Molti si saranno domandati come funziona un’antenna di tipo yagi e probabilmente alcuni avranno anche dato per scontato, per l’analogia nella forma a freccia dell’antenna e l’andamento a scalare degli gli elementi, che i direttori “dirigono” ed il riflettore “riflette”. Altri si saranno anche posti la domanda se non sarebbe conveniente aumentare anche il numero dei riflettori cosi' come accade per i direttori…..
In effetti, in un’antenna di tipo yagi il riflettore non “riflette” nulla ed i direttori altrettanto non “concentrano” niente. Questi elementi parassiti si limitano a re-irradiare in tutte le direzioni possibili per un dipolo lineare i segnali da cui vengono eccitati e, molto semplicemente, vanno tutti ad alterare in qualche modo il lobo di irradiazione dell’antenna. Proprio per il fatto di re-irradiare energia gli elementi parassiti di una yagi possono arrivare anche cancellare il campo prodotto in una data direzione.
Se gli elementi parassiti di un’antenna
yagi non re-irradiano un’energia sufficiente nella direzione in cui si vorrebbe
non irradiare (ad esempio il retro o sul fianco) non sono di aiuto nel rimuovere
energia verso le direzioni non desiderate.
Se gli elementi parassiti di un’antenna yagi non re-irradiano un’energia sufficiente,
ovvero comparabile con tutta l’energia irradiata dal resto dell’antenna, non
sarà possibile che modifichino sostanzialmente il guadagno dell’antenna nella
direzione in cui si vorrebbe che aumentasse.
Gli elementi parassiti di un’antenna yagi
non sono quindi altro che dipoli che vengono eccitati dai campi elettromagnetici
in cui sono immersi e che re-irradiano questa energia quasi completamente (a
meno delle perdite di cariche e trappole, per esempio) variandone opportunamente
la fase e l’ampiezza.
Vediamo come un riflettore od un direttore produce una cancellazione di segnale:
Nel caso di un segnale irradiato da un dipolo posto a .25 WL (90°), esso raggiunge il riflettore con un ritardo di 90° a causa della propagazione nello spazio e qui avviene un inversione di fase di 180° dato che il riflettore e' quasi risonante ed ha una reattanza di segno positivo. Il riflettore re-irradia quindi con un ritardo di 270° rispetto al dipolo, ma un ritardo di 270° equivale ad un anticipo di 90° e quindi accade che l’energia irradiata nella direzione dipolo riflettore e' minimizzata (-90 +90°) mentre quella nella direzione opposta e' rinforzata.
I direttori, invece, in quanto piu' corti di 1/2 WL sfasano in anticipo, anche se la corrente circolante (e quindi l’energia re-irradiata) cala molto piu' rapidamente che nel riflettore via via che la lunghezza dell’elemento si allontana dalla risonanza. Lo sfasamento di un direttore in anticipo puo' arrivare fino a 90° in direttori molto corti ma sfortunatamente l’energia re-irradiata da un direttore molto corto cala sensibilmente. Nel caso del direttore il ritardo dovuto alla posizione fisica dell’elemento e' quindi alterato dall’anticipo dovuto alla corrente che circola in un elemento che ha una reattanza di segno negativo. L’effettivo sfasamento di un direttore spaziato di 90° (0.25WL) dal dipolo puo' arrivare ad essere qualcosina in meno di –90 +90 –180, oppure meno di –180°. Analogamente quindi all’esempio del riflettore, in una direzione la re-irradiazione del direttore si somma a quella prodotta dal dipolo (o dall’insieme dipolo-riflettore), mentre nell’altra va a cancellarla.
Pertanto il riflettore non riflette ed il direttore non dirige. Entrambi gli elementi parassiti di un’antenna yagi re-irradiano energia e questa irradiazione produce una cancellazione in certe direzioni ed un rafforzamento in altre. Poiché nell’antenna yagi (priva di cariche e trappole) non c’e' nulla (o quasi) che dissipi energia, e' intuitivo che quanto non va in certe direzioni (retro e fianco) deve conseguentemente andare a rafforzare l’irradiazione nelle altre direzioni producendo quello che viene comunemente definito come “gudagno”.
A questo punto e' ovvio il perché sia inutile avere piu' riflettori se questi sono posti nello stesso piano del dipolo e dei direttori. Se infatti aggiungiamo un elemento nella direzione (e nel piano) dove l’energia e' gia' minimizzata (appunto dal primo riflettore e dal direttore) non possiamo sperare di ottenere nulla di significativo perché l’energia che potrebbe essere re-irradiata dal secondo riflettore sarebbe comunque gia' trascurabile. Per la ragione opposta, risulta ovvio che aggiungere direttori risulta invece efficace sia per aumentare il guadagno che per incrementare il rapporto fronte retro.
Da questa analisi risulta anche evidente che la presenza di trappole e cariche incide negativamente anche su riflettori e direttori perché limita l’energia che viene da questi re-irradiata, ma questa e' un’altra storia …
I4JMY Mauri