Что это ещё за Удо с Ягами? Это, что? Какое-то самурайское?.. Да, Вы почти попали в цель! Да-да-да! Правда к самураям не очень как-то? А вот к Японии точно! Вот как пишет Википики, а за ней остальные умники и я в том числе...
Антенна была изобретена в 1926 году японцем Синтаро Удо в сотрудничестве с Хидэцугу Яги из Университета Тохоку, расположенного в городе Сендай в Японии. В Японии два города Сендай. Один в префектуре Кагосима (о. Кюсю), второй в префектуре Мияги (о. Хонсю). Я склоняюсь ко второму варианту. В первом, число жителей до 100 тыс., во втором до миллиона! Яги опубликовал первое описание антенны на английском языке, в связи с чем в западных странах она стала ассоциироваться с его именем. Яги, впрочем, всегда упоминал принципиально важную роль Уда в изобретении антенны, в связи с чем правильным названием должно быть «антенна Удо-Яги». Ну, вот всё стало на свои места. Правда у нас всё, как всегда через одно известное место и потому ей (антенне) дали погоняло «ВОЛНОВОЙ КАНАЛ».
До сих пор мы с Вами терзали простые антенны, вибраторы или диполи со всякими линиями связи (питания). Теперь пришла пора познакомиться с более сложными с так называемыми ДИРЕКТОРНЫМИ. Нет, обычные директора как сидели в креслах так и будут сидеть... Посмотрите на рис.1. Помните фильм «Москва слезам не верит»? Ну, вспомнили? Георгий Иванович, он же Гога, он же Гоша, он же Юра, он же Гора, он же Жора... Вот так и у нас. Удо-Яги, она же директорная, она же «волновой канал»...
Что здесь такого, необычного? Вибратор, он же диполь, железяка посередине разрезанная. Подключение к линии питания через точки А-В. Левее РЕФЛЕКТОР, правее ДИРЕКТОР. Посередине «завуч». :-)) Если вибратор и рефлектор особы очень постоянные, то количество директоров может быть неограниченное количество... Как пример, на рис.3 Антенна первой, советской радиолокационной станции «Редут-40» пять директоров. На рис.8 популярная на двух «Уралах» радиолокационная станция «Терек» в миру П-18. Всего 16 таких антенн и у каждой по четыре директора. На рис.4 радиолюбительская антенна, — два директора. И последнее рис.2 знакомая многим, телевизионная антенна «ВОЛНОВОЙ КАНАЛ» с одним директором.
Традиционный вопрос? Как это работает?! С одиночным вибратором-диполем мы с Вами познакомились во всех предыдущих мини-лециях. Мы уже знаем, что он излучает в направлении перпендикулярном длине вибратора. И ДН (диаграмма направленности) имеет вид восьмёрки (в горизонтальной плоскости). А раз так, то? Вспомним как работает радиолокатор? Посылает короткий радиоимпульс куда надо. Импульс достигает какой-нибудь железяки. В железяке появляются токи которые рождают электромагнитные колебания в виде такого импульса. Через некоторое время он достигает того кто его посылал. Вот так и у нас. Вибратор излучает, облучает находящийся вблизи (примерно на расстоянии в четверть волны) рефлектор. Тот отражает сигнал обратно и вместе с вибраторным складывается. Происходит усиление. Аналогично возбуждаются и директора и также складываются с основным. После чего общая ДН вытягивается и из восьмёрки превращается в вытянутую грушу (каплю и тд.) И чем больше директоров, тем более ДН будет вытянута по направлению стрелок, рис.1,2,4. И приём будет наилучший с того же направления. Вот почему телевизионные антенны типа «волновой канал» таращились на телецентр директорной стороной.
Недостаток таких вот антенн, узкая полоса частот. Немного удалось расширить применяя вместо вибраторов рис.1,3,4 так называемый «ПЕТЛЕВОЙ ВИБРАТОР», как на рис.2. Здесь ещё сыграли свою роль и электро-технически-механические аспекты. Проще и прочнее прикрепить к траверсе петлевой, чем через изолятор и разрезанный вибратор рис.1. А затем потянутся: согласование, симметрирование... На рис.4 Гамма (Омега) согласование?.. С симметрированием неясно? На рис.3 Дельта-согласование и симметричная двухпроводная линия. Тут вроде бы наоборот всё ясно?!
А, как же с «волновым каналом» рис.2? Петлевой вибратор отличается от обычного разрезного большим (290 Ом.) входным сопротивлением. Коаксиальный же кабель имеет сопротивление 50-75 Ом. И вдобавок кабель асимметричный, а петлевой симметричный! И, что теперь с этим делать? А, может ну его на фиг?! И не делать никакого симметрирования? И, что будет если не делать?
Посмотрите на рис.5. Здесь диполь с подключенным кабелем. Са, ёмкость диполя и через неё протекает ток разряда половинок диполя. По левой и правой половинок диполя течёт ток Ia. Вот только ёмкость Сф между половинкой диполя и внешней оболочкой кабеля создаёт ток Iф. И вся схема оказывается по отношению к земле не симметрична. А общий ток через центральную жилу кабеля Iген = Ia+Iф. Такой перекос токов создаёт искажение ДН. Плюс затекание тока Iф на оболочку делает кабель излучающим. То есть наблюдается антенный эффект. Что ещё более искажает ДН и сводит на нет направленные свойства наших Удо-Яги?! :-))
Конечно не все радиолюбители бьют копытом и устраивают симметрирование, а вот с TV особенно в городской черте... Мощный сигнал телецентра даёт кроме основного ещё и многочисленные отражённые сигналы отовсюду и прямо на наш кабель! Как-то так?! Отсюда и всякие двоения и троения изображения. Для такой антенны как на рис.2 раньше применяли вот такое «U-колено» рис.6 Что оно делает? Обе половинки питаются теперь от одного проводка и? Картинка распределения напряжения нарушается? Но U-колено имеет длину в пол-волны. Отчего напряжение на выходе меняет свою фазу, что и соответствует нормальной картинке процессов в вибраторе. Аналогом такого колена является трансформатор с бифиляной намоткой, на рис.7. Он также как и колено изменяет фазу напряжения и трансформирует входное сопротивление с 290 на 72,5 Ом., что с небольшой натяжкой совпадает с кабельным волновым 75 Ом.