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Accueil/Électricité et magnétisme/Antenne Yagi–Uda

Antenne Yagi–Uda

Réflecteur, vibrateur actif et directeurs : diagramme pédagogique et courbe de directivité selon le nombre de directeurs (modèle schématique).

Yagi–Uda (modèle pédagogique)

5
0.31
0.25
76°

Courants et phases représentent de façon simple les courants induits sur des dipôles un peu désaccordés. Ce n’est pas une méthode des moments ni une optimisation complète de Yagi — pour voir croître l’ouverture et se resserrer les lobes quand on ajoute des directeurs.

Mesures

Éléments au total7
Directivité (modèle, lin.)3.48
Dans la coupe, rel. isotrope (dB)5.41 dB
F/B à φ=0 et π (modèle, dB)12.65 dB
Largeur du lobe −3 dB (modèle, °)115.2°
Pic du diagramme φ321.5°
Longueur de flèche (λ)1.80 λ

À propos du modèle

L’antenne Yagi–Uda est le réseau à rayonnement axial classique : un réflecteur un peu derrière le vibrateur actif et un ou plusieurs directeurs devant ; le couplage mutuel redistribue les courants de sorte que, en zone lointaine, le rayonnement s’ajoute le long de la flèche, vers les directeurs. Ici — un modèle pédagogique du champ complexe : à chaque élément on donne une amplitude et une phase à la place des courants induits sur des dipôles légèrement désaccordés ; en coordonnées polaires on construit la coupe |E(φ)|, l’avant correspond à φ = 0. Le graphe d’accompagnement est 10 log₁₀(D) en fonction du nombre de directeurs, où D est le rapport du maximum à la moyenne de la puissance dans cette coupe : un indicateur de netteté du diagramme, et non la directivité tridimensionnelle complète ni le gain d’une méthode des moments. Les curseurs changent le nombre de directeurs, le pas en fractions de λ, le recul du réflecteur et le retard de phase des parasites par section. Une Yagi–Uda réelle dépend des longueurs exactes, du diamètre du conducteur, de la fixation sur la flèche et de l’adaptation à la ligne d’alimentation ; ici l’on voit pourquoi une ouverture plus longue (plus de directeurs et un pas raisonnable) rétrécit le lobe principal.

Public : Théorie des antennes et radioamateurs : formation parasite du faisceau chez la Yagi–Uda, à la différence d’une antenne à commande de phase active.

Notions clés

  • antenne Yagi–Uda
  • réflecteur
  • directeur
  • réseau à rayonnement axial
  • couplage mutuel
  • directivité
  • diagramme de rayonnement
  • élément parasite

Comment ça marche

Le réflecteur (un peu au-delà de λ/4) et la chaîne de directeurs forment un faisceau axial le long de la flèche : les courants induits interfèrent en zone lointaine. Ici — une superposition pédagogique à pas et retard de phase par sections réglables, et non un calcul complet par la méthode des moments. Le graphe de directivité selon le nombre de directeurs montre comment allonger l’ouverture rétrécit le lobe principal ; sur une Yagi–Uda réelle, le gain et le rapport avant/arrière dépendent des longueurs, de l’épaisseur et du couplage mutuel.

Questions fréquentes

Pourquoi le nombre du graphe n’est-il pas « le gain exact en dBi » d’une Yagi–Uda industrielle ?
Le gain réalisé tient compte des pertes dans la ligne d’alimentation, de la désadaptation et des pertes ohmiques ; la directivité intègre le diagramme spatial complet. Ici l’on calcule une coupe azimutale pédagogique et la grandeur 10 log₁₀(max |E|² / moyenne |E|²). On s’en sert pour la tendance (plus de directeurs et un pas convenable — indicateur plus élevé), pas pour un bilan de liaison.
Que signifie le curseur « déphasage des parasites par section » ?
Dans un calcul complet, les phases viennent des longueurs et des pas. Ici cela se résume à un seul retard par étage de directeurs, pour voir comment la progression de phase gouverne les interférences. C’est pourquoi les Yagi–Uda réelles sont sensibles à de petits changements de longueurs.
En quoi cela diffère-t-il d’une antenne à commande de phase ?
Chez l’antenne à commande de phase, les émetteurs sont égaux et le déphasage progressif est explicite. Chez la Yagi–Uda, la mise en phase vient de la géométrie et du désaccord ; seul l’élément actif est alimenté. Le modèle imite cela par des amplitudes inégales et des retards parasites.
Pourquoi, si le pas est grand, apparaît-il des lobes latéraux ?
Une plus grande distance électrique entre éléments permet à d’autres directions de tomber dans la condition d’addition en phase — le sens est proche des lobes de réseau. Sur une Yagi–Uda réelle, on choisit le pas, le nombre d’éléments et l’accord pour équilibrer gain, lobes latéraux et bande.