Antenna ya Yagi-Uda na Mbinu yake ya Kubuni

Antena ya Yagi-Uda ni antena ya mwelekeo inayotumiwa sana katika mawasiliano ya redio, inayojulikana kwa faida yake ya juu, uelekevu mkubwa, na muundo rahisi. Iliyovumbuliwa na wanasayansi wa Kijapani Hidetsugu Yagi na Shintaro Uda katika miaka ya 1920, inatumika zaidi katika nyanja kama vile upokeaji wa televisheni, mawasiliano ya redio na mifumo ya rada. Nakala hii itafafanua kanuni za msingi, muundo wa muundo, na njia za muundo wa antenna ya Yagi-Uda.

I. Kanuni za Msingi za Antena ya Yagi-Uda

Antenna ya Yagi-Uda ni safu ya antenna ya mwisho, na kanuni yake ya kazi inategemea mionzi na mapokezi ya mawimbi ya umeme. Inafikia mionzi ya mwelekeo kwa njia nyingi za sambamba - oscillators zilizopangwa (kawaida fimbo za chuma). Oscillators hizi ni pamoja na kipengele kimoja amilifu (kawaida nusu - wimbi dipole) na vipengele vingi passiv (ikiwa ni pamoja na kuakisi na wakurugenzi). Kipengele cha kazi kinaunganishwa moja kwa moja na feeder na ni wajibu wa maambukizi au mapokezi ya mawimbi ya umeme; vipengele vya passiv huingiliana na kipengele amilifu kwa njia ya kuunganisha sumakuumeme ili kurekebisha mwelekeo wa mionzi ya mawimbi ya sumakuumeme.

Mwelekeo wa antenna ya Yagi-Uda hasa inategemea mpangilio na urefu wa vipengele vya passive. Kiakisi kiko nyuma ya kipengele amilifu, kwa kawaida kirefu kidogo kuliko kipengele amilifu, na hutumiwa kuakisi mawimbi ya sumakuumeme ili kuongeza mionzi ya mbele ya antena. Mwelekezi iko mbele ya kipengele amilifu, kwa kawaida ni kifupi kidogo kuliko kipengele amilifu, na hutumiwa kuongoza mawimbi ya sumakuumeme ili kuongeza zaidi mionzi ya mbele. Kwa kubuni ipasavyo urefu na nafasi ya kiakisi na mwelekezaji, faida kubwa na finyu - b

sifa za mionzi ya em zinaweza kupatikana.

II. Muundo wa Muundo wa Antena ya Yagi-Uda

Muundo wa msingi wa antenna ya Yagi-Uda ni pamoja na sehemu zifuatazo:

Kipengele Amilifu: Kipengele kinachofanya kazi ni sehemu ya msingi ya antena ya Yagi-Uda, kwa kawaida nusu - dipole ya wimbi, inayohusika na maambukizi au mapokezi ya mawimbi ya sumakuumeme. Imeunganishwa moja kwa moja na feeder na kawaida iko katikati ya antenna.

Kiakisi: Kiakisi kiko nyuma ya kipengele amilifu, kwa kawaida urefu wa 5% - 10% kuliko kipengele amilifu. Kazi yake ni kuakisi mawimbi ya sumakuumeme, kupunguza mionzi ya nyuma, na kuimarisha mionzi ya mbele. Kwa kawaida kuna kiakisi kimoja tu, lakini viakisi vingi vinaweza pia kuundwa ili kuboresha zaidi uelekezi.

Mkurugenzi: Mkurugenzi iko mbele ya kipengele cha kazi, kwa kawaida 5% - 10% fupi kuliko kipengele cha kazi. Jukumu lake ni kuongoza mawimbi ya sumakuumeme na kuimarisha zaidi mionzi ya mbele. Idadi ya wakurugenzi inaweza kubadilishwa kulingana na faida na mahitaji ya mwelekeo wa antena, kwa kawaida kuanzia 1 hadi 10.

