Yagi-Uda Antenna ແລະວິທີການອອກແບບຂອງມັນ

ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ເປັນເສົາອາກາດທິດທາງທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານທາງວິທະຍຸ, ມີຊື່ສຽງສໍາລັບການໄດ້ຮັບສູງ, ທິດທາງທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະໂຄງສ້າງທີ່ຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ. ປະດິດສ້າງໂດຍນັກວິທະຍາສາດຍີ່ປຸ່ນ Hidetsugu Yagi ແລະ Shintaro Uda ໃນຊຸມປີ 1920, ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຕົ້ນຕໍໃນຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການຮັບໂທລະທັດ, ການສື່ສານທາງວິທະຍຸ, ແລະລະບົບ radar. ບົດຄວາມນີ້ຈະອະທິບາຍລະອຽດກ່ຽວກັບຫຼັກການພື້ນຖານ, ອົງປະກອບຂອງໂຄງສ້າງ, ແລະວິທີການອອກແບບຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda.

I. ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda

ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນ array ເສົາອາກາດສິ້ນສຸດ, ແລະຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນອີງໃສ່ລັງສີແລະການຮັບຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ມັນບັນລຸ radiation ທິດທາງໂດຍຜ່ານການຂະຫນານຫຼາຍ - oscillators ຈັດ (ປົກກະຕິແລ້ວ rods ໂລຫະ). oscillators ເຫຼົ່ານີ້ປະກອບມີຫນຶ່ງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ໂດຍປົກກະຕິເປັນເຄິ່ງຫນຶ່ງ - dipole ຄື້ນ) ແລະອົງປະກອບ passive ຫຼາຍ (ລວມທັງ reflectors ແລະຜູ້ອໍານວຍການ). ອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບ feeder ແລະຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການສົ່ງຫຼືຮັບຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ; ອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີປະຕິສໍາພັນກັບອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນໂດຍຜ່ານການເຊື່ອມຕໍ່ແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເພື່ອປັບທິດທາງຮັງສີຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.

ທິດທາງຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບການຈັດລຽງແລະຄວາມຍາວຂອງອົງປະກອບຕົວຕັ້ງຕົວຕີ. ເຄື່ອງສະທ້ອນແສງແມ່ນຕັ້ງຢູ່ທາງຫລັງຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ປົກກະຕິແລ້ວເລັກນ້ອຍຍາວກວ່າອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແລະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສະທ້ອນຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍການແຜ່ກະຈາຍຂອງສາຍອາກາດໄປຂ້າງຫນ້າ. ຜູ້ອໍານວຍການແມ່ນຕັ້ງຢູ່ທາງຫນ້າຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ປົກກະຕິແລ້ວສັ້ນກວ່າອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວເລັກນ້ອຍ, ແລະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອນໍາພາຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍ radiation ຕໍ່ໄປ. ໂດຍການອອກແບບທີ່ສົມເຫດສົມຜົນຂອງຄວາມຍາວແລະໄລຍະຫ່າງຂອງ reflector ແລະຜູ້ອໍານວຍການ, ສູງ - ເພີ່ມແລະແຄບ - b

ຄຸນລັກສະນະຂອງລັງສີ eam ສາມາດບັນລຸໄດ້.

II. ອົງປະກອບໂຄງສ້າງຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda

ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ປະກອບມີພາກສ່ວນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນ: ອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນແມ່ນສ່ວນຫຼັກຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda, ປົກກະຕິແລ້ວເປັນ dipole ເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງຄື້ນ, ຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການສົ່ງຫຼືຮັບຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ມັນເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບ feeder ແລະປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຕັ້ງຢູ່ໃຈກາງຂອງເສົາອາກາດ.

