ANTENAS YAGI-UDAMARCIAL ALVARADO LACMA

HISTORIA

Un tipo de antena muy común en la actualidad es la antena yagi-uda utilizada para uso domestico, inventada en Japón en 1926.

La invención de esta antena no fue usada en Japón en un principio, ya que el diseño de la antena no fue para implementarse en las comunicaciones sino para la guerra como arma radioactiva.

GENERALIDADES

Esta antena se compone de un arreglo de dipolos en paralelo de radiación longitudinal, con diferentes longitudes y separaciones como se aprecia en la figura.

En esta antena solo uno de los dipolos se alimenta directamente llamado elemento activo (Dipolo Doblado), los otros elementos funcionan como directores o reflectores (Elementos parásitos).

CONFIGURACION TIPICA

•La configuración mas habitual consta de un elemento activo, un dipolo, y entre 1 a 20 directores.

•El elemento activo suele ser un dipolo doblado resonante con el objetivo de aumentar el ancho de banda.

•Solo se alimenta el elemento activo, La corriente que circula irradia un campo electromagnético.

PARAMETROS DE DISEÑO

•El reflector suele tener una longitud de un 5% mas que el dipolo activo, Habitualmente entre 0,5λ y 0,52λ.

•La longitud de los directores oscila entre 0,38λ y 0,48λ, siendo típicamente un 5% o 10% menor de el dipolo activo. La separación entre elementos es algo mayor para el reflector (0,15λ) que para los directores (0,11λ).

USO MAS FRECUENTE•Se utiliza habitualmente entre las bandas HF, VHF, UHF en aplicaciones de radiodifusión de televisión, estaciones de radioaficionados y radioenlaces punto a punto.

PARAMETROSPatrón de radiaciónLos patrones de radiación de una antena describen la intensidad relativa del campo radiado en varias direcciones desde la antena a una distancia constante.

DirectividadLa directividad (D) de una antena se define como la relación entre la intensidad de radiación de un antena en la dirección del máximo y la intensidad de radiación de una antena isotrópica que radia con la misma potencia total.

D = U(max) / U(iso)

La directividad es la capacidad de una antena para concentrar el máxima valor de radiaciones una dirección deseada que se desea transmitir y recepcionar. No tiene unidades así que se expresa en dbi.

D(dbi) = 10*log(D)

Ganancia Se define como la ganancia de potencia en la dirección de máxima radiación. La Ganancia (G) se produce por el efecto de la directividad al concentrarse la potencia en zonas indicadas en el diagrama de radiación, Esta se define en relación a un dipolo de λ/2 entre 2db y 18db hasta un máx. de 20.

G(dbi) = 10*log[4pi*U(max)/P(in)]

EficienciaRelación entre la potencia radiada y la potencia entregada por la antena. También se puede definir como la relación entre ganancia y directividad.

e = P(r) / P(in) = G/D

ImpedanciaLa impedancia de una antena Yagi depende de la configuración de los reflectores y directores. Habitualmente las antenas se diseñan para que la impedancia sea de 50 o 75 Ohms, o sea, la impedancia requerida por los equipos conectados a la antena:-Antenas de recepción de televisión: 75 Ω-Antenas de emisión/recepción (radioaficionados): 50 Ω-Antenas de Wifi: 50 Ω

Ancho de hazLa distancia angular entre los puntos de la mitad de la potencia se define como el ancho del haz <=50º .El ancho del haz a mitad de potencia es referido como el ancho del haz a 3dB. Generalmente se consideran tanto el ancho de haz vertical como horizontal.

Resistencia de radiaciónCuando se le suministra potencia a una antena, parte de ella se irradia y otra parte, se convierte en calor disipándose. Si se reemplaza la antena por la resistencia de radiación, esta, haría su trabajo, es decir, disiparía la misma cantidad de potencia que la irradiaría la antena. La resistencia de radiación es igual a la relación de la potencia radiada por la antena dividida por el cuadrado de la corriente en su punto de alimentación.

Rr = Pr/i²

Polarización

•Cuando la antena Yagi es paralela al plano de la tierra, la componente eléctrica de la onda es paralela al plano de la tierra: se dice que tiene polarización horizontal.•Cuando la antena Yagi es perpendicular al plano de la tierra, la componente eléctrica de la onda es perpendicular al plano de la tierra: se dice que tiene polarización vertical.•En HF, y en VHF en clase de emisión banda lateral única se prefiere la polarización horizontal, y en VHF en clase de emisión frecuencia modulada, la polarización vertical.