Skip to content
RFrftools.io
Antenna

Calculateur de conception d'antennes Yagi-Uda

Calculez les dimensions, le gain et l'impédance des éléments d'antenne Yagi-Uda pour une fréquence et un nombre d'éléments donnés

Loading calculator...

Formule

λ=c/f;G≈10⋅log10(0.8⋅N)+2.15dBi(c=299792458m/s)λ = c/f; G ≈ 10·log₁₀(0.8·N) + 2.15 dBi (c = 299 792 458 m/s)
λ— Longueur d'onde (m)
f— Fréquence (MHz)
N— Nombre d'éléments
G— Gain (dBi)

Comment ça marche

Le calculateur d'antennes Yagi calcule la longueur, l'espacement et le gain des éléments pour les réseaux directionnels. Les opérateurs de radioamateurs, les ingénieurs de diffusion TV et les concepteurs de réseaux sans fil point à point utilisent Yagis pour leur excellent rapport gain/taille. La conception utilise un élément entraîné (alimenté directement), un réflecteur (5 % plus long, espacé de 0,15 à 0,25 lambda derrière) et plusieurs directeurs (3 à 5 % plus courts, espacés de 0,1 à 0,35 lambda devant), selon la « théorie des antennes » de Balanis (4e éd.) et les tables de conception classiques DL6WU.

Le gain s'échelonne approximativement comme suit : G = 10*log10 (n) + 7 dBi pour n éléments avec un espacement optimisé, atteignant 6 dBd (8,15 dBi) pour 3 éléments, 9 dBd (11,15 dBi) pour 6 éléments et 12 dBd (14,15 dBi) pour plus de 10 éléments. L'élément entraîné est généralement un dipôle plié (300 ohms) transformé en 50 ohms via un balun 4:1, ou un dipôle divisé avec alimentation directe. Le rapport avant/arrière de 15 à 25 dB réduit les interférences provenant de l'arrière.

La bande passante est inversement proportionnelle au nombre d'éléments : un Yagi à 3 éléments couvre environ 5 % de bande passante avec un VSWR < 2:1, tandis qu'un modèle à 12 éléments peut n'avoir que 2 % de bande passante. Le réseau de dipôles log-périodiques (LPDA) fournit une bande passante 3:1 ou plus au prix d'un gain inférieur de 3 à 6 dB à celui d'un Yagi de longueur de flèche similaire. La conception Yagi nécessite une optimisation minutieuse des longueurs et des espacements des éléments. Les conceptions publiées (DL6WU, NBS, VK3AUU) fournissent des points de départ éprouvés.

Exemple Résolu

Problème : Concevez un Yagi à 5 éléments pour 145 MHz (bande amateur de 2 mètres) avec une alimentation coaxiale directe de 50 ohms.

Conception utilisant les dimensions optimisées du DL6WU :

  1. Longueur d'onde à 145 MHz : lambda = 300/145 = 2,069 m
Longueurs des éléments (modèle DL6WU) :
  1. Réflecteur : 0,495 * lambda = 1,024 m
  2. Élément entraîné : 0,473 * lambda = 0,978 m (dipôle divisé)
  3. Directeur 1 : 0,440 * lambda = 0,910 m
  4. Directeur 2 : 0,435 * lambda = 0,900 m
  5. Directeur 3 : 0,430 * lambda = 0,890 m
Distance entre les éléments et le réflecteur :
  1. Réflecteur à actionner : 0,20 * lambda = 414 mm
  2. Conduit à D1 : 0,20 * lambda = 414 mm (cumulé : 828 mm)
  3. D1 à D2 : 0,25 * lambda = 517 mm (cumulé : 1345 mm)
  4. D2 à D3 : 0,25 * lambda = 517 mm (cumulé : 1862 mm)
  5. Longueur totale de la flèche : 1,86 m (0,9 lambda)
Disposition d'alimentation pour 50 ohms :
  1. Impédance dipolaire divisée à la résonance : environ 20-25 ohms (abaissée par couplage parasite)
  2. Utilisez T-match ou gamma match pour passer à 50 ohms
  3. Alternative : élément entraîné par dipôle plié (300 ohms) avec balun 4:1
Performances attendues (par simulation NEC) :
  1. Gain : 10,5 dBi (8,35 dBd)
  2. Rapport avant-arrière : 20 dB
  3. Largeur de faisceau de 3 dB : 52 degrés sur le plan E, 62 degrés sur le plan H
  4. Bande passante (VSWR < 1,5) : 143-147 MHz (2,8 %)
Remarques de construction :
  1. Utiliser un tube en aluminium de 10 à 12 mm pour les éléments
  2. Montez les éléments à travers une flèche isolée ou utilisez la correction élément par flèche (soustrayez 1 à 2 % de la longueur de l'élément pour la flèche conductrice)
  3. Scellez tous les joints contre l'humidité pour une durabilité en extérieur

