Введение третьего элемента — директора — позволяет на 3 дБ увеличить усиление антенны по сравнению с двухэлементной антенной. Однако, чтобы получить эту ощутимую добавку в усилении антенны, необходимо провести более тщательное проектирование антенны.
Опыт показывает, что длина рефлектора должна быть на 5% больше, а директора на 5% меньше длины вибратора. Размер вибратора выбирается в соответствии со значением коэффициента укорочения K, зависящего от отношения λ/d (см. график на рис. 2.79).
Наибольшее значение усиления получаем, если расстояние R—W выбрано в пределах 0,12...0,15λ. Однако при таких расстояниях входное сопротивление антенны мало и антенна имеет малую полосу рабочих частот. Увеличение расстояния между рефлектором и вибратором до 0,2...0,3λ, повышает входное сопротивление антенны ценой незначительного уменьшения усиления. Чаще всего используется расстояние R—W, равное 0,25λ, при котором рефлектор мало влияет на входное сопротивление антенны. Вместо одного рефлектора, точнее, вместо одноэлементного рефлектора можно использовать рефлектор, выполненный из нескольких элементов, расположенных параллельно основному рефлектору и лежащих выше и ниже его. Это не приводит к дальнейшему росту усиления, но зато значительно уменьшает уровень излучения антенны в задних направлениях (не только строго назад, но и в небольшой угловой окрестности, примыкающей к данной области).
Каким образом влияют на параметры антенны длина директора и расстояние между директором и вибратором, показано на рис. 6.5. Из графика, приведенного на рис. 6.5а, следует, что максимальное усиление антенны (G = 6,8 дБ) получается, если директор выполнить-длиной 0,45λ и расположить его на расстоянии 0,2λ от вибратора, т. е. если расстояние W—D равно 0,2λ.
Из графиков, приведенных на рис. 6.5б, следует, что при укорочении директора до 0,4λ можно получить большое значение входного сопротивления антенны.
Компромиссным решением является выбор расстояния между вибратором и директором, равного 0,2λ и длины директора, равной 0,4λ. При этих параметрах антенна имеет усиление G = 5,4 дБ и входное сопротивление 60 Ом. Такой выбор позволяет при петлевом вибраторе (с сопротивлением 240 Ом) использовать для питания антенны коаксиальный кабель с симметрирующим устройством.
Существует противоречие между оптимальным согласованием и максимальным усилением трехэлементной антенны. Внесение реактивной составляющей за счет незначительного удлинения элементов антенны несколько увеличивает усиление антенны, но ухудшает согласование (рис. 6.5в).
Размеры некоторых типов антенн Уда—Яги приведены в табл. 6.3. Диаграммы направленности антенн приведены на рис. 6.8.