Яги-Уда антенн ба түүний дизайны арга

Яги-Уда антен нь радио холбоонд өргөн хэрэглэгддэг чиглэлтэй антенн бөгөөд өндөр ашиг, хүчтэй чиглүүлэх чадвар, харьцангуй энгийн бүтэцээрээ алдартай. 1920-иод онд Японы эрдэмтэд Хидэцугу Яги, Шинтаро Уда нарын зохион бүтээсэн бөгөөд телевизийн хүлээн авалт, радио холбоо, радарын систем зэрэг салбарт голчлон ашигладаг. Энэ нийтлэлд Яги-Уда антенны үндсэн зарчим, бүтцийн бүтэц, дизайны аргуудыг нарийвчлан авч үзэх болно.

I. Яги-Уда антенны үндсэн зарчим

Яги-Уда антен нь галын төгсгөлийн антенны массив бөгөөд түүний ажиллах зарчим нь цахилгаан соронзон долгионы цацраг болон хүлээн авалт дээр суурилдаг. Энэ нь олон тооны зэрэгцээ зохион байгуулалттай осцилляторууд (ихэвчлэн металл саваа) дамжуулан чиглэлтэй цацрагийг олж авдаг. Эдгээр осцилляторууд нь нэг идэвхтэй элемент (ихэвчлэн хагас долгионы диполь) ба олон идэвхгүй элементүүд (цацруулагч ба захирлууд орно). Идэвхтэй элемент нь тэжээгчтэй шууд холбогдсон бөгөөд цахилгаан соронзон долгионыг дамжуулах эсвэл хүлээн авах үүрэгтэй; идэвхгүй элементүүд нь идэвхтэй элементтэй цахилгаан соронзон холболтоор харилцан үйлчилж, цахилгаан соронзон долгионы цацрагийн чиглэлийг тохируулдаг.

Яги-Уда антенны чиглэл нь идэвхгүй элементүүдийн зохион байгуулалт, уртаас ихээхэн хамаардаг. Тусгал нь идэвхтэй элементийн ард байрладаг бөгөөд ихэвчлэн идэвхтэй элементээс арай урт байдаг бөгөөд антенны урагшлах цацрагийг нэмэгдүүлэхийн тулд цахилгаан соронзон долгионыг тусгахад ашигладаг. Захирал нь идэвхтэй элементийн урд байрладаг бөгөөд ихэвчлэн идэвхтэй элементээс арай богино байдаг бөгөөд цаашдын цацрагийг сайжруулахын тулд цахилгаан соронзон долгионыг чиглүүлэхэд ашигладаг. Цацруулагч ба захирлын урт, хоорондын зайг үндэслэлтэй хийснээр өндөр - олз, нарийн - b

цацрагийн шинж чанарыг олж авах боломжтой.

II. Яги-Уда антенны бүтцийн бүтэц

Яги-Уда антенны үндсэн бүтэц нь дараахь хэсгүүдээс бүрдэнэ.

Идэвхтэй элемент: Идэвхтэй элемент нь Яги-Уда антенны үндсэн хэсэг бөгөөд ихэвчлэн хагас долгионы диполь бөгөөд цахилгаан соронзон долгионыг дамжуулах эсвэл хүлээн авах үүрэгтэй. Энэ нь тэжээгчтэй шууд холбогддог бөгөөд ихэвчлэн антенны төвд байрладаг.

Тусгал: Цацруулагч нь идэвхтэй элементийн ард байрладаг бөгөөд ихэвчлэн идэвхтэй элементээс 5% - 10% урт байдаг. Үүний үүрэг нь цахилгаан соронзон долгионыг тусгах, ухрах цацрагийг багасгах, урагшлах цацрагийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Ихэвчлэн ганц тусгал байдаг боловч чиглүүлэх чадварыг сайжруулахын тулд олон цацруулагчийг зохион бүтээж болно.

Захирал: Захирал нь идэвхтэй элементийн урд байрладаг бөгөөд ихэвчлэн идэвхтэй элементээс 5% - 10% богино байдаг. Үүний үүрэг нь цахилгаан соронзон долгионыг чиглүүлж, цаашдын цацрагийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Захирлуудын тоог антенны ашиг ба чиглүүлэх шаардлагын дагуу тохируулж болно, ихэвчлэн 1-ээс 10 хүртэл байдаг.