Conseils Pratiques

  • ✓Commencez par des conceptions éprouvées (DL6WU, NBS, VK3AUU) plutôt que de partir de zéro : celles-ci ont été optimisées par des simulations et des tests sur le terrain au fil des décennies
  • ✓Pour les applications de réception (SDR, signal faible), les Yagi plus longs avec plus de directeurs fournissent un meilleur rapport signal/bruit malgré une bande passante plus étroite ; pour la transmission, assurez-vous d'une couverture complète de la bande passante VSWR
  • ✓Utilisez le logiciel de modélisation 4NEC2 ou EZNEC pour optimiser les dimensions des éléments en fonction de vos matériaux spécifiques (diamètre du tube, style de flèche) avant la construction

Erreurs Fréquentes

  • ✗Utilisation de la longueur dipolaire théorique (lambda/2) pour l'élément piloté : le couplage parasite du réflecteur et des directeurs réduit la longueur de résonance de 5 à 10 % ; utilisez toujours des conceptions optimisées publiées ou une simulation NEC
  • ✗Espacement des éléments incorrect : l'espacement est plus critique que la longueur pour le gain ; une erreur lambda de 0,1 dans l'espacement directeur peut réduire le gain de 1 à 2 dB et modifier la fréquence de résonance de 5 %
  • ✗Négliger la correction entre la flèche et l'élément : la rampe conductrice traversant les éléments agit comme une inductance parallèle, nécessitant une réduction de longueur de 1 à 3 % en fonction du diamètre de la flèche ; le montage isolé élimine cet effet
  • ✗En supposant des longueurs de direction égales, les conceptions optimales utilisent des longueurs de direction coniques, chacune étant progressivement plus courte ; les directeurs de longueur égale réduisent le gain de 1 à 2 dB par rapport à une conicité optimisée

