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Impedancia de alimentación Yagi y emparejamiento

Impedancia de alimentación Yagi y emparejamiento

Al igual que con cualquier otro tipo de antena, asegurar que una buena correspondencia entre el alimentador y la antena en sí es crucial para garantizar que se pueda optimizar el rendimiento de la antena.

La impedancia del elemento accionado se ve muy afectada por los elementos parásitos y, por lo tanto, es necesario incorporar disposiciones en el diseño básico para garantizar que se obtenga una buena combinación.

Impedancia de alimentación del elemento impulsado por Yagi

Es posible variar la impedancia de alimentación de una antena Yagi en un amplio rango. Aunque la impedancia del dipolo en sí sería de 73 Ω en el espacio libre, esto se ve alterado considerablemente por la proximidad de los elementos parásitos.

El espacio, su longitud y una variedad de otros factores afectan la impedancia de alimentación presentada por el dipolo al alimentador. De hecho, alterar el espaciado de los elementos tiene un efecto mayor en la impedancia que en la ganancia y, en consecuencia, se puede utilizar el establecimiento del espaciado requerido como una técnica de diseño para ajustar la impedancia de alimentación requerida.

Sin embargo, la proximidad de los elementos parásitos generalmente reduce la impedancia por debajo del nivel de 50 Ω normalmente requerido. Se encuentra que para distancias de separación de elementos menores de 0,2 longitudes de onda, la impedancia disminuye rápidamente.

Técnicas de emparejamiento Yagi

Para superar esto, se pueden utilizar una variedad de técnicas. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, tanto en términos de rendimiento como de idoneidad mecánica. Ninguna solución es adecuada para todas las aplicaciones.

Las siguientes soluciones son algunas de las principales soluciones utilizadas y aplicables a muchos tipos de antenas. Tampoco existen los únicos:

  • Espaciado de elementos: Existe un nivel de variación de impedancia que puede proporcionarse alterando el espacio entre los elementos. Sin embargo, no es posible recuperar la impedancia de alimentación hasta los 50 Ω necesarios para la mayoría de las aplicaciones de alimentación. .
  • Balun: Un balun es un transformador de adaptación de impedancia y se puede utilizar para igualar una gran variedad de relaciones de impedancia, siempre que se conozca la impedancia cuando se diseña el balun.
  • Dipolo plegado: Un método que puede implementarse eficazmente para aumentar la impedancia de alimentación es utilizar un dipolo plegador. En su forma básica, eleva la impedancia cuatro veces, aunque cambiando varios parámetros es posible aumentar la impedancia por diferentes factores.
  • Coincidencia delta: Este método de adaptación de impedancia Yagi implica "desplegar" la conexión de alimentación al elemento accionado.
  • Coincidencia gamma: La solución de coincidencia gamma para la coincidencia Yagi implica conectar la trenza coaxial al centro del elemento impulsado, y el centro a través de un condensador a un punto alejado del centro, dependiendo del aumento de impedancia requerido.

Ajuste de espaciado

Se encuentra que la adición de elementos parásitos a una antena dipolo reduce la impedancia de alimentación. Se experimentan valores de 20 Ω y menores. Como resultado de esto, es necesario tomar medidas para volver a subir la impedancia a un nivel más conveniente.

Mientras que otros métodos pueden llevar la impedancia a la región correcta para la alimentación, el ajuste del espaciado puede recortar la impedancia para proporcionar la combinación óptima.

Balun para emparejar Yagi

El balun es un método muy sencillo de proporcionar adaptación de impedancia. Los balunes 4: 1 están ampliamente disponibles para aplicaciones que incluyen dipolos plegados coincidentes con coaxiales de 75 Ω.

Baluns como estos son solo transformadores de RF. Deben tener un rango de frecuencia lo más amplio posible, pero como cualquier componente enrollado, tienen un ancho de banda limitado. Sin embargo, si está diseñado para usarse con una antena Yagi específica, esto no debería ser un problema.

Uno de los problemas con un balun es el costo: tienden a ser más costosos que algunas otras formas de adaptación de impedancia Yagi. También pueden tener limitación de energía para un tamaño determinado.

Dipolo plegado

El dipolo plegado es un enfoque estándar para aumentar la impedancia Yagi. Se usa ampliamente en antenas Yagi, incluidas las antenas de televisión y de transmisión de FM.

El dipolo plegado simple proporciona un aumento de impedancia en un factor de cuatro. En condiciones de espacio libre, la impedancia del dipolo por sí sola aumenta de 75 Ω para un dipolo estándar a 300 Ω para el dipolo plegado.

Nota sobre dipolo plegado:

El dipolo plegado es una forma de dipolo que tiene una impedancia más alta que el dipolo de media onda estándar; en la versión estándar tiene cuatro veces la impedancia. Sin embargo, se pueden obtener diferentes proporciones cambiando los atributos mecánicos.

Lea más sobre el dipolo plegado.

Otra ventaja de usar un dipolo plegado para igualar la impedancia Yagi es que el dipolo plegado tiene una característica de impedancia versus frecuencia más plana que el dipolo simple. Esto le permite a él y, por lo tanto, al Yagi operar en un rango de frecuencia más amplio.

Mientras que un dipolo plegado estándar que usa el mismo grosor de conductor para los conductores superior e inferior dentro del dipolo plegado dará un aumento de cuatro veces la impedancia, al variar el grosor de ambos, es posible cambiar el factor de multiplicación de impedancia a valores considerablemente diferentes.

Partido delta

La coincidencia delta para la coincidencia de Yagi es una de las soluciones más sencillas. Implica desplegar los extremos del alimentador balanceado para unir el elemento impulsado por la antena de radiación continua en un punto para proporcionar la combinación requerida.

Tanto la longitud lateral como el punto de conexión deben ajustarse para optimizar la coincidencia.

Uno de los inconvenientes de utilizar la combinación Delta para proporcionar adaptación de impedancia Yagi es que no puede eliminar los elementos de impedancia reactiva. Como resultado, se puede utilizar un talón.

Coincidencia gamma

La coincidencia de gamma se utiliza a menudo para proporcionar coincidencia de impedancia Yagi. Es relativamente sencillo de implementar.

Como se ve en el diagrama, el exterior del alimentador coaxial está conectado al centro del elemento impulsado de la antena Yagi donde el voltaje es cero. Como resultado del hecho de que el voltaje es cero, el elemento accionado también puede conectarse directamente a un brazo metálico en este punto sin ninguna pérdida de rendimiento.

El conductor interno del cable coaxial se lleva luego a un punto más alejado del elemento accionado; se lleva a un punto de derivación para proporcionar la combinación correcta. Cualquier inductancia se sintoniza utilizando el condensador en serie.

Al ajustar el diseño de la antena de RF, se ajustan tanto el condensador variable como el punto en el que el brazo hace contacto con el elemento accionado. Una vez que se ha determinado un valor para el condensador variable, se puede medir su valor e insertar un componente fijo si es necesario.

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