Логопериодическая антенна — это широкополосная антенна, принцип работы которой основан на резонансе и логопериодической структуре. В этой статье мы также познакомим вас с логопериодическими антеннами с трёх сторон: истории, принципа работы и преимуществ.

История логопериодических антенн

Логопериодическая антенна — широкополосная антенна, конструкция которой основана на логопериодической структуре. История логопериодических антенн восходит к 1950-м годам.

Логопериодическая антенна была изобретена в 1957 году американскими инженерами Дуайтом Исбеллом и Рэймондом Дюамелем. Проводя исследования в лабораториях Белла, они разработали широкополосную антенну, способную охватывать несколько диапазонов частот. Эта антенна имеет логопериодическую геометрию, что обеспечивает ей одинаковые характеристики излучения во всем диапазоне частот.

В последующие десятилетия логопериодические антенны широко применялись и изучались. Они нашли применение в таких областях, как беспроводная связь, приём теле- и радиосигналов, радиолокация, радиоизмерения и научные исследования. Широкополосные характеристики логопериодических антенн позволяют им охватывать несколько диапазонов частот, уменьшая необходимость переключения частот и замены антенн, а также повышая гибкость и эффективность системы.

Принцип работы логопериодической антенны основан на её особой конструкции. Она состоит из ряда чередующихся металлических пластин, длина и расстояние между которыми увеличиваются в соответствии с логарифмическим периодом. Такая структура позволяет антенне создавать разность фаз на разных частотах, обеспечивая широкополосное излучение.

По мере развития технологий конструкция и методы производства логопериодических антенн совершенствовались. Современные логопериодические антенны используют передовые материалы и производственные процессы для повышения эффективности и надежности антенн.

Принцип его работы можно кратко описать следующим образом:

1. Принцип резонанса: конструкция логопериодической антенны основана на принципе резонанса. На определённой частоте структура антенны образует резонансную петлю, что позволяет антенне эффективно принимать и излучать электромагнитные волны. Благодаря точному расчету длины и расстояния между металлическими пластинами логопериодические антенны могут работать в нескольких резонансных диапазонах частот.

2. Разность фаз: логопериодическое соотношение длины металлических элементов и расстояния между ними в логопериодической антенне приводит к тому, что каждый металлический элемент создаёт разность фаз на разных частотах. Эта разность фаз приводит к резонансному поведению антенны на разных частотах, обеспечивая широкополосный режим работы. Более короткие металлические элементы работают на более высоких частотах, а более длинные – на более низких.

3. Сканирование луча: структура логопериодической антенны обуславливает различные характеристики её излучения на разных частотах. С изменением частоты меняются также направление излучения и ширина луча антенны. Это означает, что логопериодические антенны могут сканировать и корректировать луч в широком диапазоне частот.

Преимущества логопериодических антенн

1. Широкополосные характеристики: Логопериодическая антенна — это широкополосная антенна, способная охватывать несколько частотных диапазонов. Благодаря своей логопериодической структуре антенна имеет одинаковые характеристики излучения во всем диапазоне частот, что исключает необходимость переключения частоты или замены антенны, повышая гибкость и эффективность системы.

2. Высокая эффективность усиления и излучения: логопериодические антенны обычно обладают высокой эффективностью усиления и излучения. Их структура допускает резонанс в нескольких частотных диапазонах, обеспечивая высокие характеристики излучения и приёма.

3. Управление направленностью: логопериодические антенны обычно являются направленными, то есть обладают более высокой способностью излучения или приёма в определённых направлениях. Это делает логопериодические антенны подходящими для приложений, требующих определённой направленности излучения, таких как связь, радиолокация и т. д.

4. Упрощение конструкции системы: поскольку логопериодические антенны могут охватывать широкий диапазон частот, конструкция системы может быть упрощена, а количество антенн — сокращено. Это способствует снижению стоимости системы, снижению её сложности и повышению надёжности.

5. Помехоустойчивость: Логопериодическая антенна обладает хорошими помехоустойчивыми характеристиками в широком диапазоне частот. Её конструкция позволяет антенне лучше фильтровать нежелательные частотные сигналы и повышать помехоустойчивость системы.

Короче говоря, благодаря точному расчету длины и расстояния между металлическими листами логопериодическая антенна может работать в нескольких резонансных диапазонах частот, обладая широким диапазоном частот, высокой эффективностью усиления и излучения, управляемой направленностью, упрощенной конструкцией системы и помехоустойчивостью. Это обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики логарифмически периодических антенн. Это обеспечивает широкое применение логарифмически периодических антенн в беспроводной связи, радиолокации, научных исследованиях и других областях.