|
Antenne
techniek door Marten v/d Velde, PA3BNT.
Deel 13, Yagi
antennes
Een artikelen reeks over antenne techniek.
|
|
TERUG |
Tekeningen door Tom,PA2IP. |
|
|
De YAGI-ANTENNE, genoemd naar een
japanse professor , is een meer elements richtantenne. Men spreek in zo,n
geval over een meer elements beam. Deze bestaat uit een straler met
daarachter een reflector en ervoor 1 of meer directoren. Zie figuur 32.
|
|
De Reflector is 5% langer en de eerste
director 5 % korter dan de straler. Een signaal komende vanuit de stralings
richting bereikt eerst de director, vervolgens de straler en daarna de
reflector. Deze drie elementen zijn "stralingsgekoppeld". Doordat
de reflector langer is dan de golflengte waarvoor de antenne is gemaakt,
ontstaat een inductieve faseverschuiving.
|
|
Het signaal dat de reflector later
bereikt dan de straler wordt opnieuw door de reflector uitgestraald en
bereikt de straler weer in fase met het te ontvangen signaal waardoor
versterking optreedt. Doordat de director korter is dan de golflengte
ontstaat een capacitieve faseverschuiving. Het ontvangen signaal wordt ook
nu weer opnieuw uitgestraald met de faseverschuiving, om vervolgens in fase
met het signaal dat de straler ontvangt, de straler te bereiken en meehelpt
aan de versterking. Bij het gebruik van meerdere directoren neemt de
versterking van de antenne toe. De openingshoek wordt kleiner en de
richtwerking dus groter. Signalen die vanuit de omgekeerde richting de
antenne bereiken worden verzwakt ontvangen. De reflektor en director zorgen
er nu voor dat de signalen, die weer worden uitgestraald door deze
elementen, de straler uit fase bereiken, waardoor verzwakking optreedt.Die
verzwakking is sterker dan de versterking uit de stralingsrichting. Hierdoor
is de voor – achterverhouding groter dan de versterking. Bij zenden
gebeurt hetzelfde in omgekeerde richting. De elementen zorgen ervoor dat de
antenne hoofdzakelijk voorwaarts straalt. Tot zover het principe van deze
richtantennes. Er bestaan zoveel verschillende ontwerpen waarvoor ik u graag
verwijs naar de antenneboeken, de diverse bladen en het internet.
Een erg populaire richtantenne,
vooral op VHF en UHF, is de HB9CV
antenne, genoemd naar de
Zwitserse zendamateur R. Baumgartner. De antenne bestaat uit 2, soms ook 3,
ongelijk lange dipolen die gezamenlijk worden gevoed. De onderlinge afstand
is 1/8 golflengte. Ze zijn ook stralingsgekoppeld.
|
|
Het voorste element is te kort en het
achterste deel te lang voor de gebruikte frekwentie, net als bij de yagi
antenne.
Hierdoor ontstaat een fase verschil
van 225 graden. Doordat het langste element in tegenfase wordt gevoed met
het korste, ontstaat een fase verschil van 180 graden. Daarbij komt de
looptijd van de faseleiding van 1/8 golflengte.
Die is 45 graden dus totaal 180 + 45
is 225 graden.
|
|
De antenne wordt gevoed met 50 Ohms
coaxkabel aan de gammamatch van de korste straler waarbij de kern via een
trimmer of vaste condensator met dit punt wordt verbonden. De mantel wordt
verbonden met de drager van de elementen. De condensator dient om de
inductieve componenten, veroorzaakt door de gamma aanpassingen, te
compenseren (net als bij figuur 29). Figuur 33 geeft de constructie van de 2
elements HB9CV weer. Er bestaat een fabrieksuitvoering van deze antenne
waarbij voor het korste element nog 2 directoren zijn geplaatst. Die zijn
alleen stralingsgekoppeld met de rest. Door de geringe afmetingen van deze
antenne leent de HB9CV antenne zich goed voor samenvoeging tot een groep.
Als voorbeeld plaatsen we 2 stuks boven elkaar.
|
|
Indien we nu de beide coaxkabels van de
antennes in het midden onderling en met de coaxkabel naar de shack
verbinden, ontstaat een misaanpassing. ( 2 keer 50 Ohm parallel wordt 25 Ohm
en dit past niet aan op de voedingskabel van 50 Ohm)
We moeten zorgen dat de impedantie op
het knooppunt van de beide coaxkabels naar de antenne 50 Ohm wordt.
|
|
Dus de impedantie voor elk van de twee
stukken vanaf de antennes moeten 100 Ohm worden. We weten dat een
voedingskabel kan worden gebruikt als impedantie transformator en passen dit
toe in figuur 34. Hiervoor gebruiken we twee stukken coaxkabel met een
lengte van ¼ golflengte en met een nog te bepalen karakteristieke
impedantie. Ook moeten we rekening houden met de verkortingsfactor van de
kabel, meestal 0,66. Figuur 34 geeft het principe weer en figuur 35
verduidelijkt de berekening van de impedantie van de toe te passen coaxdelen.
We nemen twee stukken coaxkabel 0,66 x ¼ golflengte met een karakteristieke
impedantie van 75 Ohm en nemen deze kleine misaanpassing voor lief.
|
|
ZA = Impedantie van 1 antenne
ZE = Impedantie aan het eind van een
tussenkabel.
Zx = Impedantie van één tussen
kabel = ? Ohm.
|
|
Doordat de beide antennes boven elkaar staan, ontstaat een bundeling van
het signaal in het verticale vlak en wordt de verticale openingshoek van
deze opstelling kleiner. Bij plaatsing naast elkaar, dus in het
horizontale vlak, wordt de horizontale openingshoek kleiner en bij het
samenvoegen van meer antennes op een H-frame vindt bundeling plaats in
zowel het horizontale als in het verticale vlak. De onderlinge afstand is
van groot belang voor het maximale resultaat.
Voor Long-yagi's,
dus met veel elementen geldt de vuistregel; Stacken
met een onderlinge afstand gelijk de halve boomlengte.
[“Stacken” is het samenvoegen van meer antennes tot een groep.]
[Een “boom” is de drager van de elementen.]
73, Marten,
PA3BNT |