요점: Yagi 안테나

60년대나 70년대 미국 교외 거리를 운전하다가 우연히 고개를 들었다면 TV 안테나 숲을 발견했을 것입니다. 공중파 TV가 유일한 선택이었을 때, 사람들은 때로는 엄청난 크기의 안테나가 지붕 위로 날아다니는 등 신호를 전달하기 위해 많은 노력을 기울였습니다.

옥외 안테나는 20세기 마지막 3분의 1 동안 케이블 공급업체가 지배하게 되면서 거의 사라졌고, 선택의 폭이 제한되고 수신율이 좋지 않았던 슬프고 지나간 시대의 보기 흉한 유물로 여겨졌습니다. 그러나 이제 여러분과 같은 값싼 스케이트 케이블 절단기가 한때 울창했던 숲을 다시 자라기 시작했으며, 이번에는 안테나를 올려 공중파로 디지털 프로그래밍을 수신합니다. 많은 새로운 안테나는 성능에 대해 터무니없는 주장을 하거나 HDTV용으로 특별히 설계되었다고 선전합니다. 물론 그것은 모두 말도 안되는 마케팅입니다. 왜냐하면 그때나 지금이나 거의 모든 TV 안테나는 고전적인 Yagi 디자인의 일부일 뿐이기 때문입니다. 이 안테나의 물리학은 안테나가 어떻게 발명되었는지에 대한 이야기와 마찬가지로 매혹적입니다.

야기 안테나로 알려지게 된 것은 1920년대 초 일본 센다이에 있는 도호쿠 제국 대학의 우다 신타로 교수 연구실에서 시작되었습니다. Uda 박사는 VHF 대역에서 일하고 있었으며 안테나를 보다 지향성 있게 만드는 방법을 찾고 있었습니다. 공진 루프 안테나를 실험하는 동안 그는 안테나 근처에 정적 루프를 배치하면 마치 루프가 반사기 역할을 하는 것처럼 신호가 전방향 패턴에서 벗어나는 경향이 있다는 사실을 발견했습니다.

동료 야기 히데츠구(Hidetsugu Yagi)와 함께 Uda는 다양한 구성을 실험했습니다. 그들은 결국 루프 안테나를 단순한 쌍극자로 교체하고, 빔의 모양을 더욱 다듬기 위해 긴 붐에 디렉터라고 불리는 추가 요소를 추가했습니다. Uda와 Yagi는 연구실 지붕에 장착된 15미터 길이의 목재 붐에 있는 8개의 디렉터를 사용하여 68MHz로 135km 거리에 걸쳐 통신할 수 있었는데, 이는 당시로서는 결코 대단한 일이 아니었습니다.

그들의 발명품에 "웨이브 프로젝터 지향성 안테나"라는 이름이 붙었기 때문에 안테나 이름이 누군가의 이름을 따는 것은 불가피했습니다. 그것이 야기 박사에게만 공로를 돌리게 된 이유는 Uda에 대한 약간의 순진함과 함께 Yagi 측의 배신에 대한 이야기입니다. Uda 박사는 안테나에 관한 최초의 일본어 논문을 발표했지만 알려지지 않은 이유로 Yagi 박사는 Uda에 대한 언급 없이 안테나에 대한 일본과 미국 특허를 모두 출원했습니다. 일본 특허는 영국의 Marconi Company에 양도되었고, 미국 특허는 RCA에 양도되었습니다. Uda에 대한 언급은 없고 Yagi 박사가 다양한 무선 엔지니어링 컨퍼런스에서 "그의" 안테나에 대해 논의하기 위해 영어권 세계를 여행하면서 안테나는 점차 단순히 "Yagi 안테나" 또는 "Yagi 어레이"가 되었습니다.

아이러니하게도 일본 제국의 군간 경쟁과 사일로 사고방식 덕분에 1942년 싱가포르 전투 중 영국 레이더 세트를 노획한 후에야 자체 개발한 레이더가 일본군에 소개되었습니다. 일본 정보 장교들은 야기(Yagi)가 일본식 이름이라고 생각하지도 않았습니다. 그들은 그것이 단지 영국인이 만든 암호일 뿐이라고 생각했습니다.

Yagi-Uda 안테나의 주요 특징은 높은 지향성과 높은 이득입니다. 각 요소의 길이가 신호 파장의 일부에 가까워야 한다는 점을 고려하면 대부분 30MHz 이상의 고주파수에 가장 실용적입니다. 그렇다고 더 긴 파장에 사용할 수 없다는 말은 아닙니다. 많은 햄이 대형 Yagi를 통해 20m 및 40m 대역을 작동합니다.

Uda 박사의 원래 설계에서와 마찬가지로 Yagi는 최소 2개의 기생 요소와 평행하고 동일 평면에 있는 단일 구동 요소로 구성됩니다. 최소 설계는 구동 요소 "뒤"(무선 신호의 방향을 기준으로)에 위치한 단일 반사 요소와 구동 요소 앞에 있는 단일 디렉터 요소입니다. 실제 안테나에는 여러 개의 디렉터가 있을 가능성이 높으며, 디렉터가 많을수록 방향성이 더 촘촘해지고 이득은 적어도 어느 정도 높아집니다.