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Logarithmisch- Periodische Antenne

Strahlrichtung
Speiseleitung

Bild 1: Aufbau einer LPDA

Strahlrichtung
Speiseleitung

Bild 1: Aufbau einer LPDA

Als Logarithmisch- periodische Antennen bezeichnet man eine Form von Breitbandantennen, die für praktisch beliebig große Frequenzbandbreiten konstruiert werden können. Logarithmisch- periodische Antennen bestehen aus einem System von gespeisten Elementen (Dipolen), die durch eine überkreuzte Doppelleitung miteinander verbunden sind. Deshalb wird manchmal auch der Name Logarithmisch- periodische Dipol-Antenne (LPDA) verwendet. Im Sendefall breitet sich die Welle zunächst praktisch strahlungsfrei auf der Erregerleitung aus. Die angeschlossenen, bezogen auf die momentane Betriebswellenlänge viel zu kurzen Dipole wirken lediglich als kapazitive Belastung. Erst wenn die Dipole in die Größenordnung von einem Drittel der Wellenlänge kommen, beginnt die Abstrahlung, an der dann mehrere einander folgende Dipole beteiligt sind. Diese strahlungsaktive Zone wird durch den Dipol begrenzt, der etwa der Hälfte der Wellenlänge entspricht. Alle folgenden längeren Dipole tragen nichts mehr zur Abstrahlung bei.

Der erreichbare Gewinn kann bis zu 10 dB bei einer sehr guten Rückdämpfung von bis zu 35 dB betragen. Der Fußpunktwiderstand beträgt je nach Konstruktion 50 bis 120 Ω.

Bild 2: LPDA für 1030 und 1060 MHz: Strahlerelement einer IFF-Antenne

Bild 2: LPDA für 1030 und 1060 MHz: Strahlerelement einer IFF-Antenne

Die elektrischen Eigenschaften solcher Antennen wiederholen sich periodisch mit dem Logarithmus der Frequenz. Diese periodischen Schwankungen von z.B. Gewinn und Fußpunktwiderstand können jedoch durch eine geeignete Dimensionierung innerhalb einer Periode so klein gehalten werden, dass man sie über das vorgesehene Frequenzintervall als näherungsweise konstant ansehen kann.

τ = L2 = L3 = … = Ln+1 τ = Stufungsfaktor
(1)



L1 L2 Ln
τ = R2 = R3 = … = Rn+1 L = Strahlerlänge
R = Strahlerabstand
(2)



R1 R2 Rn

Trotz der möglichen Bandbreiten ist der Einsatz in extrem breitbandigen Systemen (zum Beispiel: UWB-Radar) nur sehr eingeschränkt möglich, da einzelne Frequenzanteile ihr Phasenzentrum an unterschiedlichen Orten der Antenne haben. Somit entstehen für einzelne Frequenzanteile zusätzliche Phasendifferenzen die im Empfänger eine korrekte Wiederherstellung des ursprünglich gesendeten Signals verhindern.

Bild 3: Mit einem Simulationsprogramm errechnetes 3D-Antennendiagramm einer LPDA

Bild 3: Mit einem Simulationsprogramm errechnetes 3D-Antennendiagramm einer LPDA