Антенна Яги - длина элементов

Question

В настоящее время я моделирую антенну yagi с помощью Matlab, и после того, как я оптимизировал антенну, она дала мне длину директора, меньшую, чем сам возбудитель (даже если оптимизация дала мне хороший коэффициент усиления).

Из того, что я прочитал и узнал из учебников, директора Яги Антенны всегда должны быть короче диполя, чтобы помочь направить электромагнитные волны вперед в определенном направлении и, следовательно, увеличить направленность.

Фактически, когда я даже попытался уменьшить длину директора до размера короче диполя, это дало мне более низкий дБи (9,17 дБи вместо 13 дБи).

Почему DirectorLength> DipoleLength дает лучшее усиление (дБи)? Разве не должно быть наоборот?

Свойства антенны, смоделированной с помощью Matlab:

Answer 1

Я подозреваю, что ваши результаты - артефакт вашей методологии оптимизации.

Я смоделировал дизайн, описанный в ссылке, с NEC2, используя интерфейс EZNEC . Для справки, EZNEC рассчитывает усиление как 13,03 дБи в свободном пространстве с элементами диаметром 2 мм (ссылка не указывает диаметр элемента). Я считаю, что это достаточно близко к усилению вашей модели в 13,6 дБи, чтобы ответить на ваш вопрос.

EZNEC рассчитывает импеданс ведущей точки ведомого элемента вашей модели как 40-j99$\Omega$, что не очень хорошо сочетается с 50-$\Omega$Линии электропередачи общего пользования. Увеличение длины ведомого элемента примерно на 14% - таким образом, делая его длиннее, чем директора - улучшает согласование, изменяя входное сопротивление до 59 + j6.$\Omega$ при сохранении прямого усиления 13,03 дБи.

Интересно, что ведомый элемент теперь длиннее рефлектора , что тоже необычно. Диаграмма направленности вашего дизайна показывает множество боковых лепестков:

Я подозреваю, что «очистка» диаграммы направленности приведет к созданию конструкции с элементами, длина которых подчиняется обычным отношениям, наблюдаемым в сотнях антенн, описанных в литературе.

Answer 2

Есть много свойств антенны, которые можно оптимизировать:

• Максимальный выигрыш
• Ширина луча
• Соотношение спереди и сзади
• Сопротивление точки питания
• Ширина полосы КСВ
• Устойчивость к производственным вариациям

Типичные конструкции стремятся к «довольно хорошему» по всем этим параметрам. Оптимизация исключительно по одному параметру обычно идет в ущерб другим и приводит к необычному дизайну.

Answer 3

Длина ведомого элемента выбирается так, чтобы обеспечить правильный импеданс для вашей согласующей сети. Нет никаких правил, чтобы он был длиннее или короче всего.

Директора всегда короче рефлектора (ов), потому что их собственный импеданс в сочетании с их расстоянием между ними важны для установления правильных токов на каждом элементе.
(конечно, я имею в виду простые тонкие свободные диполи, если они нагружены или изогнуты и т. д., то их физическая длина больше не отражает их электрическую длину)

Импеданс резонансного ведомого элемента обычно ниже 50 Ом, поэтому существуют различные приемы, чтобы подобрать его. Один из них будет параллельным конденсатором, для этого вам нужно будет удлинить ведомый элемент, чтобы сделать его индуктивным. Другой может быть параллельный индуктор, хотя я никогда не видел такого на практике, для которого потребовался бы более короткий ведомый элемент. Но это полностью ваш выбор, в зависимости от того, какой импеданс вы хотите увидеть. Любая длина в пределах разумного подойдет.