Boom: Boom hutumiwa kurekebisha kipengele amilifu, kiakisi na mwelekezaji, na kwa kawaida ni fimbo ndefu iliyotengenezwa kwa chuma au nyenzo zisizo za metali. Muundo wa boom unahitaji kuzingatia nguvu za mitambo na usambazaji wa uzito wa antenna

Laini ya Kulisha: Laini ya mlisho hutumiwa kuunganisha kipengele amilifu kwa kisambazaji au kipokeaji, kwa kawaida kebo ya koaxia au jozi iliyosokotwa. Kizuizi cha laini ya mlisho kinahitaji kuendana na kizuizi cha kipengele amilifu ili kupunguza uakisi na upotevu wa mawimbi.

III. Njia ya Kubuni ya Antenna ya Yagi-Uda

Wakati wa kuunda antenna ya Yagi-Uda, vigezo kadhaa vinahitajika kuzingatiwa, ikiwa ni pamoja na mzunguko wa uendeshaji, faida, uelekezi, na vinavyolingana na impedance. Zifuatazo ni hatua za msingi za kuunda antena ya Yagi-Uda:

Kuamua mzunguko wa uendeshaji: Kwanza, ni muhimu kuamua mzunguko wa mzunguko wa uendeshaji wa antenna. Ukubwa wa antenna ya Yagi-Uda inahusiana kwa karibu na mzunguko wa uendeshaji; juu ya mzunguko, ukubwa mdogo wa antenna. Kwa ujumla, masafa ya uendeshaji wa antena ya Yagi-Uda ni kutoka makumi kadhaa ya MHz hadi GHz kadhaa.

Chagua aina ya kipengele kinachofanya kazi: Kipengele cha kazi kawaida ni dipole ya nusu ya wimbi, na urefu wake ni takriban nusu ya urefu wa uendeshaji. Urefu wa dipole ya nusu inaweza kuhesabiwa na formula ifuatayo:

(ambapo L ni urefu wa oscillator na λ ni urefu wa wimbi la uendeshaji. 0.95 ni mgawo wa kufupisha.）

Tengeneza kiakisi na mwongozaji: Urefu wa kiakisi kwa kawaida huwa 5% - 10% zaidi ya ule wa kipengele amilifu, na urefu wa mwelekezi kawaida huwa 5% - 10% mfupi kuliko ule wa kipengele amilifu. Umbali kati ya kiakisi na kipengele cha kazi ni kawaida 0.15 - 0.25 wavelengths, na umbali kati ya mkurugenzi na kipengele kazi ni kawaida 0.1 - 0.15 wavelengths. Urefu na nafasi mahususi zinaweza kuboreshwa kupitia programu ya uigaji au fomula za majaribio.

Tambua idadi ya wakurugenzi: Idadi ya wakurugenzi huathiri moja kwa moja faida na mwelekeo wa antena. Wakurugenzi zaidi kuna, juu ya faida ya antenna na nyembamba ya upana wa boriti. Walakini, idadi kubwa ya wakurugenzi itaongeza ugumu na saizi ya antenna. Kwa kawaida, idadi ya wakurugenzi ni kati ya 1 hadi 10, na nambari mahususi inahitaji kupimwa kulingana na mahitaji ya maombi.

Ulinganishaji wa kizuizi: Kizuizi cha kipengele amilifu kwa kawaida ni 50Ω au 75Ω, ambacho kinahitaji kulingana na kizuizi cha mlisho. Ulinganisho wa kizuizi unaweza kupatikana kwa kurekebisha urefu na kipenyo cha kipengele kinachofanya kazi au kutumia mtandao unaofanana wa impedance.

Uigaji na uboreshaji: Baada ya muundo kukamilika, programu ya uigaji wa sumakuumeme (kama vile HFSS, CST, n.k.) inaweza kutumika kuiga antena ili kuthibitisha utendakazi wake. Faida, uelekezi na ulinganishaji wa vizuizi vya antena vinaweza kuboreshwa kwa kurekebisha vigezo kama vile urefu na nafasi ya oscillators.

