Antenna Yagi - Lunghezza elementi
Attualmente sto modellando un'antenna yagi usando Matlab e dopo aver ottimizzato l'antenna, mi ha dato una lunghezza del direttrice più corta dell'eccitatore stesso (anche se l'ottimizzazione mi ha dato un buon guadagno).
Da quello che ho letto e imparato dai libri di testo, i direttori di un'antenna yagi dovrebbero essere sempre più corti del dipolo per aiutare a dirigere le onde EM in avanti in una direzione specifica e quindi aumentare la direttività.
Infatti, quando ho anche provato a ridurre la lunghezza del director a una dimensione più corta del dipolo, mi ha dato un dBi inferiore (9.17dBi invece di 13dBi).
Perché DirectorLength> DipoleLength offre un guadagno migliore (dBi)? Non dovrebbe invece essere l'opposto?
Proprietà dell'antenna simulata con Matlab:
Risposte
Sospetto che i tuoi risultati siano un artefatto della tua metodologia di ottimizzazione.
Ho simulato il progetto descritto nel collegamento con NEC2 utilizzando il front-end EZNEC . Per riferimento, EZNEC calcola il guadagno come 13,03 dBi nello spazio libero con elementi di diametro di 2 mm (il collegamento non specifica il diametro dell'elemento). Credo che questo sia abbastanza vicino al guadagno del tuo modello di 13,6 dBi allo scopo di rispondere alla tua domanda.
EZNEC calcola l'impedenza del punto di guida dell'elemento guidato del modello come 40-j99$\Omega$, che non è una buona corrispondenza con il 50-$\Omega$linee di trasmissione di uso comune. Aumentando la lunghezza dell'elemento condotto di circa il 14% - quindi, rendendolo più lungo dei direttori - migliora la corrispondenza cambiando l'impedenza di ingresso a 59 + j6$\Omega$ mantenendo il guadagno in avanti di 13,03 dBi.
È interessante notare che l'elemento guidato è ora più lungo del riflettore , il che non è usuale. Il diagramma di radiazione del tuo progetto mostra molti lobi laterali:
Ho il sospetto che "ripulire" il modello si tradurrà in un progetto con elementi le cui lunghezze obbediscono alle relazioni abituali viste nelle centinaia di antenne descritte in letteratura.
Ci sono molte proprietà di un'antenna che potrebbero essere ottimizzate:
- Guadagno massimo
- Larghezza del fascio
- Rapporto fronte-retro
- Impedenza del punto di alimentazione
- Larghezza di banda SWR
- Robustezza alla variazione di produzione
I progetti tipici mirano a "abbastanza buono" in tutti questi parametri. L'ottimizzazione di un solo parametro in genere va a discapito di altri e si traduce in progetti insoliti.
La lunghezza dell'elemento condotto viene scelta per fornire la giusta impedenza per la rete di adattamento. Non c'è regola che sia più lungo o più corto di qualsiasi altra cosa.
I direttori (s) sono sempre più breve del riflettore (s) perché la loro auto impedenza, combinata con la loro distanza, è importante per stabilire le correnti corrette su ogni elemento.
(ovviamente intendo dipoli liberi semplici e sottili, se sono caricati o piegati ecc., La loro lunghezza fisica non riflette più la loro lunghezza elettrica)
L'impedenza di un elemento pilotato risonante è solitamente inferiore a 50 Ohm, quindi ci sono vari trucchi per abbinarlo. Uno di questi sarebbe un condensatore parallelo, per questo sarebbe necessario allungare l'elemento condotto per renderlo induttivo. Un altro sarebbe un induttore parallelo, anche se non l'ho mai visto in pratica, che richiederebbe un elemento guidato più corto. Ma è interamente una tua scelta, a seconda dell'impedenza che vuoi vedere. Qualsiasi lunghezza entro limiti ragionevoli andrà bene.