Reflector: ສະທ້ອນແສງແມ່ນຕັ້ງຢູ່ທາງຫລັງຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ປົກກະຕິແລ້ວ 5% - 10% ຍາວກວ່າອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ຫນ້າທີ່ຂອງມັນແມ່ນການສະທ້ອນຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ຫຼຸດຜ່ອນການແຜ່ລັງສີດ້ານຫລັງ, ແລະເສີມຂະຫຍາຍລັງສີໄປຂ້າງຫນ້າ. ປົກກະຕິແລ້ວມີເຄື່ອງສະທ້ອນແສງອັນດຽວເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຕົວສະທ້ອນແສງຫຼາຍອັນຍັງສາມາດຖືກອອກແບບເພື່ອປັບປຸງທິດທາງໄດ້ຕື່ມອີກ.

ຜູ້ອໍານວຍການ: ຜູ້ອໍານວຍການຕັ້ງຢູ່ທາງຫນ້າຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ປົກກະຕິແລ້ວ 5% - 10% ສັ້ນກວ່າອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ພາລະບົດບາດຂອງມັນແມ່ນນໍາພາຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແລະເສີມຂະຫຍາຍລັງສີໄປຂ້າງຫນ້າ. ຈໍາ​ນວນ​ຂອງ​ຜູ້​ອໍາ​ນວຍ​ການ​ສາ​ມາດ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ປັບ​ຕາມ​ຄວາມ​ຕ້ອງ​ການ​ໄດ້​ຮັບ​ແລະ​ການ​ຊີ້​ນໍາ​ຂອງ​ສາຍ​ອາ​ກາດ​, ໂດຍ​ປົກ​ກະ​ຕິ​ຈາກ 1 ຫາ 10​.

ບູມ: ບູມຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອແກ້ໄຂອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ສະທ້ອນ, ແລະຜູ້ອໍານວຍການ, ແລະປົກກະຕິແລ້ວເປັນ rod ຍາວທີ່ເຮັດດ້ວຍໂລຫະຫຼືວັດສະດຸທີ່ບໍ່ແມ່ນໂລຫະ. ການອອກແບບຂອງບູມຕ້ອງພິຈາລະນາຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກແລະການກະຈາຍນ້ໍາຫນັກຂອງເສົາອາກາດ

ສາຍຟີດ: ສາຍຟີດແມ່ນໃຊ້ເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນກັບເຄື່ອງສົ່ງ ຫຼືເຄື່ອງຮັບ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນສາຍ coaxial ຫຼືຄູ່ບິດ. impedance ຂອງເສັ້ນ feed ຕ້ອງການກົງກັບ impedance ຂອງອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສະທ້ອນແລະການສູນເສຍສັນຍານ.

III. ວິທີການອອກແບບຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda

ເມື່ອອອກແບບເສົາອາກາດ Yagi-Uda, ຕ້ອງໄດ້ພິຈາລະນາຕົວກໍານົດການຫຼາຍອັນ, ລວມທັງຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານ, ການໄດ້ຮັບ, ທິດທາງ, ແລະການຈັບຄູ່ impedance. ຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນຂັ້ນຕອນພື້ນຖານສໍາລັບການອອກແບບເສົາອາກາດ Yagi-Uda:

ກໍານົດຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນການ: ທໍາອິດ, ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເພື່ອກໍານົດຂອບເຂດຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານຂອງເສົາອາກາດ. ຂະຫນາດຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານ; ຄວາມຖີ່ສູງຂື້ນ, ຂະໜາດຂອງເສົາອາກາດນ້ອຍລົງ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຊ່ວງຄວາມຖີ່ຂອງການໃຊ້ງານຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນຕັ້ງແຕ່ຫຼາຍສິບ MHz ຫາຫຼາຍ GHz.

ເລືອກປະເພດຂອງອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນ: ອົງປະກອບທີ່ຫ້າວຫັນມັກຈະເປັນເຄິ່ງຫນຶ່ງ - wave dipole, ແລະຄວາມຍາວຂອງມັນແມ່ນປະມານເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງ wavelength ປະຕິບັດງານ. ຄວາມຍາວຂອງເຄິ່ງຫນຶ່ງ - wave dipole ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍສູດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

(ບ່ອນທີ່ L ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງ oscillator ແລະ λ ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງການເຄື່ອນໄຫວ. 0.95 ແມ່ນ​ຄ່າ​ສໍາ​ປະ​ສິດ​ທີ່​ສັ້ນ​.)