Uundaji na majaribio: Antena ya mfano huundwa kulingana na matokeo ya muundo, na kujaribiwa kwa kutumia vifaa kama vile kichanganuzi cha mtandao na kichanganuzi cha masafa ili kuthibitisha utendakazi halisi wa antena. Uboreshaji zaidi unafanywa kulingana na matokeo ya mtihani.

IV. Faida na hasara za Antenna ya Yagi-Uda

Faida

· Faida kubwa: Antena ya Yagi-Uda ina faida kubwa kiasi, kwa kawaida 10 - 20dBi, ambayo inafaa kwa mawasiliano ya umbali mrefu.

· Uelekezi wenye nguvu: Antena ya Yagi-Uda ina upana mwembamba wa boriti na uelekezi wenye nguvu, ambayo inaweza kupunguza kuingiliwa kwa ufanisi.

· Muundo rahisi: Muundo wa antena ya Yagi-Uda ni rahisi kiasi, na kuifanya iwe rahisi kutengeneza na kudumisha.

· Gharama ya chini: Gharama ya nyenzo ya antena ya Yagi-Uda ni ya chini, na kuifanya kufaa kwa matumizi makubwa.

Hasara:

· Bandwidth nyembamba: Bandwidth ya antena ya Yagi-Uda ni finyu kiasi, kwa kawaida 5% - 10% ya mzunguko wa uendeshaji, hivyo haifai kwa matumizi ya broadband.

· Ukubwa mkubwa: Ukubwa wa antena ya Yagi-Uda ni kinyume na mzunguko wa uendeshaji. Antena katika bendi ya chini - frequency ina ukubwa mkubwa, ambayo haifai kwa maombi yenye nafasi ndogo.

Mwelekeo uliowekwa: Mwelekeo wa antenna ya Yagi-Uda umewekwa, na inahitaji kurekebishwa kwa mikono, kwa hiyo haifai kwa matukio ambapo mwelekeo unahitaji kubadilishwa mara kwa mara.

V. Maombi ya Antenna ya Yagi-Uda

Antenna ya Yagi-Uda hutumiwa sana katika nyanja zifuatazo:

· Mapokezi ya televisheni: Antena ya Yagi-Uda ni antena ya kawaida ya kupokea televisheni, inayotumiwa kupokea mawimbi ya televisheni ya nchi kavu.

· Mawasiliano ya redio: Antena ya Yagi-Uda inatumika katika mifumo ya mawasiliano kama vile redio za watu wasiojiweza, vituo vya utangazaji na mitandao ya eneo lisilotumia waya.

· Mifumo ya rada: Antena ya Yagi-Uda hutumiwa kutambua na kufuatilia lengwa katika mifumo ya rada.

Mawasiliano ya satelaiti: Antena ya Yagi-Uda hutumiwa kupokea ishara za televisheni za satelaiti na ishara za mawasiliano za satelaiti.

VI. Hitimisho

Antena ya Yagi-Uda ni antenna ya mwelekeo wa classic na sifa za faida kubwa, uelekevu wenye nguvu, na muundo rahisi. Utendaji bora wa mionzi unaweza kupatikana kwa kubuni ipasavyo urefu na nafasi ya kipengele amilifu, kiakisi na mwelekezaji. Ingawa antena ya Yagi-Uda ina hasara kama vile kipimo data finyu na saizi kubwa, matumizi yake mapana katika nyanja kama vile mapokezi ya televisheni, mawasiliano ya redio, na mifumo ya rada inathibitisha umuhimu na matumizi yake. Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya uigaji wa sumakuumeme, muundo na uboreshaji wa antenna ya Yagi-Uda imekuwa bora zaidi na sahihi, na bado itakuwa na jukumu muhimu katika uwanja wa mawasiliano ya wireless katika siku zijazo.