Foire Aux Questions

Échelles de gain avec nombre d'éléments selon l'analyse Balanis : 2 éléments : 5-6 dBi (réflecteur + pilote uniquement). 3 éléments : 7-8 dBi. 5 éléments : 10-11 dBi. 8 éléments : 12-13 dBi. 12 éléments : 14-15 dBi. Plus de 20 éléments : 16-17 dBi (limite pratique due aux pertes). Le gain augmente d'environ 1 dB par directeur ajouté jusqu'à ce que la diminution renvoie environ 10 à 12 éléments. La longueur de la rampe (et pas uniquement le nombre d'éléments) détermine le gain : 1 rampe lambda équivaut à environ 11 dBi ; 2 rampes lambda équivalent à environ 14 dBi.
Un Yagi fixe fonctionne sur une bande passante étroite (2 à 5 % en général). Pour différentes bandes : (1) Créez des Yagis distincts pour chaque bande. (2) Utilisez des Yagis entrelacés sur une flèche commune (éléments pour différentes bandes entrelacés, en prenant soin d'éviter toute interaction). (3) Utilisez un réseau dipolaire log-périodique (LPDA) pour une large bande passante (ratio 3:1) au coût de 3 à 6 dB de gain en moins. (4) Sélection active des antennes par relais. Les éléments Yagi évoluent en sens inverse de la fréquence : un Yagi de 144 MHz mis à l'échelle à 432 MHz utilise 1/3 de dimensions mais la même conception électrique.
Oui, les Yagis excellent dans le travail point à point et sur signaux faibles en raison de leur gain et de leur directivité élevés. Applications : Radio amateur EME (Terre-Lune-Terre) : Yagis empilés à plus de 12 éléments fournissant plus de 20 dBi. Satellite amateur : Yagis à 8 à 12 éléments à 145/435 MHz avec rotateur Az-El. Passerelles WiFi point à point : Yagis 2,4/5,8 GHz atteignant plus de 10 km. Réception TV : Yagis UHF à 10 à 15 éléments pour les stations éloignées. Le gain se traduit par une portée : 10 dBi Yagi par rapport à un dipôle permettent d'améliorer la liaison de 10 dB, ce qui équivaut à une augmentation de 3,2 fois la portée de l'espace libre.
Longueurs des éléments en fraction de longueur d'onde (lambda = c/f) : Réflecteur : 0,495*lambda (légèrement plus long que la résonance). Élément piloté : 0,473 * lambda (résonnant à une fréquence légèrement plus élevée). Directeurs : 0,440-0,430*lambda (effilé et plus court vers l'avant). Espacements : du réflecteur au moteur : 0,15-0,25 x lambda. Conduit à D1 : 0,10-0,20*lambda. D_n à D_ (n+1) : 0,20-0,35*lambda, augmentant souvent vers l'avant. Ces ratios constituent des points de départ. Utilisez des modèles optimisés publiés (DL6WU, NBS) ou la modélisation NEC pour de meilleurs résultats. Le diamètre de l'élément influe sur la longueur : les éléments les plus épais sont plus courts.
Yagi : tous les éléments sont couplés de manière parasitaire à un seul élément piloté ; bande passante étroite (2 à 5 %) ; gain le plus élevé par longueur de rampe ; nécessite un réréglage pour différentes fréquences. LPDA : tous les éléments sont actifs (connectés à la ligne d'alimentation via une ligne de transmission phasée) ; large bande passante (3:1 à 10:1) ; gain inférieur de 3 à 6 dB à celui du Yagi de même longueur ; aucun réglage n'est nécessaire. Choisissez Yagi pour un gain maximal sur une seule fréquence (amateur, point à point). Choisissez le LPDA pour une large bande passante avec un gain modéré (réception TV sur la bande UHF, surveillance à large bande, tests CEM).

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

SMA Right-Angle Connectors

Edge-mount and right-angle SMA connectors for antenna feeds

Amazon →

RTL-SDR Dongle

Wideband SDR receiver for antenna and signal experiments

Amazon →

Magnet Wire (22 AWG)

Enameled copper wire for winding custom antennas and coils

Amazon →

Calculateurs associés

Antenna

Antenne dipôle

Calculez la longueur physique, la longueur d'onde, le gain, la résistance aux radiations et le VSWR de 50 Ω d'une antenne dipôle demi-onde, quelle que soit la fréquence. Supporte le facteur de vélocité pour les fils isolés.

Antenna

EIRP/ERP

Calculez la puissance rayonnée isotrope effective (EIRP) et l'ERP à partir de la puissance d'émission, de la perte de câble et du gain d'antenne. Vérifiez la conformité aux limites réglementaires de la FCC, de l'ETSI et de la bande ISM.

Antenna

Antenne Patch

Calculez les dimensions de l'antenne patch microruban rectangulaire (largeur, longueur) à l'aide du modèle de ligne de transmission. Constante diélectrique effective en sortie, impédance d'alimentation latérale et gain nominal pour des substrats courants tels que le FR4 et Rogers.

Antenna

Largeur du faisceau

Calculez la largeur de faisceau de 3 dB de l'antenne à partir du gain, de l'efficacité de l'ouverture et de la fréquence des antennes à ouverture