Antenne LPDA vs. antenne Yagi

Une antenne joue un rôle majeur dans les systèmes de communication en tant que composant principal responsable de la transmission et de la réception des signaux entre la source et la destination. Les antennes convertissent essentiellement l'énergie électrique en ondes électromagnétiques et vice versa. Il existe de nombreux types d'antennes de tailles, de formes et de paramètres de performance différents. Les performances globales d'un système de communication dépendent fortement des performances de l'antenne et il est donc crucial de sélectionner une antenne adaptée au système. Cet article donne un aperçu de deux des types d'antennes les plus courants, les antennes LPDA et les antennes Yagi.

Qu'est-ce qu'une antenne LPDA ?

LPDA signifie Logic Periodic Dipole Antenna et est appelée ainsi parce que l'impédance de cette antenne est une fonction logarithmique périodique de la fréquence. Les antennes LPDA sont composées d'éléments dipôles qui sont montés très près les uns des autres, parallèlement et de part et d'autre de la ligne d'alimentation avec une phase alternée, à des intervalles spécifiques suivant une fonction logarithmique de la fréquence. La longueur de chaque élément dipolaire diminue vers l'avant de l'antenne. Il s'agit d'un type d'antenne multidirectionnelle qui peut capter différentes fréquences grâce à des éléments de longueurs différentes. L'espacement de ces éléments permet de régler la gamme de fréquences de la LPDA et détermine les paramètres de performance tels que le gain, la directivité, le diagramme de rayonnement, etc. Elles sont donc idéales pour les applications où différentes fréquences doivent être transmises ou reçues à différents angles et à différentes fréquences, comme les routeurs WiFi, les amplificateurs, les antennes de télévision, etc.

Avantages de l'antenne LPDA

Large bande passante : Les LPDA couvrent un large spectre de fréquences grâce à leur grande largeur de bande, ce qui évite d'avoir à utiliser plusieurs antennes pour différentes bandes de fréquences. Ils fonctionnent dans les gammes HF et UHF.

Gain élevé : Les antennes LPDA ont un gain élevé d'environ 9 à 11 dBi, ce qui permet une transmission et une réception ciblées des signaux.

Polyvalence : Les antennes LPDA sont polyvalentes pour une large gamme d'applications car elles peuvent fonctionner avec plusieurs fréquences différentes. En effet, les différents éléments de l'antenne LPDA sont capables de transmettre et de recevoir des signaux de différentes fréquences.

Inconvénients de l'antenne LPDA

Taille et complexité : Les antennes LPDA sont légèrement complexes à concevoir et à fabriquer car elles doivent contenir des longueurs et des espacements précis entre les éléments. La taille peut être petite et compacte, mais lorsque des antennes avec des gains élevés ou des performances VSWR élevées sont nécessaires, la longueur peut être assez importante.

Considérations relatives aux coûts : Les antennes LPDA conçues pour un usage commercial peuvent être légèrement coûteuses car elles nécessitent des matériaux de qualité et plusieurs éléments dipôles de tailles spécifiques.

Gain inférieur à celui d'un YagiL'antenne LPDA est conçue pour la large bande, le gain le plus élevé est donc de 11dBi, mais l'antenne Yagi avec une largeur de faisceau étroite lui permet d'atteindre un maximum de 17-20dBi.

Qu'est-ce qu'une antenne Yagi ?

Les antennes Yagi ressemblent légèrement aux antennes LPDA. Mais contrairement aux antennes LPDA, les antennes Yagi sont très directionnelles et fonctionnent généralement sur une seule fréquence ou sur une très petite gamme de fréquences. Les principaux composants d'une antenne Yagi sont le bras central sur lequel les autres éléments sont connectés, un élément moteur principal qui transmet ou reçoit les signaux en premier lieu, un réflecteur à l'extrémité qui réfléchit les signaux vers le diagramme de rayonnement, et les éléments directeurs de chaque côté du bras qui aident à concentrer tous les signaux réfléchis vers le diagramme de rayonnement. Dans une antenne Yagi, l'élément moteur génère des ondes électromagnétiques et l'élément réflecteur placé derrière l'élément moteur réfléchit ces ondes vers l'avant, de sorte que les directeurs placés à l'avant dirigent et focalisent les ondes réfléchies vers l'avant. Les antennes Yagi sont idéales pour les applications qui exigent que le signal soit focalisé dans une direction particulière, comme les radars et les systèmes de communication longue distance point à point.

Avantages de l'antenne Yagi

Haute directivité : Les antennes Yagi ont généralement une largeur de faisceau d'environ 8 à 50 degrés. Comme elles concentrent tous les signaux dans un angle de champ plus court, elles ont une directivité très élevée par rapport aux antennes multidirectionnelles ou aux antennes à faisceau large. antennes omnidirectionnelles.

Conception simple : Les antennes yagi sont assez simples à construire car elles comportent des éléments passifs de même longueur placés à intervalles fixes le long d'une tige. Bien qu'il existe des antennes yagi imprimées avancées, elles peuvent généralement être construites avec des matériaux facilement disponibles.

Le rapport coût-efficacité : Les antennes Yagi sont largement disponibles à bas prix. Même l'équipement et les composants de maintenance des antennes Yagi peuvent être trouvés à moindre coût. Compte tenu du gain élevé et de la haute directivité offerts par les antennes Yagi, elles sont très rentables.

Inconvénients de l'antenne Yagi

Largeur de bande étroite : Les antennes Yagi offrent un gain élevé mais seulement pour une bande passante limitée d'environ 45 à 90 degrés, ce qui les rend très spécifiques et moins polyvalentes.

