Antena Yagi

Antena Yagi-Uda ou simplesmente Yagi é uma antena direcional utilizada para captação de ondas de rádio, radares e até mesmo Wi-Fi. A antena constitui-se de um elemento ativo (dipolo) e elementos parasitas. Um dos elementos parasitas é o refletor que é geralmente 5% mais longo. Os outros elementos irão funcionar como elementos diretores.

Antena Yagi

Antena Yagi-Uda. Da esquerda para direita: elemento refletor, elemento ativo, elemento diretor.

Histórico

A antena foi desenvolvida por Hidetsugu Yagi, professor da Universidade de Tohoku, Japão, e por seu colega e assistente Shintaru Uda.

Quarteto de arranjos Yagi de dois dipolos (Hirschgeweih) do radar alemão de

Yagi publicou a primeira referência em inglês em um artigo de pesquisa de 1928 sobre a pesquisa de ondas curtas no Japão e tornou-se associado ao seu nome.

As antenas Yagi foram amplamente utilizadas pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial em sistemas de radar por japoneses, alemães, britânicos e americanos.

Após a guerra, eles viram um grande desenvolvimento como antenas de televisão domésticas . A antena Yagi-Uda é caracterizada por um arranjo de elementos, composto por: um elemento refletor, um elemento radiante e um ou mais elementos diretores. A alimentação da antena é feita no elemento radiante, que por sua vez é o único elemento ativo do arranjo.

Na literatura encontra-se o termo “driven element” para referenciar o elemento ativo e na maioria das antenas Yagi Uda é utilizado um dipolo simples ou um folded dipole como elemento radiante. Em português, o folded dipole é chamado de dipolo dobrado.

Close dos arranjos Yagi do radar ASV Mark II instalado sob

As Antenas Yagi Uda, foi aceito na Europa e América do Norte, onde foi incorporado a produção comercial, de sistemas de transmissão, TV e outros.

Descrição

Uma antena YAGI consiste de N elementos cilíndricos dispostos paralelamente, no qual o segundo elemento e o excitador que alimentado por uma tensão externa por este motivo chamado de elemento irradiante. Os demais elementos são parasitas sendo o primeiro o refletor e os demais são elementos diretores.

As antenas YAGI UDA operam em diversas faixas de comprimentos de ondas

• HF (3-30 MHZ)
• VHF (30-300 MHZ)

• UHF (300-3000 MHZ)

Este tipo de antena constitui-se de um dipolo de meia onda. A construção desse tipo de antena segue da seguinte maneira os elementos, são dispostos sobre uma haste de metal que e o braço da antena ocorre da seguinte maneira o elemento refletor e construído de forma a ter um comprimento um pouco maior que o elemento excitador (irradiante).

construção de uma antena yagi

Para acomodar a reatância indutiva causada pelo acoplamento mútuo devido ao espaçamento de 0,25 λ entre os elementos do refletor e excitador os outros elementos que compõem a antena, são os diretores são menores que o elemento excitador e são espaçados por uma distancia maior que que o refletor, tipicamente de 0,37 λ . Fazendo com que esses elementos comporte-se de forma capacitiva ,sendo assim funcionando como elementos diretores de sinal.

Características a ser observadas para construção de um projeto de

antena YAGI UDA são:

• Elevada diretividade ou ganho de (10 a 20 Db )
• Baixa impedância de entrada ( Z in 75 Ω )
• Ângulo de meia potencia estreito (menor que 60 ° )
• Alta relação frente costas (acima de 13 Db)

Propriedades relacionadas a disposição e dimensões dos elementos.

Teoria da operação

• Refletor: E o maior elemento parasitário localizado atrás do elemento irradiante possui uma distancia entre 0,1 λ a 0,25 λ .

• Elemento irradiante (fonte alimentadora) : O elemento irradiante e o dipolo ou ressonante , tem seu comprimento de onda entre 0,45 λ a 0,49 λ da frequência requerida aplicada no ponto de alimentação, no qual e 5% menor que o refletor. E o comprimento deste influencia em todas as características da antena.
• Elemento diretor: E o menor elemento parasitário em torno 5% menor que o elemento irradiante e as antenas são compostas por N elementos diretores e seus comprimento variam entre 0,4 λ a 0,45 λ .Variação depende entre as quantidades de elementos e espaçamentos entre eles ,largura de banda e diâmetro destes, à separação entre os diretores variam entre 0,3 λ a 0,4 λ .

