Как рассчитать антенну Яги-Уда
Антенна Яги-Уда (в обиходе просто «яги», «волновой канал») — это самая популярная направленная антенна: несколько параллельных элементов на общей траверсе (буме), которые концентрируют излучение в одну сторону и дают выигрыш по усилению относительно простого диполя. Классическая яги состоит из активного вибратора, к которому подключён кабель, одного рефлектора позади него и одного или нескольких директоров впереди. Рефлектор чуть длиннее вибратора и «отталкивает» волну вперёд, директоры чуть короче и «притягивают» её — так формируется однонаправленная диаграмма.
Расчёт начинается с длины волны: λ (в метрах) = 300 ÷ частота в МГц. Например, на 145 МГц λ = 300 ÷ 145 ≈ 2,07 м. Длины элементов берут как доли длины волны: активный (полуволновой) вибратор ≈ 0,472·λ, рефлектор примерно на 2% длиннее — около 0,482·λ, а директоры короче вибратора и плавно уменьшаются к концу антенны: первый директор ≈ 0,44·λ, последний ≈ 0,40·λ. Расстояния вдоль бума тоже задают в долях λ: рефлектор — вибратор около 0,2·λ, вибратор — первый директор около 0,15·λ, между директорами около 0,2·λ. Именно по этим соотношениям калькулятор строит таблицу элементов, считает позицию каждого от рефлектора и суммарную длину бума.
Усиление растёт с числом элементов и длиной бума, но не линейно: двухэлементная яги (рефлектор + вибратор) даёт около 5–6 dBi, трёхэлементная — около 7–7,5 dBi, а каждый следующий директор добавляет примерно 0,8–1 dB со всё меньшей отдачей. Поэтому длинные антенны на 10–15 элементов выигрывают у коротких в основном за счёт директоров и точной геометрии. Калькулятор показывает ориентировочное усиление и в dBi (относительно изотропного излучателя), и в dBd (относительно полуволнового диполя, dBd = dBi − 2,15).
Важный момент — диаметр элементов. Чем толще трубка относительно длины волны, тем немного короче должна быть резонансная длина. Если задать диаметр, калькулятор укоротит элементы на соответствующую поправку; без него длины даны для тонкого проводника. Ещё на настройку влияет металлический бум: когда элементы проходят сквозь траверсу и электрически с ней связаны, их приходится удлинять на несколько миллиметров.
Отдельная задача — согласование. Активный вибратор в яги имеет низкое входное сопротивление (часто 20–35 Ом), поэтому напрямую к кабелю 50 Ом его не подключают: применяют гамма-согласование, T-match, петлю связи или петлевой (folded) вибратор с балуном 4:1. Любой расчёт — это только стартовая точка: реальную антенну настраивают по КСВ (SWR), укорачивая или удлиняя вибратор, меняя расстояние до рефлектора и положение точки питания. Ниже на сайте есть готовые калькуляторы под конкретные диапазоны — 2 метра (144 МГц), 70 см (430 МГц), CB 27 МГц, Wi-Fi 2,4 ГГц, ТВ ДМВ, LPD 433 и PMR 446, а также отдельный расчёт длины волны.