Gamme de fréquences limitée : Les antennes Yagi sont généralement construites pour fonctionner avec une seule fréquence ou une très petite gamme de fréquences. Au-delà de cette plage, la capacité de réception ou de transmission du signal est très faible.

Comparaison entre les antennes LPDA et les antennes Yagi

Conception et construction :

Les antennes LPDA ont généralement une structure triangulaire. Elles sont composées de plusieurs éléments conducteurs de différentes longueurs et distances les uns par rapport aux autres, disposés selon un schéma spécifique le long d'une structure en forme de flèche. Les antennes Yagi ont une structure plus linéaire avec de multiples éléments directeurs de longueur relativement identique disposés en réseau le long d'une structure en forme de flèche similaire à celle d'une LPDA. Les antennes Yagi sont légèrement plus faciles à construire et à fabriquer car elles ont des éléments de longueur similaire. Les antennes LPDA sont légèrement plus complexes à concevoir et à fabriquer. Les antennes LPDA et Yagi sont assez similaires en termes d'installation et de maintenance. Cependant, les antennes Yagi requièrent plus d'attention lors de l'installation car elles nécessitent un alignement précis pour une performance optimale dans une direction spécifique.

Paramètres de performance : 

Les antennes LPDA fonctionnent généralement dans des gammes de fréquences comprises entre 30 et 4200 MHz et les antennes Yagi entre 30 et 3000 MHz. Mais les antennes LPDA et Yagi sont également disponibles dans des gammes de fréquences beaucoup plus larges, selon le fabricant. Les antennes LPDA ont un large diagramme de rayonnement par rapport aux antennes Yagi qui ont généralement une bande passante étroite. Les antennes Yagi sont très directionnelles et concentrent donc les signaux sur un angle d'environ 45 degrés à 90 degrés. Les antennes LPDA, grâce à leur structure composée d'éléments de longueurs et d'espacements différents, sont capables de couvrir un angle beaucoup plus large en termes de directivité. Les antennes Yagi ont un gain plus élevé que les antennes LPDA, mais les deux antennes sont généralement considérées comme des antennes antennes directionnelles à gain élevé par rapport à d'autres types.

Scénarios d'application :

Les antennes LPDA sont généralement utilisées dans les systèmes de communication qui doivent transmettre et recevoir des signaux simultanément dans plusieurs directions et à plusieurs fréquences, tels que LPWAN, LoRa, LTE-M, NB-IoT, IoT, applications M2M, etc. Les antennes Yagi, avec leur gamme de fréquences étroite et leur grande directivité, sont généralement utilisées dans les systèmes de communication point à point et pour les applications de radiodiffusion, domestiques et commerciales.

Considérations relatives aux coûts : 

L'investissement initial est généralement du même ordre pour les antennes LPDA et Yagi. Cependant, les antennes LPDA sont généralement considérées comme plus rentables car elles peuvent être utilisées comme solution polyvalente pour de nombreuses applications. Bien que les deux types d'antennes soient approximativement similaires en termes de coûts de maintenance, les antennes Yagi peuvent nécessiter une maintenance périodique plus importante afin de maintenir des performances optimales pour leurs cas d'utilisation très directifs et spécifiques.

Applications dans le monde réel

Antennes log-périodiques

Radiodiffusion : Les antennes LPDA sont couramment utilisées dans la radiodiffusion et la télédiffusion en raison de leur capacité à couvrir un large spectre de fréquences. Cela permet de transmettre des signaux sur différents canaux et d'assurer une couverture aussi bien dans les zones urbaines que dans les zones reculées.

Militaire et défense : Les antennes LPDA sont largement utilisées dans les avions, les satellites, les systèmes radar, les équipements militaires, etc. pour les applications de défense et de sécurité. Les antennes LPDA sont idéales pour les missions critiques et les opérations de surveillance dans l'armée en raison de leur durabilité, de leur largeur de bande et de leurs caractéristiques directionnelles.

Antennes Yagi

Radio amateur : Les antennes Yagi sont couramment utilisées dans les communications radio amateurs en raison de leur gain élevé et de leur directivité. Comme les antennes Yagi réduisent efficacement les interférences provenant d'autres sources, elles sont idéales pour les environnements à fort trafic radio. Elles peuvent être utilisées pour établir des liaisons fiables à travers de vastes zones géographiques sans dégrader la qualité du signal.

Réception de la télévision : Les antennes Yagi sont très utiles, en particulier dans les zones où les stations de radiodiffusion sont faibles ou éloignées. Grâce à leur grande directivité et à leur gain élevé, elles peuvent capter efficacement les signaux provenant de tours de radiodiffusion éloignées, améliorant ainsi la qualité de la réception de la télévision.

Conclusion

Les antennes peuvent être considérées comme le composant le plus crucial d'un système de communication. Leurs performances auront un impact déterminant sur la qualité globale du système de communication. Le choix d'une antenne pour une application spécifique dépend des exigences de performance ainsi que des conditions environnementales, des considérations de coût, de la facilité d'installation et d'entretien, etc. Cet article donne un bref aperçu des antennes LPDA et Yagi et de leur comparaison. Pour les applications qui nécessitent un meilleur signal sur une bande de fréquence, l'antenne Yagi est la meilleure option, tandis que pour les applications qui nécessitent une antenne polyvalente sur une large gamme de fréquences, l'antenne log-périodique est un meilleur choix. Mais pour sélectionner une antenne optimale pour une application, il est important de prendre en compte tous les facteurs, et la consultation d'experts et de fabricants d'antennes peut également être bénéfique.