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Inicio/Electricidad y magnetismo/Antena Yagi-Uda

Antena Yagi-Uda

Reflector, elemento activo y directores: diagrama de curso y gráfica de directividad frente al número de directores (modelo esquemático).

Yagi-Uda (modelo de curso)

5
0.31
0.25
76°

Las corrientes y las fases representan de forma simple las corrientes inducidas en dipolos un poco desafinados. No es un MoM ni una optimización completa de Yagi: sirve para ver cómo crece la apertura y se estrechan los lóbulos al añadir directores.

Magnitudes medidas

Elementos en total7
Directividad (modelo, lin.)3.48
En el corte vs isótropo (dB)5.41 dB
F/B en φ=0 y π (modelo, dB)12.65 dB
Ancho del haz −3 dB (modelo, °)115.2°
Pico del diagrama φ321.5°
Longitud de la barra (λ)1.80 λ

Sobre el modelo

La antena Yagi-Uda es el arreglo clásico de radiación axial: un reflector un poco detrás del elemento activo y uno o varios directores delante; el acoplamiento mutuo redistribuye las corrientes de modo que, en la zona lejana, la radiación se suma a lo largo de la barra hacia los directores. En la página hay un modelo de curso del campo complejo: a cada elemento se le dan amplitud y fase en lugar de las corrientes inducidas en dipolos ligeramente desafinados; en coordenadas polares se construye el corte |E(φ)|; adelante corresponde a φ = 0. La gráfica extra es 10 log₁₀(D) frente al número de directores, donde D es la razón entre el máximo y el promedio de la potencia en ese corte: un indicador de lo agudo del diagrama, no la directividad tridimensional completa ni la ganancia de un método de momentos. Los deslizadores cambian el número de directores, el paso en fracciones de λ, la separación del reflector y el retraso de fase de los parásitos por sección. Una Yagi-Uda real depende de las longitudes exactas, el diámetro del conductor, el montaje en la barra y la adaptación al alimentador; aquí se ve por qué una apertura más larga (más directores con un paso razonable) estrecha el lóbulo principal.

Para quién: Teoría de antenas y radioaficionados: formación parásita del haz en la Yagi-Uda, a diferencia del arreglo en fase activo.

Conceptos clave

  • antena Yagi-Uda
  • reflector
  • director
  • arreglo de radiación axial
  • acoplamiento mutuo
  • directividad
  • diagrama de radiación
  • elemento parásito

Cómo funciona

El reflector (un poco más allá de λ/4) y la cadena de directores forman un haz axial a lo largo de la barra: las corrientes inducidas interfieren en la zona lejana. Aquí hay una superposición de curso con paso y retraso de fase por secciones regulables, no un cálculo completo por el método de momentos. La gráfica de directividad frente al número de directores muestra cómo alargar la apertura estrecha el lóbulo principal; en una Yagi-Uda real la ganancia y la razón adelante/atrás dependen de las longitudes, el grosor y el acoplamiento mutuo.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el número de la gráfica no es «la ganancia exacta en dBi» de una Yagi-Uda industrial?
La ganancia realizada incluye pérdidas en el alimentador, desadaptación y pérdidas óhmicas; la directividad es la integral sobre el diagrama espacial completo. Aquí se calcula un corte azimutal de curso y la magnitud 10 log₁₀(máx |E|² / media |E|²). Sirve para la tendencia (más directores y un paso adecuado suben el indicador), no para el cálculo energético de un enlace.
¿Qué significa el deslizador «desfase de los parásitos por sección»?
En un cálculo completo las fases las fijan las longitudes y los pasos. Aquí eso se resume en un solo retraso por escalón de directores, para ver cómo la progresión de fase gobierna la interferencia. Por eso las Yagi-Uda reales son sensibles a cambios pequeños de longitud.
¿En qué se diferencia de un arreglo en fase?
En el arreglo en fase hay radiadores iguales y un desfase progresivo explícito. En la Yagi-Uda la fase la dan la geometría y la desafinación; solo se alimenta el elemento activo. El modelo lo imita con amplitudes desiguales y retrasos parásitos.
¿Por qué con un paso grande aparecen lóbulos laterales?
Una mayor distancia eléctrica entre elementos permite que otras direcciones cumplan la suma en fase: el sentido es cercano a los lóbulos de red de un arreglo. En las Yagi-Uda reales se eligen el paso, el número de elementos y la sintonía para equilibrar ganancia, lóbulos laterales y ancho de banda.