Логарифмически-периодическая антенна — это широкополосная антенна, принцип работы которой основан на резонансе и логарифмически-периодической структуре. В этой статье мы также познакомим вас с логарифмически-периодическими антеннами с трех точек зрения: история, принцип работы и преимущества логарифмически-периодических антенн.

История логопериодических антенн

Логарифмически-периодическая антенна — это широкополосная антенна, конструкция которой основана на логарифмически-периодической структуре. История логарифмически-периодических антенн восходит к 1950-м годам.

Логарифмически-периодическая антенна была впервые изобретена в 1957 году американскими инженерами Дуайтом Исбеллом и Раймондом Дюхамелем. Во время исследований в Bell Labs они разработали широкополосную антенну, способную охватывать несколько частотных диапазонов. В этой конструкции антенны используется логарифмически-периодическая геометрия, что обеспечивает ей схожие характеристики излучения во всем частотном диапазоне.

В последующие десятилетия логопериодические антенны получили широкое распространение и стали предметом исследований. Они применяются в таких областях, как беспроводная связь, прием теле- и радиосигналов, радиолокационные системы, радиоизмерения и научные исследования. Широкополосные характеристики логопериодических антенн позволяют им охватывать несколько частотных диапазонов, 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 конструкция приводит к возникновению фазовых сдвигов на разных частотах, обеспечивая тем самым широкополосное излучение.

По мере развития технологий совершенствовались методы проектирования и изготовления логопериодических антенн. В современных логопериодических антеннах используются передовые материалы и производственные процессы для повышения производительности и надежности.

Принцип его работы можно кратко описать следующим образом.

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

2. Разность фаз: логарифмически-периодическое соотношение длины и расстояния между металлическими элементами логарифмически-периодической антенны приводит к тому, что каждый металлический элемент создает разность фаз на разных частотах. Эта разность фаз приводит к резонансному поведению антенны на разных частотах, что обеспечивает широкополосную работу. Более короткие металлические элементы работают на более высоких частотах, а более длинные — на более низких.

3. Сканирование луча: Структура логопериодической антенны обуславливает различные характеристики излучения на разных частотах. С изменением частоты изменяется и 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: Логарифмически-периодическая антенна — это широкополосная антенна, способная охватывать несколько частотных диапазонов. Ее логарифмически-периодическая структура позволяет антенне иметь схожие характеристики излучения во всем частотном диапазоне, что исключает необходимость переключения частоты или замены антенны, повышая гибкость и эффективность системы.

2. Высокий коэффициент усиления и эффективность излучения: Логпериодические антенны обычно обладают высоким коэффициентом усиления и эффективностью излучения. Их структура позволяет осуществлять резонанс в нескольких частотных диапазонах, обеспечивая высокую эффективность излучения и приема.

3. Управление направленностью: логопериодические антенны обычно являются направленными, то есть обладают более сильным излучением или приемом в определенных направлениях. Это делает логопериодические антенны подходящими для применений, требующих определенной направленности излучения, таких как связь, радиолокация и т. д.

4. Упрощение конструкции системы: Поскольку логопериодические антенны могут охватывать широкий диапазон частот, конструкцию системы можно упростить и уменьшить количество антенн. Это помогает снизить стоимость системы, уменьшить ее сложность и повысить надежность.

5. Устойчивость к помехам: Логпериодическая антенна обладает хорошей устойчивостью к помехам в широком диапазоне частот. Ее структура позволяет антенне лучше отфильтровывать нежелательные частотные сигналы и повышать устойчивость системы к помехам.

Вкратце, благодаря точному проектированию длины и расстояния между металлическими пластинами, логарифмически-периодическая антенна может работать в нескольких резонансных диапазонах частот, обладая широкополосными характеристиками, высоким коэффициентом усиления и эффективностью излучения, возможностью управления направленностью, упрощенной конструкцией системы и помехоустойчивостью. Это делает логарифмически-периодические антенны широко используемыми в беспроводной связи, радиолокации, научных исследованиях и других областях.