Antennes : qui a inventé l'antenne Yagi ? Yagi ou Uda
Qui a inventé l’antenne “Yagi”? Cette antenne qui a fait le tour du monde et dont les applications sont presque illimitées. Cette antenne qui équipe presque tous les foyers du monde entier, là où la télévision terrestre est disponible. Celle qui, aussi, équipe presque toutes les stations radioamateurs fonctionnant des HF aux SHF. Histoire(s)…
Ondes Magazine N°27, août 2006
L’antenne Yagi-Uda, composée d’un élément radiateur, d’un réflecteur et d’un ou plusieurs directeurs (ou éléments parasites), fut d’abord décrite par Shintaro Uda, alors professeur à l’Université de Tohuku, au Japon, en 1926. Un de ses collègues, le professeur Hidetsugu Yagi, qui avait semble-t-il largement contribué au développement de l’antenne, en fit une description plus détaillée, en langue anglaise, en juin 1928, dans les IRE Proceedings. Si cette antenne ô combien performante est le fruit d’une étroite collaboration entre les deux professeurs, on la nomme “Yagi” depuis la publication de cet article dans les hautes sphères de l’électronique américaine.
Photo : Hidetsugu YAGI (Osaka 1886—Tokyo 1976), tenant l’une des toutes premières antennes Yagi-Uda.
De nombreuses versions de l’histoire circulent, comme celle qui raconte que Shintaro Uda était un élève de Hidetsugu Yagi et que ce dernier lui aurait volé son invention ; ou celle où l’on raconte que les deux collègues se seraient fâchés suite à un dilemme sur la conception de l’antenne et que Yagi aurait pris la clef des champs avec force formules et plans sous les bras… Il n’en est rien, si l’on s’aventure à chercher l’information historique à la source, ce que nous avons fait.
Du coup, même si le patronyme du professeur Yagi nous vient en priorité à l’esprit, il faut s’accorder à penser qu’il s’agit bien d’une œuvre collective, et non le fruit d’un seul individu. C’est pourquoi nous nommerons le dispositif “l’antenne Yagi-Uda”.
L’invention d’un tel aérien tombait à point nommé, au moment où les ondes courtes étaient en pleine effervescence et que l’avènement des tubes électroniques avait permis l’émission de signaux RF à des fréquences toujours plus élevées et avec une stabilité améliorée. Dès lors, l’antenne Yagi-Uda connut un développement considérable à travers le monde entier, ses applications allant de l’émission d’amateur à la réception de la télévision, en passant par de nombreuses applications commerciales et militaires.
Dans le concept originel, un élément radiateur —habituellement un dipôle demi onde— est connecté à l’émetteur-récepteur au moyen d’un câble coaxial. À proximité, un élément réflecteur est placé à l’arrière du radiateur. Sa longueur est légèrement supérieure, de l’ordre de cinq pour-cent, à celle du radiateur. Devant, un ou plusieurs éléments directeurs sont judicieusement placés pour diriger les signaux (en émission) ou pour en tirer la substantielle moelle (en réception). L’interaction entre les trois sortes d’éléments conduit à orienter le rayonnement HF dans une direction donnée (vers l’avant) avec un gain variable suivant la configuration de l’antenne (espacement entre les éléments, nombre d’éléments directeurs). Ainsi, en émission, le signal appliqué à l’antenne est multiplié dans la direction de rayonnement de l’antenne. En réception, c’est l’inverse qui se produit, le signal capté étant multiplié avant d’atteindre le dipôle. (Ndlr—d’où, également, le nom de “beam”, qui signifie “rayon” en langue anglaise).
L’antenne Yagi-Uda offre une bande-passante relativement faible compte tenu de sa capacité à fournir un gain X dans une direction spécifique. De plus, cette antenne ne convient pas pour la radiodiffusion en ondes courtes avec des puissances très élevées, car celles-ci provoquent un effet de corona (1) sur le système, à moins d’utiliser des éléments de très fort diamètre, alors difficiles à mettre en œuvre mécaniquement. En réception, en revanche, la Yagi-Uda reste une excellente antenne.
Pour conclure sur l’historique de l’antenne, notons qu’un brevet fut déposé en 1932 par le professeur Yagi, aux Etats-Unis. Ce brevet fut assigné à la compagnie RCA qui assura le développement de l’antenne à travers le monde. C’est ainsi que les premières antennes de réception de télévision furent produites vers la fin des années 1930, tandis que les militaires l’ont adapté à leurs besoins entre 1940 et 1950, seconde guerre mondiale oblige. Aujourd’hui, les applications des antennes Yagi-Uda se limitent le plus souvent à des fréquences inférieures à quelques gigahertz. Ce qui n’est déjà pas si mal, vu le nombre d’utilisateurs.
Ingénieur en électrotechnique, Hidetsugu Yagi est entré à l’université impériale de Tokyo en 1909. Il a poursuivi ses études en Grande-Bretagne, en Allemagne et aux Etats-Unis dès 1913. De retour au Japon en 1916, il devient professeur et enseigne son savoir sur les ondes courtes et la radio en général à Tokyo.Il publie différents articles sur ses recherches, jusqu’au moment où il collabore avec Shintaro Uda et découvre que l’on peut orienter les ondes radioélectriques émises par une antenne dipôle en plaçant un réflecteur à l’arrière de celui-ci et un ou plusieurs directeurs devant. Ses études montrent qu’en jouant sur le nombre et l’espacement des éléments, le gain du signal peut être augmenté. Yagi devient directeur des sciences industrielles de l’université de Tokyo en 1935, directeur général de l’institut de technologie en 1942 et, en 1944, directeur général de l’université impériale d’Osaka. Hidetsugu Yagi est décédé en 1976.
Note 1 : voir ici l’effet de corona
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