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C'est
la plus simple forme d'antenne Yagi, elle peut être réalisée
de 3 façons :
- Réflecteur + radiateur
- Radiateur + directeur
- deux éléments alimentés
Réflecteur + radiateur
On la rencontre souvent aux bord des routes,
sur les équipements EDF (photo ci-contre). Ici le radiateur
est protégé des intempéries par un tube
réalisé dans une matière isolante ne faisant
pas écran aux hautes fréquences. Le réflecteur
est nettement plus long que le radiateur
Ses principaux avantages sont l'encombrement réduit et
la simplicité. Le gain avant
est un peu plus faible que les deux autres familles d'antenne
à 2 éléments mais le rapport avant/arrière
est favorable à l'élimination des signaux indésirables
sur l'arrière de l'antenne.
L'antenne Jungle-Job décrite par G4ZU est une 2 éléments
avec réflecteur.
Principe de fonctionnement
de l'antenne Yagi
Le coeur de l'antenne est un dipôle
demi-onde, le radiateur, qui seul est alimenté. Parallèlement
au radiateur est placé un élément parasite,
ainsi appelé pour le distinguer du radiateur, le seul
élément actif. Le champ électromagnétique
produit par le radiateur parvient avec un certain délai
au niveau de l'élément parasite dans lequel un
courant est induit. Comme l'élément parasite a
également une longueur proche de la même demi-onde,
il va se comporter comme un dipôle et re-rayonner l'énergie
qu'il a captée. Si l'élément parasite est
plus court ou plus long que le radiateur, il se comportera comme
un circuit capacitif ou selfique dans lequel le courant induit
sera plus ou moins déphasé. Le rapport L/D (longueur/diamètre
de l'élément) est important car il détermine
la part de X (partie réactive) de l'impédance du
dipôle en son point d'alimentation.
Les champs rayonnés par chacun des éléments
s'ajoutent et, en fonction du déphasage entre les courants,
l'énergie va être concentrée dans une direction
privilégiée ou dans une autre. C'est ainsi qu'un
élément plus court "attirera" vers lui
l'énergie du radiateur tandis qu'un élément
plus long la réfléchira.
Gain en fonction de l'écartement entre les éléments
Le gain
avant d'une antenne yagi à élément directeur
est un peu supérieur à celui d'une antenne composée
d'un réflecteur et d'un radiateur comme celle de la photo
ci-dessus. Dans les deux cas ce gain dépend de l'écartement
entre l'élément radiateur et l'élément
parasite. Dans le cas d'un élément directeur, l'écartement
entre les deux éléments est assez critique et le
gain théorique passe par un maximum pour un écartement
de l'ordre de 0,1 lambda, dépendant aussi des autres facteurs
comme la longueur et le diamètre des éléments.
Rapport Avant-Arrière
C'est
surtout grâce au réflecteur que la yagi peut obtenir
un rapport avant-arrière relativement important tout en
ayant un gain avant intéressant.
Le rapport avant-arrière (F/B
sur la courbe) d'une antenne composée d'un réflecteur
et d'un radiateur passe par un maximum pour un espacement d'environ
l/10.
Dimensions d'une antenne 2 éléments
avec réflecteur
Les
cotes indiquées sur la figure devront être ajustées
au moment de la réalisation en particulier pour tenir
compte du diamètre des éléments. On partira
d'un rapport L/D de 500.
Le gain avant d'une telle antenne est de l'ordre de 4,5 dBd et
la rapport avant/arrière de 11 dB. Il est nécessaire
de prévoir un dipositif d'adaptation par gamma match pour
raccorder un câble coaxial de 50 ou 75 ohms.
Résistance de rayonnement
en fonction de l'espacement
La
résistance de rayonnement Rr est la valeur de la
charge purement résistive qui dissiperait sous forme calorifique
la même énergie que celle rayonnée par l'antenne.
Pour un dipôle à la résonance, elle est de
72 ohms. Dans une yagi à 2 éléments elle
dépend de l'espacement entre le radiateur et l'élément
parasite. La courbe ci-contre est un exemple relatif à
une antenne à deux éléments (radiateur +
directeur).
Pour un espacement de lambda/5 (0,2 l) la résistance de rayonnement
est de l'ordre de 45 ohms.
Antennes à deux éléments
alimentés
Parmi les antennes constitués
de deux radiateurs (dont un des deux éléments peut
être plus court que l'autre), se trouvent les antennes
suivantes :
- ZL spéciale, unidirectionnelle
- W8JK, bi-directionnelle
- HB9CV, unidirectionnelle
Le gain obtenu est un peu supérieur à celui d'une
yagi à deux éléments dont un des deux éléments,
réflecteur ou directeur, est purement passif.
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