Verificação de desempenho de uma antena YAGI-UDA

• Diagramação de irradiação: Uma importantíssima característica a ser observada e o diagrama de irradiação pois nela esta contida o mapeamento gráfico de uma antena das propriedades irradiantes, ou seja mostra a energia irradiada que se distribui pelo espaço tridimensional ao redor de uma estrutura na condição de um campo distante. O diagrama de uma antena de meia onda tem formato toroidal ,sendo assim a sua irradiação se da na direção norte, sul, leste, oeste, porem de forma desigual acima e abaixo da antena sendo assim direcional.
• Impedância de entrada: A impedância de entrada de uma antena (elemento irradiante), e definida pela impedância nos terminais da antena ou razão entre tensão e corrente.
• Largura de banda: A largura de banda para uma antena pode ser definida como o espectro de frequências dentro do qual seu desempenho, em relação a algumas características, que concordam com um conjunto de especificações.
• Diretividade: A Diretividade e a sensibilidade em captar ou irradiar sinais numa dada direção a diretividade de uma antena de dipolo de meia onda bidirecional.
• Ganho: E outra propriedade importante de uma antena relativa a sua transmissão ou recepção, e uma propriedade comparativa da potência de uma antena em relação a antena de dipolo padrão nas mesmas condições e frequências e expressa em decibéis .

Análise

demonstração de interferencia construtiva e interferencia destrutiva.

As antenas possuem configurações para somente receber ou transmitir sinais, e também pode desempenhar as duas funções. Este processo acontece da seguinte maneira no caso da emissão uma corrente elétrica alternada e produzida pelo transmissor tem sua intensidade variando no tempo. Esta corrente faz com que os elétrons e prótons oscile ao longo do condutor e essa oscilação faz com que produza um campo eletromagnético ressonante, estas ondas produzidas são emitidas viajam através do espaço.

No caso da recepção a antena funciona da mesma forma que na recepção no entanto com diversos tipos de ondas que cada antena emite a antena somente ira captar apenas as ondas que estão na faixa de frequência programada. A onda ao chegar em uma antena receptora a onda induz uma corrente alternada que oscilara em frequência idêntica a sua emissora. Se a corrente que gerou a onda na antena transmissora, ela pode ser amplificada no receptor.

Com a imissão da onda pelo elemento radiante na direção dos diretores, estas ondas são individuais e emitidas com atraso de fase que organizam em fase portanto se somam para frente com interferência construtiva. Enquanto as ondas no refletor são emitidas para atrás e estão fora de fase interferência

destrutiva. Portanto esta antena e direcional e pode ser configurada na horizontal ou na vertical.

funcionamento do dipolo irradiante.

Design

Atualmente as antenas Yagi ainda são utilizadas para recepção de radiofrequências e amplamente utilizadas para receber sinais de televisão e telefonia, operando na faixa VHF (Very High Frequency) e UHF (Ultra High Frequency) e também usadas por radioamadores. Além disso, após o surgimento da tecnologia Wireless, a antena Yagi também foi adotada como meio de se conseguir uma melhor comunicação em longas distâncias.

Com as antenas As antenas omnidirecionais são amplamente utilizadas para transmissão de rádio e em dispositivos móveis que usam rádio, como telefones celulares, rádios FM, walkie-talkies, redes de computadores sem fio, telefones sem fio, GPS, bem como para estações base que se comunicam com rádios móveis.

E também tem grande aplicação na área da biologia pelo método da telemetria que refere-se às metodologias que utilizam o princípio da rádio transmissão para quantificar fenômenos biológicos, à distância. O rádio na automação industrial cumpre o papel de transmitir dados em situações de longa distância. É muito útil em ambientes de difícil acesso, como no caso dos poços de petróleo terrestre. Os rádios de telecomunicações colaboram para o aumento da segurança e promovem ganhos operacionais, além de atender requisitos como integridade e disponibilidade.

Ver também

• Rádio-orientação