Élément excité
Généralement proche d’un dipôle demi-onde. Il reçoit directement l’énergie de la ligne d’alimentation.
Antenne directive à éléments parasites
Antenne Yagi-Uda
La Yagi-Uda associe un élément alimenté à un réflecteur et à un ou plusieurs directeurs parasites. Elle offre du gain dans une direction privilégiée et atténue les signaux provenant de l’arrière.
Directive
Gain avant
Rapport avant-arrière
HF / VHF / UHF
Principe de fonctionnement
Seul l’élément excité est directement alimenté. Les autres éléments reçoivent de l’énergie par couplage électromagnétique. Leurs longueurs et leurs espacements déterminent leur phase et produisent un rayonnement renforcé vers l’avant.
Réflecteur
Légèrement plus long que l’élément alimenté. Il favorise le rayonnement dans la direction opposée.
Directeurs
Légèrement plus courts. Ils renforcent le rayonnement vers l’avant et influencent le gain et la bande passante.
Les différents éléments
| Élément | Longueur relative | Fonction principale |
|---|---|---|
| Réflecteur | Environ 3 à 7 % plus long | Réduction du rayonnement arrière |
| Élément alimenté | Proche de ½ λ | Injection de l’énergie RF |
| Premier directeur | Environ 3 à 7 % plus court | Formation du lobe avant |
| Directeurs suivants | Progressivement ajustés | Augmentation du gain et contrôle du diagramme |
Ces pourcentages ne constituent pas un plan de construction
Une Yagi performante doit être calculée ou simulée comme un ensemble complet. Modifier un seul élément change l’impédance, le gain, le rapport avant-arrière et la fréquence de fonctionnement.
Performances principales
| Configuration | Gain indicatif | Rapport avant-arrière | Bande passante |
|---|---|---|---|
| 2 éléments | 3 à 5 dBi | Faible à moyen | Très large |
| 3 éléments | 6 à 8 dBi | Moyen à bon | Large |
| 5 éléments | 9 à 11 dBi | Bon | Moyenne |
| 7 à 10 éléments | 11 à 14 dBi | Très bon | Plus étroite |
Les valeurs varient fortement selon la longueur du boom, les espacements, le diamètre des éléments et l’optimisation retenue.
Diagramme de rayonnement
Adaptation d’impédance
Dipôle replié
Présente une impédance plus élevée qu’un dipôle simple. Il est souvent associé à un transformateur symétrique.
Gamma match
Permet l’alimentation d’un élément continu fixé au boom. Son réglage implique une longueur, un espacement et une capacité.
Hairpin match
Utilise une section inductive parallèle lorsque l’élément présente une impédance résistive trop faible et une réactance capacitive.
Balun de courant
Limite les courants de mode commun et préserve la symétrie du diagramme de rayonnement.
Méthode de construction
Définir la fréquence
Choisir la fréquence centrale et la largeur de bande utile avant de calculer les dimensions.
Choisir le nombre d’éléments
Plus le nombre de directeurs augmente, plus le gain peut augmenter, mais la construction devient plus critique.
Calculer les longueurs
Utiliser une simulation ou un plan validé. Les dimensions empiriques génériques produisent rarement une antenne optimale.
Fabriquer le boom
Respecter précisément les espacements et maintenir les éléments perpendiculaires au boom.
Installer l’adaptation
Choisir un dipôle replié, un gamma match, un hairpin ou un transformateur selon l’impédance du modèle.
Mesurer et optimiser
Contrôler le ROS, l’impédance, le rapport avant-arrière et si possible le diagramme réel.
Mesure et réglage
- Contrôler toutes les dimensions mécaniques avant les mesures.
- Éloigner l’antenne du sol et des structures métalliques parasites.
- Mesurer l’impédance au point d’alimentation.
- Régler d’abord le système d’adaptation sans modifier arbitrairement les éléments parasites.
- Contrôler le ROS sur toute la bande visée.
- Comparer le signal avant et arrière avec une balise ou une station stable.
- Vérifier que le câble coaxial ne modifie pas le diagramme par des courants de mode commun.
Avantages
- Gain directionnel important.
- Réduction des signaux et brouillages arrière.
- Construction possible sur presque toutes les bandes.
- Très adaptée au DX, aux satellites et aux liaisons faibles.
Limites
- Nécessite généralement un rotor.
- Prise au vent et contraintes mécaniques.
- Dimensions sensibles aux erreurs de construction.
- Bande passante parfois étroite sur les modèles à fort gain.
Histoire de la Yagi-Uda
Shintaro Uda développa l’antenne à éléments parasites dans les années 1920 à l’université impériale du Tōhoku. Hidetsugu Yagi contribua à la faire connaître à l’international. L’appellation Yagi-Uda reconnaît aujourd’hui le rôle des deux chercheurs.
Sécurité mécanique
Une Yagi présente une prise au vent importante. Le mât, le rotor, les brides et les haubans doivent être dimensionnés pour les conditions météorologiques locales.