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야기-우다 안테나 설계 계산기

Yagi-Uda 안테나 요소 길이, 게인, 간격 및 임피던스를 계산합니다.모든 주파수에 사용할 수 있는 지향성 Yagi 안테나를 설계할 수 있습니다.무료로 즉시 결과를 얻을 수 있습니다.

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공식

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— 파장 (m)
f— 주파수 (MHz)
N— 요소 개수
G— 이득 (dBi)

작동 방식

Yagi 안테나 계산기는 지향성 배열의 요소 길이, 간격 및 게인을 계산합니다. 아마추어 라디오 사업자, TV 방송 엔지니어 및 지점 간 무선 설계자는 뛰어난 게인 대 크기 비율을 위해 Yagis를 사용합니다.Balanis의 '안테나 이론' (제4판) 및 클래식 DL6WU 설계 표에 따르면 이 설계에는 구동 소자 1개 (직접 공급), 리플렉터 1개 (5% 더 길어짐, 후방 0.15-0.25 람다 간격) 및 다중 디렉터 (3-5% 더 짧음, 0.1-0.35 람다 앞 간격) 가 사용됩니다.

게인은 간격이 최적화된 n개 요소에 대해 G = 10*log10 (n) + 7dBi 단위로 스케일링되어 요소 3개에 대해 6dBd (8.15dBi), 6개 요소에 대해 9dBd (11.15dBi), 10개 이상의 요소에 대해 12dBd (14.15dBi) 를 달성합니다.구동 소자는 일반적으로 4:1 발룬을 통해 50옴으로 변환되는 접힌 쌍극자 (300옴) 또는 직접 공급을 사용하는 분할 쌍극자입니다.전후방 비율이 15-25dB이므로 후방으로부터의 간섭이 감소합니다.

대역폭은 요소 수와 반비례합니다. 요소가 3개인 Yagi는 VSWR < 2:1 에서 약 5% 의 대역폭을 차지하는 반면, 12개 요소 설계의 대역폭은 2% 에 불과합니다.로그 주기 다이폴 어레이 (LPDA) 는 비슷한 붐 길이의 Yagi보다 게인이 3-6dB 낮지만 3:1 이상의 대역폭을 제공합니다.야기 설계에는 요소 길이와 간격을 신중하게 최적화해야 합니다. 공개된 설계 (DL6WU, NBS, VK3AUU) 는 검증된 출발점을 제공합니다.

계산 예제

문제: 직접 50옴 동축 피드를 사용하는 145MHz (2미터 아마추어 대역) 용 5요소 야기를 설계하십시오.

DL6WU 최적화 치수를 사용한 설계: 1.145메가헤르츠에서의 파장: 람다 = 300/145 = 2.069 m

요소 길이 (DL6WU 디자인): 2.리플렉터: 0.495* 람다 = 1.024 m 3.구동 엘리먼트: 0.473* 람다 = 0.978 m (스플릿 다이폴) 4.디렉터 1:0.440* 람다 = 0.910 m 5.디렉터 2:0.435* 람다 = 0.900 m 6.디렉터 3:0.430* 람다 = 0.890 m

리플렉터와의 요소 간격: 7.리플렉터 투 드라이브: 0.20* 람다 = 414 밀리미터 8.D1로 구동: 0.20* 람다 = 414mm (누적: 828mm) 9.D1 ~ D2:0.25* 람다 = 517 밀리미터 (누적: 1345밀리미터) 10.D2 ~ D3:0.25* 람다 = 517 밀리미터 (누적: 1862밀리미터) 11.전체 붐 길이: 1.86 미터 (0.9 람다)

50옴의 피드 배열: 12.공진 시 스플릿 다이폴 임피던스: 약 20-25옴 (기생 커플링에 의해 낮아짐) 13.T-매치 또는 감마 매치를 사용하여 50옴으로 변환할 수 있습니다. 14.대안: 4:1 발룬이 장착된 폴드 다이폴 구동 엘리먼트 (300옴)

예상 성능 (NEC 시뮬레이션 기준): 15.게인: 10.5dBi (8.35dBd) 16.프론트-투-백 비율: 20 데시벨

  1. 3dB 빔폭: E-플레인 52도, H-플레인 62도
18.대역폭 (VSWR < 1.5): 143-147 메가헤르츠 (2.8%)

구성 참고 사항: 19.엘리먼트에는 10-12mm 알루미늄 튜빙을 사용하십시오. 20.절연 붐을 통해 엘리먼트를 장착하거나 엘리먼트-붐 보정을 사용하십시오 (전도성 붐의 경우 엘리먼트 길이에서 1-2% 빼기) 21.실외 내구성을 위해 모든 조인트를 습기로부터 밀봉합니다.

실용적인 팁

  • ✓처음부터 계산하지 말고 검증된 설계 (DL6WU, NBS, VK3AUU) 로 시작하십시오. 이러한 설계는 수십 년에 걸쳐 시뮬레이션과 현장 테스트를 통해 최적화되었습니다.
  • ✓수신 애플리케이션 (SDR, 약한 신호) 의 경우 더 많은 디렉터가 있는 더 긴 Yagis는 대역폭이 좁아도 신호 대 잡음비가 우수합니다. 전송의 경우 전체 VSWR 대역폭 커버리지를 보장합니다.
  • ✓시공 전에 4NEC2 또는 EZNEC 모델링 소프트웨어를 사용하여 특정 재료 (튜브 직경, 붐 스타일) 의 요소 치수를 최적화합니다.

