Antena Yagi

La antena Yagi o antena Yagi-Uda es una antena direccional inventada en 1926 por Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial de Tohoku y, en menor parte, por Shintaro Uda (de ahí al nombre Yagi-Uda).

Este invento dio avanzada a las antenas convencionales, produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinada con elementos parásitos conocidos como reflector y directores, se pudiera construir una antena de muy alto rendimiento.

La antena Yagi no fue usada en Japón en un principio, ya que el diseño original de la antena tenía como objetivo la transmisión inalámbrica de energía.

El uso de esta antena en Japón no comenzó hasta la Segunda Guerra Mundial, cuando se supo que los ejércitos aliados la utilizaban como antena de radar.

En la primera imagen de la derecha se muestra los diferentes elementos que forman esta antena: Los elementos parásitos son aquellos que no son activos, no se conectan a la línea de transmisión y reciben la energía a través de la inducción mutua.

En virtud del principio de reciprocidad, se puede demostrar que las propiedades (impedancia, ganancia, etc.) de una antena cualquiera son las mismas tanto en emisión como en recepción.

Como ya se ha mencionado, una antena Yagi-Uda está formada por un elemento alimentado (conectado al emisor o al receptor) formado por un simple dipolo o un dipolo doblado llamado también "radiador" de manera inapropiada, ya que en la antena Yagi-Uda todos los elementos irradian de manera comparable.

sufrirá un retardo adicional de 36°, lo que hace que, hacia atrás, los campos emitidos por los dos elementos estarán a 180° en oposición de fase y se anulan.

En cambio, hacia adelante, el campo emitido por el elemento parásito, ganará 36° (en lugar de perderlos) y su retardo de fase no será más que

En el caso particular de este ejemplo, la amplitud E del campo eléctrico de la onda electromagnética radiada hacia adelante en una dirección

Este tipo de elemento parásito, situado delante el elemento alimentado y que refuerza el campo hacia adelante, se llama director.

Los elementos situados detrás y que refuerzan el campo hacia adelante se llaman reflectores.

Pero no hay que confundirlos con las superficies o rejas reflectoras utilizadas en otros tipos de antenas.

Se calculan las posiciones y las dimensiones de manera que las fases de las corrientes resultantes sean tales que la adición de los campos sea mínima hacia atrás y máxima hacia adelante.

Con una misma corriente de alimentación, el campo radiado es más débil.

Para la antena en recepción, la fase y la amplitud de las corrientes inducidas en los elementos por el campo incidente y los demás elementos hace que la corriente inducida en el elemento alimentado (ahora conectado al receptor) sea máxima para los campos que vienen de delante y mínima para los campos que vienen de detrás.

Por lo tanto, existen distintos programas de simulación numérica de antenas que permiten simular distintos diseños que permitirán una primera aproximación.

A veces es necesario interponer un simetrizador o balun para asegurar y para adaptar la impedancia de la antena Yagi.

Es un conjunto de antenas Yagi que han sido alineadas apuntando perpendicularmente a un mismo plano.

La razón para agregar varias antenas Yagi en paralelo, es que cada antena suplementaria aporta 3 dB a la señal, o sea, la multiplica por dos en potencia, con un límite teórico de 20dB.

Por razones mecánicas convienen elementos gruesos, mientras que por razones eléctricas convienen elementos lo más finos que sea posible.

Un compromiso entre ambos es hacer elementos ahusados, gruesos en el centro y afinándose progresivamente hacia el extremo.

Eso hace que la antena sea más corta, y por lo tanto mecánicamente viable, a costa de otras virtudes: ancho de banda, ganancia, y otras características.

Siendo una evolución del dipolo, el punto medio del elemento conductor es un nodo de tensión y un vientre de corriente.

La antena Yagi puede concebirse como una evolución del dipolo, donde los reflectores reducen la emisión hacia atrás, y donde los directores concentran la emisión hacia adelante.

Para medir esa apertura, la definimos como el ángulo respecto del eje de la Yagi donde la ganancia cae a la mitad, es decir, pierde 3 dB respecto del eje central.

Cuanto mayor sea ese coeficiente, más inmune es la antena a señales provenientes de otras direcciones.

La Yagi es una antena resonante, es decir, existe una frecuencia en la cual presenta una resistencia óhmica pura.

En esta sección se hace referencia a la construcción de la antena para cualquier banda o frecuencia.

También se incluyen fórmulas para la modelización de antenas manualmente.