ANTENAS YAGI-UDA Ronald Medina Garzón Oscar Murcia Martínez

Un tipo de antena muy común en la actualidad es la de Yagi-Uda, inventada en Japón en 1926 por S. Uda y dada a conocer internacionalmente poco después por H. Yagi.

La invención del Dr. Yagi (patentada en 1926) no fue usado en Japón en un principio, ya que el diseño de la antena no fue para implementarse en las comunicaciones sino para utilizarse en la guerra como un arma radioactiva. 

Historia

Simplicidad debida a la utilización de elementos parásitos.

Esta antena se compone de un arreglo de dipolos en paralelo de radiación longitudinal, con diferentes longitudes y separaciones como se aprecia en la grafica.

En esta antena solamente uno de los dipolos se alimenta directamente, llamado elemento activo (Dipolo doblado), los otros elementos funcionan como directores o reflectores (elementos parasito)

Generalidades

ANTENA YAGI-UDA

Configuración Típica La configuración más habitual consta de un

elemento activo, un reflector y entre uno y veinte directores.

El elemento activo suele ser un dipolo doblado resonante, con objeto de aumentar el ancho de

banda.

Al alimentar solamente el elemento activo, y dejando los otros alimentados indirectamente por acoplamiento mutuo.

Configuración Típica

El reflector suele tener una longitud un 5% mayor que la del Dipolo activo, habitualmente entre 0,5λ y 0,52λ.

La longitud de los directores oscila entre 0,38λ y 0,48λ, siendo típicamente un 5% o 10% inferior a la del Dipolo activo. La separación entre elementos es algo mayor para el reflector (típica 0,15λ) que para los directores (típica 0,11λ).

Parámetros de diseño

se utiliza habitualmente en las bandas de HF, VHF y UHF en aplicaciones de radiodifusión de televisión, estaciones de radioaficionados y radioenlaces punto a punto.

USO MAS FRECUENTE

Las características de radiación que son usualmente de interés en una antena Yagi-Uda son :

1. Impedancia de Entrada 2. Ancho de Banda 3. Eficiencia Direccional 4. Nivel de lóbulos laterales

Características de Radiación

DIAGRAMA DE RADIACION

Ecuación del diagrama de radiación para el i-ésimo elemento

Diagrama de radiación total

Características de Radiación

La ganancia de la antena esta controlada por :

1. La separación entre directores 2. La longitud y el diámetro de los elementos

parásitos 3. El diámetro del larguero

GANANCIA

DIPOLO DOBLADO

Diseño de un dipolo doblado

Con un diseño adecuado de los elementos parásitos pueden conseguirse diagramas de radiación de tipo longitudinal bastante directivos, de los que son un ejemplo clásico las antenas de Yagi-Uda.

El caso más simple de agrupación con elementos parásitos es el formado por un dipolo activo y uno parásito. Si el dipolo activo es de media onda (λ/2), pueden obtenerse tres tipos de diagrama de la agrupación según sea la longitud del dipolo parásito ligeramente superior, igual o ligeramente inferior a la del activo.

ELEMENTOS PARASITOS

PATRON DE RADIACION DEPENDIENDO DEL DISEÑO

Para calcular la relacion delante-atrás es suficiente con particularizar los valores del factor de interferencia en las direcciones Y –Y o X, -X dependiendo de la radiacion.

Ejemplo

RELACION (D/A)

En este caso podemos apreciar que el patron de radicion esta a lo largo del eje Y y –Y, por lo tanto; En la direccion –y, el valor es de 1.553dB, en la dirreccion Y es 0.531. entonces la relacion en db es 9.32dB

RELACION (D/A)

Las principales características de las antenas de Yagi-Uda son las siguientes:

Ganancia relativa al dipolo en λ/2 entre 5 dB y 18 dB. Esta ganancia, expresada en dB, es del orden de magnitud del número de elementos, hasta un máximo de 20.

Puede demostrarse que la fase de las corrientes en los elementos parásitos cumple la condición de Hansen-Woodyard, con lo que la directivita es óptima.

Impedancia de entrada de unos 300 ohmios, debido a la utilización de un dipolo doblado como elemento activo, por lo que es necesario el uso de simetrizadores para poder conectarlas a cables coaxiales de 50 y 75 Ω.

presenta un ancho de banda relativamente grande

Conclusiones