흔한 실수

  • ✗구동 소자에 이론적 쌍극자 길이 (람다/2) 사용 — 리플렉터와 디렉터의 기생 결합으로 공진 길이가 5-10% 감소, 항상 게시된 최적화 설계 또는 NEC 시뮬레이션 사용
  • ✗잘못된 요소 간격 — 게인 길이보다 간격이 더 중요함. 디렉터 간격에서 0.1 람다 오차가 발생하면 게인이 1-2dB 감소하고 공진 주파수가 5% 이동될 수 있음
  • ✗붐-소자 보정 무시 — 소자를 통과하는 전도성 붐은 병렬 인덕턴스 역할을 하므로 붐 직경에 따라 길이를 1~ 3% 줄여야 합니다. 절연 장착을 하면 이러한 영향이 사라집니다.
  • ✗디렉터 길이가 같다고 가정할 때, 최적화된 설계에서는 테이퍼형 디렉터 길이를 사용하며, 길이가 동일한 디렉터는 최적화된 테이퍼에 비해 게인을 1-2dB 줄입니다.

자주 묻는 질문

발란스 분석당 요소 수를 포함한 게인 스케일: 2개 요소: 5-6dBi (리플렉터 + 구동만 해당). 3개 요소: 7-8dBi. 5개 요소: 10-11dBi. 8개 요소: 12-13dBi. 12개 요소: 14-15dBi. 20개 이상의 요소: 16-17dBi (손실로 인한 실제 제한).감소가 약 10-12개 요소로 돌아오기 전까지는 추가된 디렉터당 게인이 약 1dB 증가합니다.붐 길이 (요소 수에만 국한되지 않음) 가 게인을 결정합니다. 람다 붐 1개는 대략 11dBi, 람다 붐 2개는 약 14dBi와 같습니다.
고정 Yagi는 좁은 대역폭 (일반적으로 2-5%) 에서 작동합니다.다른 대역의 경우: (1) 각 대역에 대해 별도의 Yagis를 구성하십시오. (2) 공통 붐 (상호 작용을 피하도록 주의하여 서로 다른 대역의 요소가 인터리빙됨) 에 인터레이스 Yagis를 사용하십시오. (3) 넓은 대역폭 (3:1 비율) 을 위해 대수 주기 다이폴 어레이 (LPDA) 를 사용하십시오. (4) 릴레이를 통한 액티브 안테나 선택.야기 소자는 주파수에 따라 역으로 스케일링됩니다. 432MHz로 스케일링된 144MHz Yagi는 1/3 치수를 사용하지만 전기 설계는 동일합니다.
예. Yagis는 높은 게인과 지향성으로 인해 포인트-투-포인트 및 약한 신호 작업에 탁월합니다.애플리케이션: 아마추어 무선 EME (Earth-Moon-Earth): 12개 이상의 요소를 적층하여 20dBi 이상을 제공하는 Yagis.아마추어 위성: 145/435메가헤르츠 속도의 8~12개 요소 야기스 (Az-El 로테이터 포함).포인트-투-포인트 와이파이 브리지: 2.4/5.8GHz 야기스는 10km 이상에 달합니다.TV 수신: 원거리 방송국의 경우 10-15개의 요소 UHF 야기스를 사용할 수 있습니다.게인은 범위로 환산됩니다. 다이폴 대비 10dBi Yagi는 10dB 링크 개선을 제공하며, 이는 여유 공간이 3.2배 늘어난 것과 같습니다.
파장의 비율로 나타낸 요소 길이 (람다 = c/f): 리플렉터: 0.495* 람다 (공명보다 약간 길다).구동 요소: 0.473*람다 (약간 더 높은 주파수에서 공진).디렉터: 0.440-0.430*람다 (앞쪽으로 갈수록 짧아짐).간격: 리플렉터 투 드라이브: 0.15-0.25*람다.D1로 구동: 0.10-0.20*람다로 구동.D_n ~ D_ (n+1): 0.20-0.35*람다로, 종종 앞쪽으로 갈수록 증가합니다.이러한 비율은 출발점입니다. 최상의 결과를 얻으려면 공개된 최적화 설계 (DL6WU, NBS) 또는 NEC 모델링을 사용하십시오.요소 지름은 길이에 영향을 미칩니다. 요소가 두꺼울수록 짧아집니다.
야기: 모든 요소가 단일 구동 요소에 기생 결합되어 있습니다. 좁은 대역폭 (2-5%), 붐 길이당 가장 높은 게인, 다양한 주파수에 대한 재튜닝이 필요합니다.LPDA: 모든 요소가 활성 상태이고 (단계별 전송 라인을 통해 피드라인에 연결됨), 대역폭이 넓으며 (3:1 ~ 10:1), 동일한 길이의 Yagi보다 게인이 3-6dB 적으며 재튜닝이 필요하지 않습니다.단일 주파수 (아마추어, 포인트-투-포인트) 에서 최대 게인을 얻으려면 Yagi를 선택하세요.적당한 게인을 가진 넓은 대역폭을 원한다면 LPDA를 선택하십시오 (UHF 대역을 통한 TV 수신, 광대역 모니터링, EMC 테스트).

방법론 및 참고문헌

참고문헌

  • Antenna Theory: Analysis and Design, 4th ed. — Constantine A. Balanis (2016), Chapter 10 — Yagi-Uda array design
  • Antenna Theory and Design, 3rd ed. — Warren L. Stutzman & Gary A. Thiele (2012), Chapter 5 — Yagi-Uda element spacing and gain

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