Diseño de Antena Yagi: Domina la Fórmula y Elementos Parásitos para Rendimiento Preciso

Una antena es un dispositivo para transmitir o recibir señales electrónicas. Todos los dispositivos que usan radiación de frecuencia usan antenas. Hay muchos tipos: direccional, omnidireccional, ranura, Yagi-Uda. Aquí discutimos la fórmula de diseño de antena Yagi para entender su funcionamiento y diseñar una propia.

¿Qué es una Antena Yagi?

La antena Yagi-Uda es una antena hemisférica diseñada para transmitir señales FM. Sus creadores: Shintaro Uda e Hidetsugu Yagi. Apta para FM porque atrapa y transmite en larga distancia: hasta 5 km con 1 W potencia RF. Es más pequeña que otras antenas, con ganancia profunda. Consta de grupo de varillas llamadas elementos parásitos: reflector, uno o más directores, y dipolo (elemento activo). Su disposición precisa da patrón direccional que una antena simple carece.

(Antena Yagi-Uda cerca de plato satelital.)

Fórmula de Diseño de Antena Yagi

Parámetros físicos clave: longitud y espaciado de varillas. La Yagi puede recoger frecuencias según diseño. Para frecuencia específica, usamos longitudes y espaciados medidos en longitud de onda (λ). La frecuencia determina tamaño y estrechamiento de banda.

(Antena bien diseñada)

El Reflector

Detrás de los otros dos elementos. Suele ser 5% más largo que el elemento activo (dipolo). Espaciado entre dipolo y reflector: 0,1λ a 0,25λ. Fuera de este límite, señal se debilita. Espaciado puede depender de relación frecuencia/ancho de banda y especificaciones de patrón de lóbulos laterales. Ancho de banda, ganancia dB, impedancia alimentación, relación frente-atrás son especificaciones esenciales en desarrollo Yagi, y pueden ser valores de entrada en calculadora Yagi.

El Dipolo

En el centro del elemento activo está el punto de alimentación (feed point). Aquí se unen línea de alimentación del transmisor y receptor. Ayuda en transmisión de frecuencia del transmisor a antena. A veces dipolo plegado: aumenta impedancia de alimentación. Antena desarrolla frecuencia resonante cuando longitud eléctrica ≈ media longitud de onda.

(Set iconos antena)

El Director

El más corto de todos. Longitud 5% menor que elemento activo. Propósito principal: recibir frecuencias electromagnéticas dentro de campo electromagnético. Tiene frecuencia resonante más alta que elemento activo. Ayuda a conseguir patrón direccional y ganancia deseada, haciendo Yagi-Uda antena direccional. Puede haber uno o más directores. Separación entre directores: 0,1λ a 0,5λ. El número de directores no determina ganancia, sino la longitud del array.

Ejemplo: campo muy alta frecuencia 200 MHz. Medidas aproximadas desde calculadora Yagi:

• Longitud reflector = 150/f = 150/200 = 0,75 m
• Longitud elemento activo = 138/f = 138/200 = 0,69 m
• Longitud dipolo
• Espaciado dipolo-director
• Espaciado reflector-dipolo
• Longitud 1er director = 140/f = 140/200 = 0,7 m
• Longitud 2º director = 136/f = 136/200 = 0,68 m
• Longitud boom

(Colección de antenas)

Software de Diseño de Antena Yagi

Varios softwares ayudan: Yagi Designer 2.0 y MS-DOS Antenna Maker. Yagi Designer 2.0 muestra: patrón radiación horizontal/vertical, plano E/H, resistencia/reactancia punto alimentación, ganancia, relación F/B. MS-DOS: cálculos dimensionales más rápidos y precisos.

(Foto de transmisor.)

Cómo Diseñar una Antena Yagi

Usando frecuencia 300 MHz y un director, construimos antena Yagi-Uda de 3 elementos. Cálculos manuales con ecuación integral o software. Software requiere optimización previa con datos iniciales.

Velocidad v = 180 000 000 m/s, f = 300 MHz → λ = v/f ≈ 1,67 m. Valores iniciales: reflector 0,495λ, dipolo 0,473λ, director 0,440λ, espaciado reflector-dipolo 0,125λ. Software calcula parámetros correctos. Distribución dimensional precisa aumenta rendimiento. Fácil de construir en casa con tubos de aluminio si medidas correctas.

(antena con más de un director)

Aplicación Antena Yagi

• Antena RF para transmitir haz de onda radio.
• Polarización la clasifica como hemisférica. Radioastronomía requiere estas antenas.

Resumen

La antena Yagi-Uda es de las mejores y más usadas: hogares y oficinas por tamaño pequeño y eficiencia. Esperamos que este artículo te ayude a aprender sobre antenas. Revisa otras piezas en nuestra web. Para dudas o ayuda, contáctanos.