Las antenas son elementos esenciales en un sistema de comunicación. Se encargan de transmitir y recibir señales de forma inalámbrica en un rango de operaciones. Dependiendo de su forma, tamaño y propiedades electromagnéticas, las antenas pueden clasificarse en varios tipos. Entre estos diferentes tipos de antenas, la antena Yagi desempeña un papel crucial en las telecomunicaciones. En este artículo analizaremos el funcionamiento de las antenas Yagi y conoceremos su diseño, su historia y los factores que determinan su rendimiento. Por último, investigaremos algunas de las aplicaciones más utilizadas de las antenas Yagi en diferentes sistemas de comunicación inalámbrica.
Antecedentes históricos
La antena Yagi es una antena direccional que introdujeron dos científicos japoneses en 1926. Los científicos que inventaron la antena Yagi-Uda son Shintaro Uda y su supervisor Hidetsugu Yagi. Shintaro fue el responsable de formular la teoría de la antena, mientras que Yagi le ayudó a popularizar sus ideas entre la comunidad mundial. La aplicación más antigua de las antenas Yagi-Uda fueron los sistemas de radar utilizados en la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, con el fin de la Guerra Mundial, se utilizaron como antenas de televisión doméstica.
Con el avance de la tecnología y el tiempo, el diseño inicial de la antena Yagi-Uda se fue optimizando y modificando para adaptarse a los nuevos requisitos de las aplicaciones. Con los años, las antenas Yagi-Uda han conquistado muchos campos de aplicación, incluidas las comunicaciones por satélite, gracias a su diseño sencillo y elegante. Aparte de las comunicaciones por satélite y como antenas de televisión doméstica, ahora también se utilizan en la industria minera, estaciones de radioaficionados y centros de recepción de telefonía móvil fija.
Comprender el diseño
El diseño de antenas se entiende evaluando las distintas propiedades eléctricas y magnéticas de su diseño. Cuando se trata de la antena Yagi-Uda, consta de tres componentes principales, a saber,
- El elemento motor: Este elemento es el encargado de suministrar corriente de alimentación al resto de elementos de la antena. La longitud del elemento conductor depende de la frecuencia de funcionamiento de la antena.
- Reflector: Estos elementos se encargan de mitigar la creación de lóbulos laterales en el diagrama de radiación de la antena. El diagrama de radiación de la antena es una representación de la cobertura lograda por la transmisión de la antena y se caracteriza por el lóbulo principal y los lóbulos laterales. El lóbulo principal transporta la mayor parte de la energía, mientras que los lóbulos laterales transportan menos energía o radiación parásita. Por lo tanto, los elementos reflectores son un elemento importante en el diseño de antenas Yagi-Uda. Normalmente, la longitud del reflector es aproximadamente 5% de la longitud del elemento conductor colocado en el extremo más posterior de la antena.
- Directores: Estos elementos se encargan de dirigir la señal o el patrón de radiación electromagnética en la dirección determinada.
Además, en lo que respecta a los materiales utilizados para la fabricación de antenas, las antenas Yagi-Uda se fabrican principalmente con materiales como aluminio, cobre y acero inoxidable, donde se prefiere una alta durabilidad. La fibra de vidrio es otro tipo de material muy utilizado para fabricar antenas Yagi-Uda. Por último, hemos especificado los elementos de antena Yagi-Uda, sus tamaños y otros factores como el número de directores y la separación entre directores en función de la gama de frecuencias de funcionamiento y la aplicación.
¿Cómo funciona una antena Yagi?
En el apartado anterior hemos tratado aspectos importantes del diseño de la antena Yagi-Uda, ahora vamos a hablar del principio de funcionamiento de la antena Yagi-Uda. Los elementos de la antena se colocan en una estructura pasiva denominada brazo. El extremo posterior consta de reflectores que son varillas metálicas. Estos reflectores, junto con los directores, garantizan que el diagrama de radiación sea direccional. El elemento conductor es el único componente activo de la antena y suele colocarse en forma de dipolo plegado.
