Antena Yagi

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Antena Yagi
Antena Yagi-Uda. Da esquerda para direita: elemento refletor, elemento ativo, elemento diretor.

Antena Yagi-Uda ou simplesmente Yagi é uma antena direcional utilizada para captação de ondas de rádio, radares e até mesmo Wi-Fi. A antena constitui-se de um elemento ativo (dipolo) e elementos parasitas. Um dos elementos parasitas é o refletor que é geralmente 5% mais longo. Os outros elementos irão funcionar como elementos diretores.

Histórico[editar | editar código-fonte]

A antena foi desenvolvida por Hidetsugu Yagi, professor da Universidade de Tohoku, Japão, e por seu colega e assistente Shintaru Uda.[1][2]

Quarteto de arranjos Yagi de dois dipolos (Hirschgeweih) do radar alemão de

Yagi publicou a primeira referência em inglês em um artigo de pesquisa de 1928 sobre a pesquisa de ondas curtas no Japão e tornou-se associado ao seu nome.

As antenas Yagi foram amplamente utilizadas pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial em sistemas de radar por japoneses, alemães, britânicos e americanos.

Após a guerra, eles viram um grande desenvolvimento como antenas de televisão domésticas . A antena Yagi-Uda é caracterizada por um arranjo de elementos composto por: um elemento refletor, um elemento radiante e um ou mais elementos diretores. A alimentação da antena é feita no elemento radiante, que por sua vez é o único elemento ativo do arranjo.

Na literatura encontra-se o termo “driven element” para referenciar o elemento ativo e na maioria das antenas Yagi Uda é utilizado um dipolo simples ou um folded dipole como elemento radiante. Em português, o folded dipole é chamado de dipolo dobrado.

Close dos arranjos Yagi do radar ASV Mark II instalado sob

As Antenas Yagi Uda, foi aceito na Europa e América do Norte, onde foi incorporado a produção comercial, de sistemas de transmissão, TV e outros.

Descrição:[editar | editar código-fonte]

Uma antena YAGI consiste de N elementos cilíndricos dispostos paralelamente, no qual o segundo elemento e o excitador que alimentado por uma tensão externa por este motivo chamado de elemento irradiante. Os demais elementos são parasitas sendo o primeiro o refletor e os demais são elementos diretores.

As antenas YAGI UDA operam em diversas faixas de comprimentos de ondas

  • HF (3-30 MHZ)
  • VHF (30-300 MHZ)
  • UHF (300-3000 MHZ)

Este tipo de antena constitui-se de um dipolo de meia onda. A construção desse tipo de antena segue da seguinte maneira os elementos, são dispostos sobre uma haste de metal que e o braço da antena ocorre da seguinte maneira o elemento refletor e construído de forma a ter um comprimento um pouco maior que o elemento excitador (irradiante).

construção de uma antena yagi

Para acomodar a reatância indutiva causada pelo acoplamento mútuo devido ao espaçamento de 0,25 λ entre os elementos do refletor e excitador os outros elementos que compõem a antena, são os diretores são menores que o elemento excitador e são espaçados por uma distancia maior que que o refletor, tipicamente de 0,37 λ . Fazendo com que esses elementos comporte-se de forma capacitiva ,sendo assim funcionando como elementos diretores de sinal.

Características a ser observadas para construção de um projeto de

antena YAGI UDA são:

  • Elevada diretividade ou ganho de (10 a 20 Db )
  • Baixa impedância de entrada ( Z in 75 Ω )
  • Ângulo de meia potencia estreito (menor que 60 ° )
  • Alta relação frente costas (acima de 13 Db)

Propriedades relacionadas a disposição e dimensões dos elementos.

Teoria da operação:[editar | editar código-fonte]

  • Refletor: E o maior elemento parasitário localizado atrás do elemento irradiante possui uma distancia entre 0,1 λ a 0,25 λ .
  • Elemento irradiante (fonte alimentadora) : O elemento irradiante e o dipolo ou ressonante , tem seu comprimento de onda entre 0,45 λ a 0,49 λ da frequência requerida aplicada no ponto de alimentação, no qual e 5% menor que o refletor. E o comprimento deste influencia em todas as características da antena.
  • Elemento diretor: E o menor elemento parasitário em torno 5% menor que o elemento irradiante e as antenas são compostas por N elementos diretores e seus comprimento variam entre 0,4 λ a 0,45 λ .Variação depende entre as quantidades de elementos e espaçamentos entre eles ,largura de banda e diâmetro destes, à separação entre os diretores variam entre 0,3 λ a 0,4 λ .

