Antena Yagi - Comprimento dos Elementos
No momento, estou modelando uma antena yagi usando Matlab e depois de otimizar a antena, ela me deu um comprimento de diretor menor que o próprio excitador (mesmo que a otimização tenha me dado um bom ganho).
Pelo que li e aprendi nos livros didáticos, os diretores de uma antena yagi devem ser sempre mais curtos do que o dipolo, a fim de ajudar a direcionar as ondas EM em uma direção específica e, portanto, aumentar a diretividade.
Na verdade, mesmo quando tentei reduzir o comprimento do diretor para uma dimensão menor que o dipolo, obtive um dBi menor (9,17dBi em vez de 13dBi).
Por que DirectorLength> DipoleLength oferece melhor ganho (dBi)? Não deveria ser o oposto?
Propriedades da antena simulada com Matlab:
Respostas
Suspeito que seus resultados sejam um artefato de sua metodologia de otimização.
Simulei o projeto descrito no link com o NEC2 usando o front-end EZNEC . Para referência, o EZNEC calcula o ganho como 13,03-dBi no espaço livre com elementos de 2 mm de diâmetro (o link não especifica o diâmetro do elemento). Acredito que isso seja próximo o suficiente do ganho do seu modelo de 13,6 dBi para o propósito de responder à sua pergunta.
O EZNEC calcula a impedância do ponto de direção do elemento acionado do seu modelo como 40-j99$\Omega$, o que não é uma boa combinação para os 50$\Omega$linhas de transmissão de uso comum. Aumentar o comprimento do elemento acionado em cerca de 14% - portanto, tornando-o mais longo do que os diretores - melhora a correspondência alterando a impedância de entrada para 59 + j6$\Omega$ enquanto mantém o ganho direto de 13,03 dBi.
Curiosamente, o elemento acionado agora é mais longo que o refletor , o que também não é comum. O padrão de radiação de seu projeto mostra muitos lóbulos laterais:
Suspeito que a "limpeza" do padrão resultará em um design com elementos cujos comprimentos obedecem às relações habituais vistas nas centenas de antenas descritas na literatura.
Existem muitas propriedades de uma antena que podem ser otimizadas:
- Ganho máximo
- Largura do feixe
- Proporção frente para trás
- Impedância do feedpoint
- Largura de banda SWR
- Robustez para variação de fabricação
Projetos típicos têm como objetivo "muito bom" em todos esses parâmetros. A otimização para um parâmetro exclusivamente normalmente virá em detrimento de outros e resultará em designs incomuns.
O comprimento do elemento acionado é escolhido para fornecer a impedância certa para sua rede correspondente. Não há regra sobre ser mais longo ou mais curto do que qualquer coisa.
Os directores (s) são sempre mais curtas do que o (s) do reflector, porque a sua auto impedância, combinada com o seu espaçamento, é importante para estabelecer as correntes de correcção em cada elemento.
(claro que quero dizer dipolos livres finos simples, se eles estiverem carregados ou dobrados, etc, então seu comprimento físico não reflete mais seu comprimento elétrico)
A impedância de um elemento acionado por ressonância é geralmente inferior a 50 Ohms, portanto, existem vários truques para combiná-la. Um deles seria um capacitor paralelo, para isso seria necessário alongar o elemento acionado para torná-lo indutivo. Outro seria um indutor paralelo, embora eu nunca tenha visto isso na prática, que exigiria um elemento acionado mais curto. Mas a escolha é inteiramente sua, dependendo de qual impedância você deseja ver. Qualquer comprimento dentro do razoável vai ficar bem.