Las antenas Yagi-Uda se consideran antenas direccionales de alta ganancia, siendo la ganancia típica de una antena Yagi-Uda de unos 10-14dBi. Sin embargo, las antenas Yagi-Uda se consideran dispositivos sensibles a la frecuencia y su diseño dependería de la gama de frecuencias de funcionamiento requerida. Además, el ancho de banda alcanzable con una antena Yagi-Uda es estrecho en comparación con otros tipos de antenas. En comparación con otros tipos de antenas, como las antenas de parche y helicoidales, las antenas Yagi-Uda tienen una mayor ganancia y directividad.
Factores que influyen en el rendimiento
Analicemos ahora algunos de los factores que afectan al rendimiento de la antena Yagi-Uda. El rendimiento de estas antenas dependerá de los siguientes factores:
- Frecuencia de funcionamiento: Cuando diseñamos una antena Yagi-Uda, ésta funcionará a una frecuencia específica en función de los parámetros de diseño, como la separación entre el reflector y el director, la longitud y el tamaño. Por lo tanto, la frecuencia de funcionamiento debe ser óptima para lograr el mejor rendimiento.
- Longitud y espaciado de los elementos: Como ya se ha comentado, el espaciado y la longitud de los elementos en el diseño de la antena pueden afectar a su ganancia y directividad.
- Factores medioambientales: Es posible que todos lo hayamos experimentado con el uso de antenas Yagi-Uda como antenas de televisión doméstica. Condiciones ambientales severas pueden afectar el rendimiento de la antena incluyendo obstrucciones, e interferencias electromagnéticas.
- Consideraciones sobre el montaje y la orientación: La altura de instalación y la orientación adecuadas son importantes, ya que afectan al rendimiento de las antenas Yagi-Uda.
Aplicaciones de la antena Yagi
Las antenas Yagi-Uda se utilizan ampliamente en las siguientes aplicaciones:
- Se utilizan en sistemas de comunicación inalámbricos como estaciones base celulares y para establecer enlaces de comunicación punto a punto con alta directividad.
- Las antenas Yagi-Uda se utilizan mucho en televisión y radio. También son populares entre los radioaficionados.
- Una aplicación popular de las antenas Yagi-Uda es su uso para desplegar conexiones Wi-F de largo alcance.
- Aplicaciones de radiodifusión: Con la ventaja de su alta ganancia y directividad, las antenas Yagi-Uda también son populares en diferentes aplicaciones de radiodifusión.
Ventajas y limitaciones de la antena Yagi
Las antenas Yagi-Uda se clasifican como antenas direccionales y de alta ganancia. En consecuencia, Las ventajas de las antenas Yagi-Uda son las siguientes:
- Alta ganancia
- Alta directividad
- Diseño sencillo y, por lo tanto, bajo coste en comparación con tipos de antena avanzados como las antenas de parche.
A pesar de sus ventajas, las antenas Yagi tienen algunas limitaciones. Estas limitaciones incluyen:
- Ancho de banda estrecho que limita la gama de frecuencias de funcionamiento
- Su diseño es susceptible a interferencias
- En diseños que requieren cobertura omnidireccional, las antenas Yagi-Uda pueden no ser el diseño de antena ideal para su aplicación
Consideraciones prácticas para la instalación
Es importante tener en cuenta algunas consideraciones prácticas durante la instalación y el mantenimiento de la antena en su aplicación. Yagi-Uda antena le proporciona diferentes opciones de montaje, tales como:
- Azotea
- Mástil
- Montajes portátiles
Puede elegir la opción de montaje perfecta en función de los requisitos de su aplicación.
Por último, es obligatorio cumplir las normas y reglamentos vigentes en su país al utilizar antenas Yagi-Uda en su aplicación.
Conclusión
En este artículo, investigamos el diseño y el principio de funcionamiento de las antenas Yagi-Uda. Además, discutimos las aplicaciones ampliamente utilizadas de las antenas Yagi. Este artículo puede servir como guía de referencia a la hora de considerar una antena Yagi para su aplicación.
ES 
EN 
FR 
AR 
NL 
DE 
IT 
PT 
RU 
KO 
PL