Gain d’une antenne Yagi-Uda

Comme pour toute antenne, le gain d’une antenne Yagi est directement lié à la faculté de cette dernière de concentrer en un lobe principal une grande partie de l’énergie qui lui est confiée par la ligne d’alimentation. (voir Le gain d’une antenne)

Antenne Yagi à 2 éléments

L’antenne Yagi-Uda la plus simple est constituée de deux éléments :

  • un radiateur et un directeur
  • un radiateur et un réflecteur

La première solution favorisera le gain avant tandis que la seconde présentera un meilleur affaiblissement des signaux provenant de l’arrière.

Gain avant en fonction du nombre d’éléments

Le tableau suivant est purement indicatif, il permet simplement de se faire une idée des dimensions (longueur du boom et nombre d’éléments) pour obtenir un gain donné. L’antenne est supposée être isolée dans l’espace. Le gain est exprimé par rapport à l’antenne isotrope.

 Gain en dBi
 Nombre d’éléments
 Longueur du boom (l)
 6
  2
 0,4
 8
  3
 0,7
 9
  4
 1,1
 10
  5
 1,4
 11
  6
 1,8
 12
  7
 2,1
 13
  8
 2,5
 13
  9
 2,8
 14
  10
 3,2
 14
  12
 3,9
 15
  14
 4,6
 15
  16
 5,3
 16
  18
 6,0
 16
  20
 6,7
 17
  22
 7,4
 17
  24
 8,1

Représentation du gain en fonction de la longueur du boom

En représentant la variation du gain d’une antenne Yagi en fonction de la longueur du boom (donc du nombre d’éléments) on constate que le gain augmente rapidement avec le nombre d’éléments lorsque ce nombre est faible et qu’il plafonne vers 17 ou 18 dBi quand on atteint une longueur dépassant 7 l ou une vingtaine d’éléments.

On remarque qu’en doublant le nombre d’éléments on améliore le gain d’environ 3 décibels. Cette règle est très approximative, car elle suppose qu’on double également la longueur du boom en conservant un espacement entre éléments du même ordre de grandeur (par exemple 0,2 l).

En pratique, on se limite à des longueurs de boom ne dépassant guère 7 longueurs d’onde sur les fréquences inférieures à 200 MHz. On peut aussi « doubler » le nombre d’éléments en groupant deux Yagi identiques. Par exemple, un groupement de 2×9 éléments sera pratiquement équivalent, du point de vue du gain, à une 18 éléments mais la rigidité mécanique sera meilleure avec le groupement.

Rapport Avant-Arrière

En anglais « Front-to-Back Ratio » (F/B ratio). Le rapport avant-arrière indique l’atténuation subie par un signal provenant de l’arrière de l’antenne par rapport au signal reçu dans l’axe du lobe principal. Il est exprimé en décibels. Voir La directivité des antennes, rapport avant-arrière

Pour une antenne directive comme la Yagi, les lobes parasites sont généralement d’une amplitude nettement plus faible que celle du lobe principal dont le niveau sert de référence. Pour le trafic sur décamétrique, les lobes arrières gênants sont ceux qui ont un angle de départ allant jusqu’à 60 ou 70° et pour des azimuts compris entre 120 et 240 degrés (0° étant la direction du lobe principal). Le rapport avant-arrière (F/B) est calculé avec le lobe parasite le plus important dont la direction est inclus dans ce secteur. Avec MMANA, les paramètres Az et El peuvent être choisis dans les options.

Sur VHF, où la propagation ionosphérique est très rare, ce sont les lobes arrières dont l’angle de départ est proche de l’horizontale qui doivent être réduits (voir Relevé du diagramme de rayonnement d’une antenne Yagi). Le rapport Avant-arrière est relativement stable à l’intérieur de la bande passante de l’antenne Yagi.

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