Хвильовий канал

Антенна «хвильовий канал», відома також як антена Уда — Ягі, або антена Яги — антена, що складається з розташованих уздовж лінії випромінювання паралельно один одному активного і декількох пасивних вібраторів. Хвильовий канал відноситься до класу антен біжучої хвилі. У радянської літературі застосовувалося назву «хвильовий канал», яке і залишилося поширеним в російськомовній літературі; в англомовній літературі використовують назви за іменами винахідників.

Схема антени «хвильовий канал»

Антена складається з розташованих на траверсі (на малюнку — Т) активного (A) і ряду пасивних вібраторів — рефлекторів (R), розташованих щодо напряму випромінювання за активним вібратором, а також директорів (D), розташованих перед активним вібратором. Найчастіше застосовується один рефлектор, число директорів змінюється від нуля до десятків. Активний вібратор має довжину близько напівхвилі (0,5λ), рефлектор довжину трохи більшу 0,5λ, директори мають довжину, меншу 0,5λ. Відстані від активного вібратора до рефлектора і до першого директора складають близько 0,25λ.

Випромінювання антени можна розглядати як суму випромінювань усіх складових її вібраторів. Струм, наведений випромінюванням активного вібратора в рефлекторі, наводить у ньому напругу. Для рефлектора, опір якого носить індуктивний характер за рахунок довжини, більшою 0,5λ, напруга відстає за фазою від напруги в активному вібраторі на 270 °. В результаті випромінювання активного вібратора і рефлектора в напрямі рефлектора складається в протифазі, а в напрямку активного вібратора — у фазі, що призводить до посилення випромінювання в напрямі активного вібратора приблизно вдвічі. Аналогічно рефлектору працюють директори, однак через ємнісний характер їх опору (що визначається їх меншою довжиною) випромінювання посилюється в напрямі директорів. Кожен додатковий рефлектор або директор дають надбавку посилення, але меншу, ніж попередній рефлектор і директор, причому для рефлектора ефект ослаблення дії додаткових елементів набагато більш виражений, тому більше одного рефлектора застосовують досить рідко.

Трьохелементний хвильовий канал має підсилення близько 5-6 dBd, шестиелементний — близько 9 dBd, десятіелементний — близько 11 dB . Для довгих (понад 15 елементів) антен можна вважати, що посилення збільшується приблизно на 2,2 dB на кожне подвоєння довжини антени. Антена має добрий коефіцієнт спрямованої дії. Антена досить проста, має відносно невелику масу, а відсутність суцільних поверхонь забезпечує малу парусність.

Зліва направо на траверсі змонтовані рефлектор, активний вібратор і директор. Добре видно, що рефлектор трохи довший за активний вібратор, а директор коротший.

Антени «хвильового каналу» широко застосовуються як приймальні телевізійні, як прийомальні й передавальні в системах бездротової передачі даних, в радіоаматорському зв'язку, в інших системах зв'язку, в радіолокації. Широкому їх поширенню сприяють висока посилення, хороша спрямованість, компактність, простота, невелика маса. Антену застосовують на діапазонах, починаючи з коротких хвиль, в діапазонах метрових і дециметрових хвиль і на більш високих частотах, на НВЧ-діапазонах. Зокрема, відомі варіанти наноантен Уда-Ягі для оптичного діапазону електромагнітних хвиль[1].

Антена хвильовий канал була винайдена в 1926 році японцем Сінтаро Уда у співпраці з Хідецугу Яги з Університету Тохоку, розташованого в місті Сендай в Японії. Яги опублікував перший опис антени на англійській мові, в зв'язку з чим в західних країнах вона стала асоціюватися з його ім'ям. Яги, втім, завжди згадував принципово важливу роль Уда у винаході антени, у зв'язку з чим правильною назвою має бути «антена Уда-Яги».

Антена отримала широке поширення під час Другої світової війни як антена радарів ППО завдяки її простоті та хорошій спрямованості. Японські військові вперше дізналися про антену після битви при Сінгапурі, коли до них потрапили записки англійського радіоінженера, який згадував «антену яги». Японські офіцери розвідки не зрозуміли в цьому контексті, що Яги — це прізвище творця. Незважаючи на те, що антена була винайдена в Японії, вона залишалася невідомою більшості японських розробників радарів протягом великої частини військового періоду, через суперечності між флотом і армією. Антену горизонтальної поляризації можна бачити під лівим крилом літаків, що базуються на авіаносцях Grumman F4F, F6F, TBF Avenger. Антену вертикальної поляризації можна бачити на носовому обтічнику багатьох винищувачів другої світової війни.

• Карл Ротхаммель «Антени» ISBN 3-440-07018-2 ISBN 985-6487-15-3
• H. Yagi, Beam transmission of ultra-shortwaves, Proceedings of the IRE, vol. 16, pp. 715–740, June 1928. The URL is to a 1997 IEEE reprint of the classic article. Див також Beam Transmission Of Ultra Short Waves: An Introduction To The Classic Paper By H. Yagi by D.M. Pozar, in Proceedings of the IEEE, Volume 85, Issue 11, Nov. 1997 Page (s): 1857–1863.
• «Scanning the Past: A History of Electrical Engineering from the Past». Proceedings of the IEEE Vol. 81, No. 6, 1993.
• Shozo Usami and Gentei Sato, «Directive Short Wave Antenna, 1924». IEEE Milestones, IEEE History Center, IEEE, 2005.

• D. Jefferies, «Yagi-Uda antennas». 2004.