ການອອກແບບຕົວສະທ້ອນແສງແລະຜູ້ອໍານວຍການ: ຄວາມຍາວຂອງຕົວສະທ້ອນແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວ 5% - 10% ຍາວກວ່າຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແລະຄວາມຍາວຂອງຜູ້ອໍານວຍການແມ່ນປົກກະຕິ 5% - 10% ສັ້ນກວ່າຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຕົວສະທ້ອນແສງແລະອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວ 0.15 - 0.25 wavelengths, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຜູ້ອໍານວຍການແລະອົງປະກອບການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວ 0.1 - 0.15 wavelengths. ຄວາມຍາວ ແລະໄລຍະຫ່າງສະເພາະສາມາດຖືກປັບປຸງໃຫ້ເໝາະສົມຜ່ານຊອບແວຈຳລອງ ຫຼືສູດການປຽບທຽບ.

ກໍານົດຈໍານວນຂອງຜູ້ອໍານວຍການ: ຈໍານວນຂອງຜູ້ອໍານວຍການມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ກໍາໄລແລະທິດທາງຂອງເສົາອາກາດ. ຜູ້ອໍານວຍການຫຼາຍມີ, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງສາຍອາກາດສູງແລະແຄບຄວາມກວ້າງຂອງ beam. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຈໍານວນຜູ້ອໍານວຍການຫຼາຍເກີນໄປຈະເພີ່ມຄວາມສັບສົນແລະຂະຫນາດຂອງເສົາອາກາດ. ປົກກະຕິແລ້ວ, ຈໍານວນຂອງຜູ້ອໍານວຍການຕັ້ງແຕ່ 1 ຫາ 10, ແລະຈໍານວນສະເພາະຕ້ອງໄດ້ຮັບການຊັ່ງນໍ້າຫນັກຕາມຄວາມຕ້ອງການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ.

ການຈັບຄູ່ impedance: impedance ຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ 50Ω ຫຼື 75Ω, ເຊິ່ງຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຈັບຄູ່ impedance ຂອງ feeder ໄດ້. ການຈັບຄູ່ impedance ສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍການປັບຄວາມຍາວແລະເສັ້ນຜ່າກາງຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼືການນໍາໃຊ້ເຄືອຂ່າຍການຈັບຄູ່ impedance.

ການຈໍາລອງແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ: ຫຼັງຈາກການອອກແບບສໍາເລັດແລ້ວ, ຊອບແວຈໍາລອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (ເຊັ່ນ: HFSS, CST, ແລະອື່ນໆ) ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຈໍາລອງເສົາອາກາດເພື່ອກວດສອບການປະຕິບັດຂອງມັນ. ການຮັບ, ທິດທາງ, ແລະການຈັບຄູ່ impedance ຂອງເສົາອາກາດສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດໂດຍການປັບຕົວກໍານົດການເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວແລະຊ່ອງຫວ່າງຂອງ oscillators ໄດ້.

Fabrication and testing: ເສົາອາກາດຕົ້ນແບບແມ່ນໄດ້ຖືກຜະລິດຕາມຜົນການອອກແບບ, ແລະໄດ້ທົດສອບໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນເຊັ່ນ: ເຄື່ອງວິເຄາະເຄືອຂ່າຍ ແລະເຄື່ອງວິເຄາະ spectrum ເພື່ອກວດສອບປະສິດທິພາບຕົວຈິງຂອງເສົາອາກາດ. ການເພີ່ມປະສິດທິພາບເພີ່ມເຕີມແມ່ນດໍາເນີນໄປຕາມຜົນການທົດສອບ.

IV. ຂໍ້ດີແລະຂໍ້ເສຍຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda

ຂໍ້ດີ

· ການຮັບໄດ້ສູງ: ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ມີການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຂ້ອນຂ້າງສູງ, ປົກກະຕິແລ້ວ 10 - 20dBi, ເຊິ່ງເຫມາະສົມສໍາລັບການສື່ສານທາງໄກ.

· ທິດທາງທີ່ເຂັ້ມແຂງ: ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ມີຄວາມກວ້າງຂອງລໍາແຄບແລະທິດທາງທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການແຊກແຊງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.