Бөмбөлөг: Бөмбөгийг идэвхтэй элемент, тусгал, захирлыг засахад ашигладаг бөгөөд ихэвчлэн металл эсвэл металл бус материалаар хийсэн урт саваа юм. Бумны загвар нь антенны механик хүч ба жингийн хуваарилалтыг харгалзан үзэх шаардлагатай

Тэжээлийн шугам: Тэжээлийн шугам нь идэвхтэй элементийг дамжуулагч эсвэл хүлээн авагч, ихэвчлэн коаксиаль кабель эсвэл эрчилсэн хостой холбоход ашиглагддаг. Дохионы тусгал, алдагдлыг багасгахын тулд тэжээлийн шугамын эсэргүүцэл нь идэвхтэй элементийн эсэргүүцэлтэй тохирч байх шаардлагатай.

III. Яги-Уда антенны дизайны арга

Яги-Уда антенныг зохион бүтээхдээ ажлын давтамж, олз, чиглүүлэлт, эсэргүүцлийн тохируулга зэрэг хэд хэдэн параметрүүдийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Яги-Уда антенныг зохион бүтээх үндсэн алхамууд нь дараах байдалтай байна.

Ажлын давтамжийг тодорхойлох: Эхлээд антенны ажиллах давтамжийн хүрээг тодорхойлох шаардлагатай. Яги-Уда антенны хэмжээ нь үйл ажиллагааны давтамжтай нягт холбоотой; давтамж өндөр байх тусам антенны хэмжээ бага байх болно. Ерөнхийдөө Яги-Уда антенны ажиллах давтамжийн хүрээ нь хэдэн арван МГц-ээс хэдэн ГГц хүртэл байдаг.

Идэвхтэй элементийн төрлийг сонгоно уу: Идэвхтэй элемент нь ихэвчлэн хагас долгионы диполь бөгөөд түүний урт нь үйл ажиллагааны долгионы уртын тал орчим байдаг. Хагас долгионы диполийн уртыг дараах томъёогоор тооцоолж болно.

(Үүнд L нь осцилляторын урт, λ нь ажиллах долгионы урт юм. 0.95 нь богиносгох коэффициент юм.)

Цацруулагч ба захирлыг зохион бүтээх: Цацруулагчийн урт нь идэвхтэй элементийн уртаас ихэвчлэн 5% - 10% урт, захирлын урт нь идэвхтэй элементээс 5% - 10% богино байдаг. Цацруулагч ба идэвхтэй элементийн хоорондох зай нь ихэвчлэн 0.15 - 0.25 долгионы урт, захирал ба идэвхтэй элементийн хоорондох зай нь ихэвчлэн 0.1 - 0.15 долгионы урттай байдаг. Тодорхой урт ба зайг симуляцийн програм хангамж эсвэл эмпирик томъёогоор оновчтой болгож болно.

Захирлуудын тоог тодорхойлох: Захирлуудын тоо нь антенны ашиг ба чиглүүлэх чадварт шууд нөлөөлдөг. Илүү олон захирлууд байх тусам антенны ашиг өндөр, цацрагийн өргөн нарийсдаг. Гэсэн хэдий ч хэт олон тооны захирлууд нь антенны нарийн төвөгтэй байдал, хэмжээг нэмэгдүүлэх болно. Ихэвчлэн захирлуудын тоо 1-10 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд өргөдлийн шаардлагын дагуу тодорхой тоог жинлэх шаардлагатай байдаг.

Эсэргүүцлийн тохирол: Идэвхтэй элементийн эсэргүүцэл нь ихэвчлэн 50Ω эсвэл 75Ω байдаг бөгөөд энэ нь тэжээгчийн эсэргүүцэлтэй тохирч байх шаардлагатай. Идэвхтэй элементийн урт ба диаметрийг тохируулах эсвэл эсэргүүцэл тохируулах сүлжээг ашиглан импедант тохируулга хийж болно.

