Устройство и принцип действия
Антенна «волновой канал», схема
Как уже упоминалось, антенна состоит из расположенных на траверсе (на рисунке — Т) активного (A) и ряда пассивных вибраторов — рефлекторов (R), расположенных относительно направления излучения за активным вибратором, и директоров (D), расположенных перед активным вибратором. Чаще всего применяется один рефлектор, число директоров меняется от нуля до десятков. Активный вибратор имеет длину около 0.5 λ, рефлектор длину немного большую 0.5 λ, директоры имеют длину, меньшую 0.5 λ. Расстояния от активного вибратора до рефлектора и до первого директора составляют около 0.25 λ.
Излучение антенны можно рассматривать как сумму излучений всех составляющих ее вибраторов. Ток, наведенный излучением активного вибратора в рефлекторе, наводит в нем напряжение. Для рефлектора, сопротивление которого носит индуктивный характер за счет длины, большей 0,5 λ, напряжение отстает по фазе от напряжения в активном вибраторе на 270 градусов. В результате излучение активного вибратора и рефлектора в направлении рефлектора складывается в противофазе, а в направлении активного вибратора — в фазе, что приводит к усилению излучения в направлении активного вибратора приблизительно вдвое. Аналогично рефлектору работают директоры, однако из-за емкостного характера их сопротивления (что определяется их меньшей длиной) излучение усиливается в направлении директоров. Каждый дополнительный рефлектор или директор дают прибавку усиления, но меньшую, чем предыдущий рефлектор и директор, причем для рефлектора эффект ослабления действия дополнительных элементов намного более выражен, поэтому более одного рефлектора применяют достаточно редко.
Характеристики
Трехэлементный волновой канал имеет усиление около 5-6 dBd, шестиэлементный — около 9 dBd, десятиэлементный — около 11 dB. Для длинных (более 15 элементов) антенн можно считать, что усиление увеличивается примерно на 2.2 dB на каждое удвоение длины антенны. Антенна обладает хорошим направленным действием. Антенна достаточно проста, имеет относительно небольшую массу, за счет отсутствия сплошных поверхностей обеспечивается малая парусность.
Применение
Антенны «волновой канал» широко применяются в качестве приёмных телевизионных, в качестве приёмных и передающих в системах беспроводной передачи данных, в радиолюбительской связи, в прочих системах связи, в радиолокации. Широкому их распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют на диапазонах, начиная с коротких волн, в диапазонах метровых и дециметровых волн и на более высоких частотах, на СВЧ-диапазонах.
История
Антенна волновой канал была изобретена в 1926 г. Синтаро Удо в сотрудничестве с Хидэцугу Яги, из университета Тохоку, расположенного в г. Сэндай в Японии. Яги опубликовал первое описание антенны на английском языке, в связи с чем она стала ассоциироваться с его именем. Яги, впрочем, всегда упоминал принципиально важную роль Удо в изобретении антенны, в связи с чем правильным названием должно быть «антенна Уда-Яги». Антенна получила широкое распространение во время второй мировой войны в качестве антенны радаров ПВО благодаря ее простоте и хорошей направленности. Японские военные впервые узнали об антенне после битвы при Сингапуре, когда к ним попали записки английского инженера радара, упоминавшего «антенну яги». Японские офицеры разведки не поняли в этом контексте, что Яги — это имя. Несмотря на то, что антенна была изобретена в Японии, она оставалось неизвестной большинству японских разработчиков радаров в течение большой части военного периода, из-за противоречий между флотом и армией. Антенну горизонтальной поляризации можно видеть под левым крылом самолетов, базируемых на авианосцах Grumman F4F, F6F, TBF Avenger. Антенну вертикальной поляризации можно видеть на носовом обтекателе многих истребителей второй мировой войны.
