Nachdem ich mir die Funktionsweise der HB9CV Antenne angeschaut habe, musste ich mich einmal genauer mit einem Beam auch Yagi gennant befassen. Ob die Antenne drei, vier oder mehr Elemente hat ist an der Stelle egal, das Funktionsprinzip bleibt das selbe.
Eine 3-Element-Yagi-Antenne ist eine Art Richtantenne, die aus drei linearen Strahlerelementen besteht: einem Strahler (auch «Treiber» genannt), einem Reflektor und einem Direktor. Diese Antennen sind für ihre Richtwirkung und ihre Fähigkeit bekannt, das Signal in eine bestimmte Richtung zu fokussieren, was zu einer erhöhten Verstärkung führt. Hier ist eine detaillierte Erklärung, wie eine 3-Element-Yagi-Antenne funktioniert:
- Strahler (Treiber):
- Der Strahler ist das aktive Element der Antenne, an dem das Hochfrequenzsignal eingespeist wird. Er ist typischerweise ein halbwellenlanger Dipol (also etwa eine halbe Wellenlänge lang).
- Der Strahler sendet das Signal aus und empfängt auch das Signal, wenn die Antenne als Empfangsantenne verwendet wird.
- Reflektor:
- Der Reflektor ist ein passives Element, das etwas länger als der Strahler ist (ungefähr 5% länger).
- Er befindet sich hinter dem Strahler (aus der Sicht der gewünschten Strahlungsrichtung) und reflektiert das Signal zurück zum Strahler.
- Dies führt zu einer Verstärkung des Signals in Richtung des Strahlers und reduziert das Signal in die entgegengesetzte Richtung, was zu einer Richtwirkung führt.
- Direktor:
- Der Direktor ist ein weiteres passives Element, das kürzer als der Strahler ist (ungefähr 5% kürzer).
- Er befindet sich vor dem Strahler in der gewünschten Strahlungsrichtung.
- Der Direktor bewirkt eine Fokussierung des Signals in die Richtung des Direktors und verstärkt somit das Signal in diese Richtung.
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Funktionsweise
- Resonanz und Kopplung: Der Strahler wird durch das eingespeiste Signal erregt und erzeugt elektromagnetische Wellen. Diese Wellen induzieren Ströme in den passiven Elementen (Reflektor und Direktor), die wiederum Sekundärstrahlungen erzeugen.
- Phasenschiebung: Die durch den Reflektor erzeugte Strahlung ist phasenverschoben und bewirkt eine Verstärkung des Signals in Richtung des Strahlers. Der Direktor bewirkt eine zusätzliche Phasenverschiebung, die das Signal in seine Richtung verstärkt.
- Richtwirkung: Durch die richtige Abstimmung der Längen und Abstände der Elemente wird das Signal in die gewünschte Richtung gelenkt und verstärkt. Der Reflektor minimiert das Signal in die entgegengesetzte Richtung und der Direktor maximiert es in die gewünschte Richtung.
Anwendungen
- Rundfunk: Yagi-Antennen werden häufig für den Empfang von UKW-Radiosignalen und Fernsehkanälen verwendet.
- Amateurfunk: Sie sind auch im Amateurfunk weit verbreitet, da sie eine gute Richtwirkung und Verstärkung bieten.
- Kommunikation: In vielen Kommunikationsanwendungen werden Yagi-Antennen genutzt, um die Signalqualität zu verbessern und Störungen zu minimieren.
Vorteile
- Hohe Richtwirkung: Sie können Signale gezielt in eine Richtung senden und empfangen, was Störungen reduziert und die Signalqualität verbessert.
- Einfacher Aufbau: Die Konstruktion ist relativ einfach und kostengünstig.
Nachteile
- Schmale Bandbreite: Yagi-Antennen sind oft auf einen spezifischen Frequenzbereich abgestimmt und haben eine relativ schmale Bandbreite.
- Grösse: Besonders für niedrige Frequenzen können Yagi-Antennen recht gross und unhandlich werden.