Verificação de desempenho de uma antena YAGI-UDA:[editar | editar código-fonte]

  • Diagramação de irradiação: Uma importantíssima característica a ser observada e o diagrama de irradiação pois nela esta contida o mapeamento gráfico de uma antena das propriedades irradiantes, ou seja mostra a energia irradiada que se distribui pelo espaço tridimensional ao redor de uma estrutura na condição de um campo distante. O diagrama de uma antena de meia onda tem formato toroidal ,sendo assim a sua irradiação se da na direção norte, sul, leste, oeste, porem de forma desigual acima e abaixo da antena sendo assim direcional.
  • Impedância de entrada: A impedância de entrada de uma antena (elemento irradiante), e definida pela impedância nos terminais da antena ou razão entre tensão e corrente.
  • Largura de banda: A largura de banda para uma antena pode ser definida como o espectro de frequências dentro do qual seu desempenho, em relação a algumas característica , que concorda com um conjunto de especificações.
  • Diretividade: A diretividade e a sensibilidade em captar ou irradiar sinais numa dada direção a diretividade de uma antena de dipolo de meia onda bidirecional.
  • Ganho: E outra propriedade importante de uma antena relativa a sua transmissão ou recepção ,e uma propriedade comparativa da potencia de uma antena em relação a antena de dipolo padrão nas mesmas condições e frequências e expressa em decibéis .

Analise:[editar | editar código-fonte]

demonstração de interferencia construtiva e interferencia destrutiva.

As antenas possuem configurações para somente receber ou transmitir sinais, e também pode desempenhar as duas funções. Este processo acontece da seguinte maneira no caso da emissão uma corrente elétrica alternada e produzida pelo transmissor tem sua intensidade variando no tempo. Esta corrente faz com que os elétrons e prótons oscile ao longo do condutor e essa oscilação faz com que produz um campo eletromagnético ressonante ,estas ondas produzidas são emitidas viajam através do espaço.

No caso da recepção a antena funciona da mesma forma que na recepção no entanto com diversos tipos de ondas que cada antena emite a antena somente ira captar apenas as ondas que estão na faixa de frequência programada. A onda ao chegar em uma antena receptora a onda induz uma corrente alternada que oscilara em frequência idêntica a sua emissora. Se a corrente que gerou a onda na antena transmissora ,ela pode ser amplificada no receptor.

Com a imissão da onda pelo elemento radiante na direção dos diretores estas ondas são individuais e emitidas com atraso de fase que organizam em fase portanto se somam para frente com interferência construtiva . Enquanto as ondas no refletor são emitidas para atrás e estão fora de fase interferência

destrutiva . Portanto esta antena e direcional e pode ser configurada na horizontal ou na vertical.

funcionamento do dipolo irradiante.

Desingn:[editar | editar código-fonte]

Atualmente as antenas Yagi ainda são utilizadas para recepção de radiofrequências e amplamente utilizadas para receber sinais de televisão e telefonia, operando na faixa VHF (Very High Frequency) e UHF (Ultra High Frequency) e também usadas por radioamadores. Além disso, após o surgimento da tecnologia Wireless, a antena Yagi também foi adotada como meio de se conseguir uma melhor comunicação em longas distâncias.

Com as antenas As antenas omnidirecionais são amplamente utilizadas para transmissão de rádio e em dispositivos móveis que usam rádio, como telefones celulares, rádios FM, walkie-talkies, redes de computadores sem fio, telefones sem fio, GPS, bem como para estações base que se comunicam com rádios móveis.

E também tem grande aplicação na área da biologia pelo método da telemetria que refere-se às metodologias que utilizam o princípio da rádio transmissão para quantificar fenômenos biológicos, à distância. O rádio na automação industrial cumpre o papel de transmitir dados em situações de longa distância. É muito útil em ambientes de difícil acesso, como no caso dos poços de petróleo terrestre. Os rádios de telecomunicações colaboram para o aumento da segurança e promovem ganhos operacionais, além de atender requisitos como integridade e disponibilidade. [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

Ver também[editar | editar código-fonte]

O Commons possui uma categoria com imagens e outros ficheiros sobre Antena Yagi

Referências

  1. «Yagi Antenna» (em inglês). Consultado em 25 de abril de 2018 
  2. Uda, Shintaro (1927). «On the Wireless Beam of Short Electric Waves». Journal of the Institute of electrical engineers of Japan. 20 
  3. FUSCO, VINCENT.F Teoria e tecnicas de antenas : principios e pratica / Vincent F.fusco; tradução Jose Lucimar do Nascimento —Porto Alegre:bookman, 2006.
  4. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Otimização do Projeto da Antena Yagi-Uda Pelo Método Particle Swarm Optimization - PSO Marcos Antônio Rosa das Chagas Belém-( http://www.ppgme.propesp.ufpa.br/ARQUIVOS/dissertacoes/2011/Marcos %20Chagas.pdf .)
  5. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO PROJETO DE ANTENA IMPRESSA PARA SISTEMA DE TRANSMISSÃO SEM FIO ALEGRETE 2013 (https://dspace.unipampa.edu.br/bitstream/riu/979/1/Projeto%20de %20antena%20impressa%20para%20sistema%20de%20transmiss %C3%A3o%20sem%20fio.pdf )
  6. L. T. Hoffmann and A. T. Gómez, “Abordagem do problema de localização de antenas utilizando um sistema de informação geográfica”.
  7. O dipolo de meia onda (TEL002) (https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/telecom-artigos/1604-tel002.html)
  8. Antenas. (https://www.electronica-pt.com/radio-frequencia/antenas)
  9. A Vida Selvagem e as Ondas do Rádio: Apenas Uma Técnica Chamada Telemetria.EMBRAPA,Corumbá, MS 2004 . (https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/784146/1/DOC71.pdf)


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