·ໂຄງສ້າງທີ່ງ່າຍດາຍ: ໂຄງສ້າງຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ, ເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍທີ່ຈະ fabricate ແລະຮັກສາ.

·ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ: ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍວັດສະດຸຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນຕໍ່າ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຂະຫນາດໃຫຍ່.

ຂໍ້ເສຍ:

· ແບນວິດແຄບ: ແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງແຄບ, ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ 5% - 10% ຂອງຄວາມຖີ່ຂອງການໃຊ້ງານ, ດັ່ງນັ້ນມັນຈຶ່ງບໍ່ເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ບໍລະອົດແບນ.

· ຂະໜາດໃຫຍ່: ຂະໜາດຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນອັດຕາສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບຄວາມຖີ່ຂອງການໃຊ້ງານ. ເສົາອາກາດຢູ່ໃນແຖບຄວາມຖີ່ຕ່ໍາມີຂະຫນາດໃຫຍ່, ເຊິ່ງບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີພື້ນທີ່ຈໍາກັດ.

ທິດທາງຄົງທີ່: ທິດທາງຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda ໄດ້ຖືກສ້ອມແຊມ, ແລະມັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບດ້ວຍຕົນເອງ, ດັ່ງນັ້ນມັນບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບສະຖານະການທີ່ທິດທາງຕ້ອງໄດ້ຮັບການປ່ຽນແປງເລື້ອຍໆ.

V. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເສົາອາກາດ Yagi-Uda

ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

· ການຮັບໂທລະທັດ: ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນຮູບແບບທົ່ວໄປຂອງເສົາອາກາດຮັບໂທລະທັດ, ໃຊ້ເພື່ອຮັບສັນຍານໂທລະພາບເທິງແຜ່ນດິນໂລກ.

· ວິທະຍຸສື່ສານ: ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ຖືກນໍາໃຊ້ໃນລະບົບການສື່ສານເຊັ່ນ: ວິທະຍຸສະໝັກຫຼິ້ນ, ສະຖານີວິທະຍຸກະຈາຍສຽງ ແລະເຄືອຂ່າຍທ້ອງຖິ່ນໄຮ້ສາຍ.

· ລະບົບເຣດາ: ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກວດຫາເປົ້າໝາຍ ແລະຕິດຕາມໃນລະບົບເຣດາ.

ການສື່ສານຜ່ານດາວທຽມ: ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຮັບສັນຍານໂທລະພາບດາວທຽມແລະສັນຍານການສື່ສານຈາກດາວທຽມ.

VI. ສະຫຼຸບ

ເສົາອາກາດ Yagi-Uda ແມ່ນເສົາອາກາດທິດທາງແບບຄລາສສິກທີ່ມີລັກສະນະການຮັບສູງ, ທິດທາງທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະໂຄງສ້າງງ່າຍດາຍ. ການປະຕິບັດລັງສີທີ່ດີເລີດສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍການອອກແບບທີ່ສົມເຫດສົມຜົນຂອງຄວາມຍາວແລະຊ່ອງຫວ່າງຂອງອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ເຄື່ອງສະທ້ອນແສງ, ແລະຜູ້ອໍານວຍການ. ເຖິງແມ່ນວ່າເສົາອາກາດ Yagi-Uda ມີຂໍ້ເສຍເຊັ່ນແບນວິດແຄບແລະຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກກວ້າງຂອງມັນໃນຂົງເຂດເຊັ່ນ: ການຮັບໂທລະທັດ, ການສື່ສານທາງວິທະຍຸ, ແລະລະບົບ radar ພິສູດຄວາມສໍາຄັນແລະການປະຕິບັດຂອງມັນ. ດ້ວຍການພັດທະນາເທກໂນໂລຍີການຈໍາລອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ການອອກແບບແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງສາຍອາກາດ Yagi-Uda ໄດ້ກາຍເປັນປະສິດທິພາບແລະຄວາມຖືກຕ້ອງ, ແລະມັນຍັງຄົງມີບົດບາດສໍາຄັນໃນດ້ານການສື່ສານໄຮ້ສາຍໃນອະນາຄົດ.