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Yagi-Antennen-Design: Formel & Parasitäre Elemente für präzise Leistung beherrschen

Eine Antenne sendet oder empfängt elektromagnetische Signale. Alle funkbasierten Geräte nutzen Antennen. Es gibt viele Typen: Richtantennen, Rundstrahler, Schlitzantennen, Yagi-Uda-Antennen. Dieser Artikel behandelt das Yagi-Antennen-Design und die Formel – für Verständnis und Selbstbau.

Was ist eine Yagi-Antenne?

Die Yagi-Uda-Antenne (nach Shintaro Uda und Hidetsugu Yagi) ist eine Richtantenne (nicht hemisphärisch!) für FM-Signale. Sie erreicht große Reichweiten: bis 5 km mit nur 1 W HF-Leistung. Trotz kompakter Bauform bietet sie hohen Gewinn (Gain).

Sie besteht aus einer Gruppe von Stäben – den **parasitären Elementen**: Reflektor (hinter dem Strahler), ein oder mehrere Direktoren (vor dem Strahler) und der dipolartige **Strahlerelement (Driven Element)**.

Die präzise Anordnung verleiht der Antenne ihr Richtdiagramm, das einer einzelnen Antenne fehlt.

Yagi-Antennen-Design: Formel & Parasitäre Elemente für präzise Leistung beherrschen

(Yagi-Uda-Antenne nahe einer Satellitenschüssel.)

Yagi-Antennen-Design-Formel

Physikalische Parameter beim Design: **Länge und Abstand der Stäbe** sind entscheidend.

Die Yagi-Antenne kann für verschiedene Frequenzen ausgelegt werden. Das Design für eine spezifische Frequenz erfolgt über Längen und Abstände in Wellenlängen (λ). Die Frequenz bestimmt Größe und Bandbreite.

Yagi-Antennen-Design: Formel & Parasitäre Elemente für präzise Leistung beherrschen

(Eine gut designte Antenne)

Der Reflektor

Hinter dem Strahler positioniert. Ca. **5 % länger** als das aktive Strahlerelement. Abstand Strahler–Reflektor: **0,1 λ bis 0,25 λ**. Abweichungen mindern die Leistung. Abstand hängt auch von Frequenz/Bandbreite-Verhältnis und Seitenloben-Anforderungen ab.

Wichtige Spezifikationen: Bandbreite, Gewinn (dB), Einspeiseimpedanz, Front-zu-Back-Verhältnis. Diese Werte dienen als Eingabe für Yagi-Antennen-Rechner.

Der Dipol (Strahlerelement)

In der Mitte des Strahlerelements liegt der **Einspeisepunkt (Feed Point)**. Hier treffen Sender- und Empfänger-Leitung (Koaxkabel) zusammen. Die Leitung überträgt HF-Leistung zum Strahler.

Manchmal **gefalteter Dipol (Folded Dipol)** → höhere Eingangsimpedanz (ca. 300 Ω). Resonanz bei elektrischer Länge ≈ λ/2.

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(Antennen-Icon-Set)

Der Direktor (Director)

Kürzestes Element. Ca. **5 % kürzer** als Strahler. Hauptzweck: Empfang elektromagnetischer Felder im Nahfeld, Erhöhung von Richtwirkung und Gain. Resonanzfrequenz höher als Strahler.

Mehrere Direktoren möglich. Abstand zwischen Direktoren: **0,1 λ bis 0,5 λ**.

Wichtig: **Nicht die Anzahl der Direktoren bestimmt den Gain, sondern die Gesamtlänge des Antennenarrays (Boom-Länge).**

Beispiel für 200 MHz (sehr hochfrequent): Näherungswerte aus Yagi-Rechner:

Yagi-Antennen-Design: Formel & Parasitäre Elemente für präzise Leistung beherrschen

(Antennensammlung)

Yagi-Antennen-Design-Software

Hilfreiche Tools: **Yagi Designer 2.0** und **MS-DOS Antenna Maker**.

Yagi-Antennen-Design: Formel & Parasitäre Elemente für präzise Leistung beherrschen

(Ein Sender)

Yagi-Antenne designen (Praxisbeispiel)

Beispiel: 300 MHz, ein Direktor. Manuelle Berechnung (Integralgleichung) oder Software. Software benötigt initiale Optimierung (Startwerte).

v = 180.000.000 m/s (Ausbreitungsgeschwindigkeit im Leiter), f = 300 MHz → λ = v/f ≈ 0,6 m.

Startwerte für Software: Reflektor 0,495 λ, Dipol 0,473 λ, Direktor 0,440 λ, Abstand Reflektor-Dipol 0,125 λ.

Software/Rechner ermittelt optimale Elementlängen. Genauigkeit der Maße entscheidend für Leistung.

Selbstbau mit Aluminiumrohren möglich – bei korrekten Maßen funktioniert es hervorragend.

Yagi-Antennen-Design: Formel & Parasitäre Elemente für präzise Leistung beherrschen

(Antenne mit mehr als einem Direktor.)

Yagi-Antennen-Anwendungen

Zusammenfassung

Die Yagi-Uda-Antenne ist eine der besten und meistgenutzten Antennen – klein, effizient, in Haushalten und Büros verbreitet.

Hoffentlich hat dieser Artikel Ihr Antennenwissen erweitert. Weitere Artikel auf unserer Website. Bei Fragen: Kontaktieren Sie uns!

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