Загварчлал ба оновчлол: Загвар хийж дууссаны дараа цахилгаан соронзон симуляцийн программ хангамжийг (HFSS, CST гэх мэт) антенны гүйцэтгэлийг шалгахын тулд загварчлахад ашиглаж болно. Осцилляторын урт, зай зэрэг параметрүүдийг тохируулах замаар антенны ашиг, чиглэл, эсэргүүцлийн тохируулгыг оновчтой болгож болно.

Үйлдвэрлэл ба туршилт: Загварын үр дүнгийн дагуу анхан шатны антеныг үйлдвэрлэж, антенны бодит гүйцэтгэлийг шалгахын тулд сүлжээний анализатор, спектр анализатор зэрэг тоног төхөөрөмжийг ашиглан туршина. Туршилтын үр дүнгийн дагуу цаашдын оновчлолыг хийдэг.

IV. Яги-Уда антенны давуу болон сул талууд

Давуу тал

· Өндөр ашиг: Яги-Уда антенн нь харьцангуй өндөр ашиг тустай, ихэвчлэн 10 - 20dBi, хол зайн харилцаанд тохиромжтой.

· Хүчтэй чиглүүлэх чадвар: Яги-Уда антенн нь нарийхан цацраг өргөн, хүчтэй чиглүүлэх чадвартай тул хөндлөнгийн оролцоог үр дүнтэй бууруулдаг.

· Энгийн бүтэц: Яги-Уда антенны бүтэц нь харьцангуй энгийн тул үйлдвэрлэх, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байдаг.

· Бага зардал: Яги-Уда антенны материалын өртөг бага тул том хэмжээний хэрэглээнд тохиромжтой.

Сул тал:

· Нарийн зурвасын өргөн: Яги-Уда антенны зурвасын өргөн харьцангуй нарийхан, ихэвчлэн ажлын давтамжийн 5% - 10% байдаг тул өргөн зурвасын хэрэглээнд тохиромжгүй.

· Том хэмжээтэй: Яги-Уда антенны хэмжээ нь ажиллах давтамжтай урвуу хамааралтай. Бага давтамжийн зурвасын антенууд нь том хэмжээтэй байдаг бөгөөд энэ нь хязгаарлагдмал зайтай програмуудад тохиромжгүй байдаг.

Тогтмол чиглэл: Яги-Уда антенны чиг баримжаа нь тогтмол бөгөөд үүнийг гараар тохируулах шаардлагатай байдаг тул чиглэлийг байнга өөрчлөх шаардлагатай хувилбаруудад тохиромжгүй.

V. Яги-Уда антенны хэрэглээ

Яги-Уда антенныг дараахь салбарт өргөнөөр ашигладаг.

· Телевизийн хүлээн авалт: Яги-Уда антенн нь хуурай газрын телевизийн дохиог хүлээн авах зориулалттай телевизийн хүлээн авагч антенны нийтлэг хэлбэр юм.

· Радио холбоо: Яги-Уда антенныг сонирхогчийн радио, өргөн нэвтрүүлгийн станцууд, утасгүй дотоод сүлжээ зэрэг холбооны системд ашигладаг.

· Радарын систем: Яги-Уда антенныг радарын системд бай илрүүлэх, хянахад ашигладаг.

Хиймэл дагуулын холбоо: Яги-Уда антенн нь хиймэл дагуулын телевизийн дохио, хиймэл дагуулын холбооны дохиог хүлээн авахад ашиглагддаг.

VI. Дүгнэлт

Яги-Уда антен нь өндөр ашиг, хүчтэй чиглүүлэх, энгийн бүтэцтэй шинж чанартай сонгодог чиглэлтэй антен юм. Идэвхтэй элемент, цацруулагч, чиглүүлэгчийн урт, хоорондын зайг оновчтой төлөвлөх замаар цацрагийн маш сайн гүйцэтгэлд хүрч болно. Яги-Уда антен нь нарийн зурвасын өргөн, том хэмжээтэй зэрэг сул талуудтай хэдий ч телевизийн хүлээн авалт, радио холбоо, радарын систем зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгдэж байгаа нь түүний ач холбогдол, практик байдлыг баталж байна. Цахилгаан соронзон симуляцийн технологийг хөгжүүлснээр Яги-Уда антенны дизайн, оновчлол нь илүү үр ашигтай, үнэн зөв болсон бөгөөд энэ нь ирээдүйд утасгүй холбооны салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.