Yagi 2 elements

par **Mhz** Ven 23 Aoû - 7:02

L'antenne Yagi décrite ci-dessus est une antenne à faisceau simple à 2 éléments. L'élément entraîné et le réflecteur sont droits et parallèles.
Il existe de nombreuses variantes qui ont un conducteur et un réflecteur courbés.
Ces formes permettent une réduction significative de la taille (et du rayon de braquage) par rapport à une Yagi à 2 éléments pleine grandeur - sans avoir à recourir à des bobines de charge et aux pertes associées.
De plus, elles peuvent avoir un gain avant plus important et un rapport avant/arrière (F/B) nettement plus important que la configuration standard pleine grandeur

Quelques configurations de poutres métalliques à 2 éléments de taille réduite - taille et rayon de braquage référencés à la taille réelle
Si vous avez de la place pour un rayon de braquage de près de 4 m (13 pieds), jetez un œil à l'antenne à 2 éléments/6 bandes des années 1960 dans la référence 14 (en langue allemande) ou recherchez sur Internet « Antenne Maria Maluca ».

par **Mhz** Ven 23 Aoû - 7:10

Au cours de la modélisation informatique et des travaux expérimentaux que j'ai effectués pour développer l' antenne hexagonale à large bande décrite ailleurs sur ce site Web, il est devenu évident que cette antenne n'est qu'une antenne parmi une grande famille d'antennes qui partagent une structure commune et qui peuvent être « multibandes » en utilisant des techniques de construction similaires à celles couramment utilisées avec l'antenne hexagonale.

Les dessins de droite (cliquez pour la version en taille réelle) montrent un sous-ensemble de tous ces agencements de faisceaux de câbles à 2 éléments basés sur des figures à 3 à 6 côtés. Les caractéristiques communes de ce sous-ensemble sont :

Les géométries sont « régulières » – c’est-à-dire un carré parfait, un triangle équilatéral, etc.
Les points d'alimentation et les changements de direction du fil se produisent aux positions des écarteurs de support ou aux positions des poteaux centraux, où le support mécanique est bon. [La seule exception à cette règle est la configuration S1 où le point d'alimentation a été représenté à mi-chemin le long d'un côté pour inclure l'antenne VK2ABQ bien connue.]
Notez que les combinaisons dans lesquelles le réflecteur est courbé vers le centre de l'antenne tandis que le conducteur suit le périmètre de la forme n'ont pas été incluses. La modélisation informatique montre qu'il s'agit d'une disposition peu attrayante qui produit des performances à bande étroite et des SWR moins bons que la disposition « conducteur courbé/réflecteur périphérique » de même taille.
Les diagrammes ont été dessinés à l'aide d'une échelle simpliste qui suppose que la longueur totale du fil pour chaque forme sera à peu près la même. Le chiffre (%) indiqué sur chaque diagramme correspond au rayon de braquage relatif par rapport à un Yagi à 2 éléments de taille réelle.

Certaines de ces options nous sont bien connues : H2 - Broadband Hex ; H3 - Classic Hex ; S1 - VK2ABQ ; S3 - X-beam. D'autres sont moins connues. Le X-Beam classique semble avoir peu de qualités : il est légèrement plus grand que le Hexbeam à large bande et son réflecteur courbé devrait permettre des performances F/B relativement étroites.

Les options « Bent-Driver/Perimeter-Reflector » - H2, P2, S2 et T2 - sont intéressantes. Elles offrent une réduction de taille utile sans les performances à bande étroite inhérentes aux options « Bent Reflector » et elles offrent une bonne adaptation à 50 Ohms. Elles ont été sélectionnées pour une modélisation plus détaillée des performances.

Une approche systématique a été adoptée pour « optimiser » les dimensions des fils pour les versions 20 m des quatre antennes :

La longueur du réflecteur a été ajustée pour placer le pic F/B à 14,150 MHz.
L'espacement des extrémités du pilote/réflecteur a été ajusté pour obtenir un rapport F/B de pointe supérieur à 30 dB tout en essayant de maintenir le pire des cas SWR autour de 2:1.
La longueur du pilote a été ajustée pour essayer de placer le SWR minimum dans la bande médiane.
Les dimensions finales, utilisant un fil de calibre 16, qui ont évolué à partir de l'optimisation des performances de l'espace libre, étaient :

Poutre hexagonale : demi-conducteur 219", demi-réflecteur 207,8", espacement des extrémités 30", rayon de braquage 130"
Faisceau pent : demi-conducteur 219", demi-réflecteur 208,7", espacement des extrémités 24", rayon de braquage 135"
Faisceau carré : demi-conducteur 218", demi-réflecteur 210,5", espacement des extrémités 22", rayon de braquage 145"
Tri-faisceau : demi-conducteur 212", demi-réflecteur 212", espacement des extrémités 40", rayon de braquage 170"
Les performances en espace libre des quatre antennes sont comparées ci-dessous, ainsi que les performances d'une antenne Yagi à 2 éléments pleine taille pour référence :

Observations

Les antennes Hexbeam, Pentbeam et Square Beam sont chacune capables de fournir un rapport F/B maximal supérieur à 30 dB et un rapport F/B dans le pire des cas de 12 dB sur la bande de 20 m. La bande passante de performance F/B de ces trois antennes est très similaire - la forme plus « ouverte » des réflecteurs Hex et Pent compensant la taille réduite de ces antennes par rapport à la carrée
La forme « fermée » du réflecteur Tribeam produit des performances F/B à bande relativement étroite
Les antennes Hexbeam, Pentbeam et Square Beam ont des caractéristiques SWR similaires. Avec une optimisation mineure supplémentaire, il serait possible d'obtenir un SWR inférieur à 2:1 pour ces trois antennes.
Il s'est avéré impossible de placer le ROS minimum du Tribeam au milieu de la bande, ou de le faire descendre en dessous de 2:1 au bord inférieur de la bande.
Les quatre antennes présentent une diminution du gain avec l'augmentation de la fréquence, ce qui semble être typique des faisceaux de fils couplés aux extrémités. Il y a une dispersion d'environ 0,5 dB de gain direct au bas de la bande entre les quatre antennes. En haut de la bande, la dispersion entre le Hexbeam, le Pentbeam et le Square se réduit à 0,2 dB ; cependant, le gain du Tribeam a chuté de manière beaucoup plus spectaculaire.

Conclusions :

Les quatre antennes offrent des performances de faisceau utiles dans un espace nettement plus petit qu'une antenne Yagi à 2 éléments de taille normale.
Ils perdent face au Yagi en termes de gain avant, mais ont des rapports avant/arrière bien supérieurs.
La Tribeam est probablement la moins attrayante des quatre antennes. Bien qu'elle ne nécessite que 3 supports de support, sa bande passante de performance est nettement inférieure à celle des autres et elle possède une courbe SWR asymétrique - caractéristiques qu'elle partage avec la Classic Hexbeam. Elle possède également le plus grand rayon de braquage à 170".
Les trois formes restantes ont des performances F/B et SWR très similaires. La forme carrée fournit légèrement le meilleur gain direct et ne nécessite que 4 épandeurs de support ; cependant, c'est la plus grande des quatre antennes. L'antenne Broadband Hexbeam est la plus petite des antennes considérées, mais elle nécessite 6 épandeurs de support et présente légèrement le gain direct le plus faible. La taille et les performances de la Pentbeam se situent parfaitement entre celles des formes carrée et hexagonale.

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