuje dozadu. Některé antény místo direktorů mají rovnou síto nebo plech. Čím jsou reflektory větší než polovina vlnové délky - tím je anténa více širokopásmová - za cenu, že méně rezonuje a tudíž má menší zisk signálu.
  • Direktory - čím jsou kratší než polovina vlnové délky tím je anténa více širokopásmová za cenu, že méně rezonuje a tudíž má menší zisk signálu.
  • Vzdálenost prvků mezi sebou - maximální vzdálenost musí být o něco menší než 1/4 vlnové délky - opět - čím jsou prvky blíže sebe - tím je anténa širokopásmovější a méně zisková.
OK takže vezměme si dva extrémy "vidlácká yagina" a "soutěžní yagina" pro radioamatéry. Vidlácká yagina má reflektory o desítky procen delší než polovina vlnové délky, direktory má o desítky procent kratší a celkem blízko u sebe ( třeba desetina vlnové délky). Když budeme z vidlácké chtít udělat soutěžní anténu - budeme reflektory zkracovat až se dostaneme těsně nad 1/2 délky vlny. direktory budeme prodlužovat až se dostaneme těsně pod 1/2 délky vlny a vzdálenost prvků budeme zvětšovat až se dostaneme těsně pod 1/4 délky vlny.


Co se stane když "optimalizaci" antény přeženeme - pokud například prvky od sebe vzdálíme příliš - najednou PINK - vzájemná indukce mezi zářičem, reflektory a direktory přestane fungovat a síla signálu z takové antény najednou prudce poklesne.

Je těžké anténu neustále přestavovat, ale můžeme vzít anténu a pouštět do ní různé frekvnece - tím dosáhneme změny poměru rozměr prvku / vlnová délka - a pokud se podíváte na závislost zisku antény na frekvenci - uvidíte, že mám pravdu - pro rostoucí frekvence zisk antény pomalu roste až najednou PINK "vazba" mezi prvky se najednou poruší a zisk prudce klesá - viz graf nahoře.

Vyplývá z toho něco pro nás vidláky '? Řekl bych 3 věci :
  1. chcete-li stavět anténu yagi - vyberte si vhodný vzor a rozměry přepočtěte přímou úměrou na svou frekvenci - pochopitelně je dobré si vybrat antény frekvenčně blízké, pokud anténu 3,5 MHz budete přepočítávat na 2,4 GHz - výsledek nejspíš nebude fungovat.
  2. Vyberte si antény "bezpečné" - to znamená dlouhé reflektory, krátké direktory a prvky blízko u sebe - i za cenu, že vám bude nějaký jouda říkat, že jste moli dosáhnout o 3 decibely většího zisku kdyby.....
  3. Pokud počítáte anténu Yagi pro pásmo "vocdamcaď-pocamamcaď" - jako "referenční frekvenci" pro přepočet si vyberte vždy horní - více vysokofrekvenční - okraj pásma. Na dolním okraji pásma je vlna delší a prvky antény si snáze najdou "nějakou rezonanci".
Pro dnešek mě inspirace opustila - zbývají už jenom dvě věci. HRRR do mně v diskusi, očekávám milion příspěvků - jaké to radím neinformované veřejnosti blbosti.
Na samý závěr už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám : Zmizela vám drátěná ramínka na outfity ? Kontrolovala jste balkon a střechu - jestli se neproměnila v "direktory" nebo "reflektory" ??
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 kolemjdoucí kolemjdoucí | 5. března 2015 v 8:44

Děkuji za článek, to je náhodou super povídání, i když tomu rozumím asi jako koza petrželi :D Ale většina lidí už když se řekne jen „anténa” tak si představí zrovna tento typ, tak není vůbec od věci vědět, že je to vlastně „udina”...

Na 2.4 GHz vzory samozřejmě také existují, ovšem pokud by to někdo chtěl ladit, tak je asi nejjednodušší to nechat vypálit na laseru (prvky pak budou hranaté, netuším jestli to něčemu vadí, ale ty antény se používají).

2 OK1ACR OK1ACR | 5. března 2015 v 11:20

Ve starší literatuře se o zmiňovaných anténách dost často psalo jako o anténách "Yagi-Uda", časem se druhá část názvu vytratila ...
Pokud si chcete zkusit simulace antén, můžu doporučit freeware program MMANA - mimochodem, jeden z autorů se jmenuje Makoto Mori :-)
Pro začátek hraní si s MMANA je dobré přečíst si český návod, a pak použít nějaké již předdefinované antény a zkoušet na nich dělat úpravy.

3 Honza Honza | 5. března 2015 v 20:19

[1]: Zdravím, myslím že v domácích podmínkách je na 2,4 GHz reálnější postavit Hornu (materiál plechovka od párků) a pokud by byl potřeba vyšší zisk, tak k ní dát parabolu.

4 kolemjdoucí kolemjdoucí | 5. března 2015 v 20:38

[3]: Jj... ono i stěma quadama s kusem plechu za ním se člověk svýho času dost vyblbnul

5 m.marianek m.marianek | 6. března 2015 v 11:34

[3]: Pokud nevadí větší prostorový rozměr, tak je konstrukčně jednodušší (a o malinko lepší) udělat k plechovce od párků trychtýř. Trychtýřová anténa (při stejném ústí) stejný zisk jako parabola a údajně míň parazitních vyzařovacích laloků. Na konstrukci stačí husté pletivo a pár latí. Ovšem vzhledem k poměrně ostrému úhlu trychtýře je to monstrum, anténa je poměrně dlouhá. Kdybych nebydlel v paneláku, tak bych jednu experimentální určitě zkusil. Nakonec Arno Penzias a Robert Wilson také používali trychtýřovku a jak jim šlapala, jako hodinky a ani holubí hnízdo uvnitř jí nevadilo. :-D

6 Igi Igi | E-mail | 8. března 2015 v 13:00

Povídání je o Yagi,
bude niečo aj na tému HB9CV ?
Ď.,Igor.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama