Diagramme de rayonnement d’une antenne Yagi-Uda

En tant qu’antenne directive, l’antenne Yagi présente un lobe principal situé dans l’axe de l’antenne et plusieurs lobes secondaires dont le nombre et la forme dépendent du nombre des éléments de l’antenne. Les exemples représentés ici ont été simulés avec MMANA et sont purement théoriques. Ils peuvent être assez éloignés de la réalité qui, elle, n’est pas idéale.

Influence du nombre d’éléments

Le gain de l’antenne Yagi dépend beaucoup du nombre d’éléments directeurs, donc de la longueur du boom de l’antenne. Quand on augmente le nombre d’éléments, le lobe principal s’allonge en même temps qu’il devient plus étroit. L’antenne devient plus directive, ce qui signifie que la valeur de son angle d’ouverture diminue avec le nombre d’éléments de l’antenne.

Quatre antennes placées dans l’espace sont comparées sur la figure ci-dessus :

  • Antenne isotrope en vert, référence 0 pour le calcul du gain
  • Yagi 2 éléments en bleu,
  • Yagi 5 éléments en rouge,
  • Yagi 9 éléments en noir, antenne de référence ici.

On peut déterminer graphiquement la différence de gain avant entre l’antenne 9 éléments et l’antenne 5 éléments. Elle est de 2,2 décibels dans cet exemple.On peut voir que le gain de l’antenne isotrope par rapport à la 9 éléments est compris entre -10 et -20 décibels ou, plus exactement -13,5 dB. Réciproquement, le gain de l’antenne 9 éléments est de +13,5 dBi.

Influence de la hauteur par rapport au sol

L’antenne Yagi est un peu moins tributaire de la nature et de la proximité du sol que d’autres antennes. Pourtant, la hauteur de l’antenne par rapport au sol détermine fortement le diagramme de rayonnement de l’antenne, donc les caractéristiques de son lobe principal. Le diagramme ci-contre correspond à une antenne 3 éléments 14MHz placée à 8 mètres de haut (en bleu) puis à 12 m de hauteur (en rouge) par rapport à un sol moyen.

Avec l’antenne à 12 m, on constate plusieurs différences :

  • Angle de départ q plus bas sur l’horizon
  • Gain avant meilleur de 2 dB
  • Rapport avant/arrière détérioré par un lobe secondaire (à -21 dB) tirant à 35 degrés d’élévation.

 

Cette antenne placée à 12 mètres de hauteur a de fortes chances d’être plus favorable au trafic DX que si elle était à 8 mètres de haut.

 

Répartition de l’énergie dans les lobes en fonction de la hauteur

 h = l/2  h = 2 l/2  h = 3 l/2  h = 4 l/2

Les résultats de simulations avec MMANA montrent comment se répartit théoriquement l’énergie rayonnée par une Yagi 3 éléments en polarisation horizontale placée à différentes hauteurs d’un sol parfait. Plus les lobes sont nombreux, plus ils sont minces. Le gain du lobe le plus bas et servant de référence est sensiblement le même dans les quatre cas. En pratique le sol est rarement idéal et des constructions proches viennent perturber ce bel agencement. En outre il n’est pas toujours facile de placer une Yagi à plus d’une longueur d’onde de hauteur.

Laisser un commentaire