Au point : l'antenne Yagi

Si vous avez levé les yeux au cours d'une promenade dans une rue de banlieue aux États-Unis dans les années 60 ou 70, vous aurez sans aucun doute remarqué une forêt d'antennes de télévision. Lorsque la télévision en direct était la seule option, les gens se sont donné beaucoup de mal pour capter les signaux, avec des antennes aux proportions parfois massives survolant les toits.

Les antennes extérieures ont pratiquement disparu au cours du dernier tiers du 20e siècle à mesure que les câblo-opérateurs sont devenus dominants, jetées au rebut comme des reliques disgracieuses d'une époque triste et révolue de choix limités et de mauvaise réception. Mais maintenant, les coupe-câbles bon marché comme le vôtre commencent à faire repousser cette forêt autrefois épaisse, cette fois en levant leurs antennes pour recevoir des programmes numériques en direct. De nombreuses nouvelles antennes font des déclarations scandaleuses sur leurs performances ou prétendent qu'elles sont conçues spécifiquement pour la TVHD. Bien sûr, tout cela n'a aucun sens en termes de marketing, car à l'époque comme aujourd'hui, presque toutes les antennes de télévision ne sont qu'une forme de conception Yagi classique. La physique de cette antenne est fascinante, tout comme l’histoire de son invention.

Ce qui allait devenir l'antenne Yagi a vu le jour au début des années 1920 dans le laboratoire du professeur Shintaro Uda de l'Université impériale de Tohoku à Sendai au Japon. Le Dr Uda travaillait dans la bande VHF et cherchait des moyens de rendre les antennes plus directionnelles. En expérimentant avec une antenne cadre résonnante, il a découvert que le fait de placer une boucle statique à proximité de l'antenne avait tendance à éloigner le signal d'un motif omnidirectionnel, presque comme si la boucle agissait comme un réflecteur.

Avec son collègue Hidetsugu Yagi, Uda a expérimenté différentes configurations. Ils ont finalement remplacé l'antenne cadre par un simple dipôle et ont ajouté des éléments supplémentaires, qu'ils ont appelés directeurs, sur une longue flèche pour façonner davantage le faisceau. Utilisant huit directeurs sur une perche en bois de 15 mètres montée sur le toit de leur laboratoire, Uda et Yagi ont pu communiquer sur une distance de 135 km à 68 MHz, ce qui n'était pas une mince affaire à l'époque.

Après avoir surnommé leur invention « l’antenne directionnelle du projecteur d’ondes », il était inévitable que l’antenne porte le nom de quelqu’un. La raison pour laquelle cela a été attribué uniquement au Dr Yagi est l'histoire d'une certaine trahison de la part de Yagi avec une touche de naïveté de la part d'Uda. Le Dr Uda a publié les premiers articles en japonais sur l'antenne, mais pour des raisons inconnues, le Dr Yagi a déposé une demande de brevet japonais et américain pour l'antenne sans aucune mention d'Uda. Le brevet japonais a été attribué à la société Marconi en Angleterre, tandis que le brevet américain a été attribué à RCA. Sans aucune mention d'Uda, et avec le Dr Yagi parcourant le monde anglophone pour discuter de « son » antenne lors de diverses conférences d'ingénierie radio, l'antenne est progressivement devenue simplement « l'antenne Yagi » ou le « réseau Yagi ».

Ironiquement, grâce aux rivalités entre les services et à une mentalité de silo au sein du Japon impérial, ce n'est que la capture d'un radar britannique installé lors de la bataille de Singapour en 1942 qui a introduit l'invention locale à l'armée japonaise. Les agents des renseignements japonais ne considéraient même pas « Yagi » comme un nom japonais : ils supposaient qu'il s'agissait simplement d'un mot codé inventé par les Britanniques.

Les principales caractéristiques de l'antenne Yagi-Uda sont une directivité élevée et un gain élevé. Étant donné que la longueur de chaque élément doit être proche d’une fraction de la longueur d’onde du signal, cela est plus pratique pour les fréquences plus élevées, généralement supérieures à 30 MHz. Cela ne veut pas dire qu'il ne peut pas être utilisé pour les longueurs d'onde plus longues : de nombreux jambons travaillent sur les bandes de 20 m et 40 m via un grand Yagi.

Comme dans la conception originale du Dr Uda, un Yagi se compose d'un seul élément entraîné parallèle et coplanaire avec au moins deux éléments parasites. Une conception minimale est un seul élément réflecteur situé « derrière » l’élément entraîné (par rapport à la direction du signal radio) et un seul élément directeur devant l’élément entraîné. Une antenne pratique est susceptible d'avoir plusieurs directeurs, plus il y en a, plus la directivité est étroite et plus le gain est élevé, au moins jusqu'à un certain point.