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Antenna log-periodica a dipolo

direzione di irradiazione
alimentatore

Figura 1: Progetto di un’antenna log-periodica

direzione di irradiazione
alimentatore

Figura 1: Progetto di un’antenna log-periodica

Antenna log-periodica a dipolo

Un’antenna log-periodica a dipolo (LPDA, log-periodic dipole antenna) è un’antenna a banda larga a fascio stretto i cui valori di impedenza e le caratteristiche di radiazione si ripetono regolarmente secondo una funzione logaritmica della frequenza dell’oscillazione che eccita l’antenna. Le antenne logoperiodiche sono array e comprendono un sistema di elementi alimentati collegati da una linea bifilare intrecciata (Figura 1). Gli elementi radianti (dipoli) hanno lunghezze diverse, il che consente di ottenere la natura a banda larga dell’antenna. Nella modalità di trasmissione, l’onda si propaga dapprima lungo l’antenna con una radiazione quasi nulla. Mentre l’onda raggiunge i dipoli, la cui lunghezza è piccola rispetto alla metà della lunghezza d’onda, questi dipoli funzionano come un carico capacitivo. La radiazione inizia quando l’oscillazione di eccitazione raggiunge i dipoli di dimensioni pari a un terzo della lunghezza d’onda. La radiazione è sostenuta anche da alcuni dipoli successivi e termina in corrispondenza di un dipolo di dimensioni pari a circa metà della lunghezza d’onda. I dipoli successivi più lunghi non contribuiscono più alla radiazione.

Il guadagno di un’antenna di questo tipo può raggiungere i 10 dB con un livello di lobo posteriore molto basso (fino a 35 dB). L’impedenza di ingresso varia da 50 a 120 ohm, a seconda del progetto.

Figura 2: Foto di una piccola antenna log-periodica per 1030 MHz e 1090 MHz: radiatore di un’antenna per interrogatori radar.

Figura 2: Foto di una piccola antenna log-periodica per 1030 MHz e 1090 MHz: radiatore di un’antenna per interrogatori radar.

Le proprietà elettriche di un’antenna di questo tipo hanno valori ripetitivi il cui carattere di variazione corrisponde a una funzione logaritmica della frequenza. Le variazioni periodiche di parametri quali, ad esempio, il guadagno e l’impedenza d’ingresso, possono essere ridotte a tal punto dalla selezione degli elementi di progetto dell’antenna da poter essere considerate costanti nell’intervallo di frequenze desiderato.

(1)

  • τ = moltiplicatore di scala
  • L = lunghezza del radiatore

(2)

  •  
  • R = distanza tra i radiatori

Nonostante la capacità di banda larga, le possibilità di utilizzare tali antenne nei radar che operano con segnali a banda ultralarga sono limitate. Il motivo è che ogni componente di frequenza avrà il proprio centro di fase. Se c’è una grande differenza tra le frequenze nello spettro del segnale, la distanza tra i centri di fase corrispondenti a frequenze molto distanti può essere significativa. Questo porterà a un’ulteriore sovrapposizione di fase delle componenti del segnale a queste frequenze e impedirà la corretta elaborazione del segnale nel ricevitore.

Figura 3: Diagramma direzionale tridimensionale di un’antenna log-periodica ottenuta con il metodo computazionale

Figura 3: Diagramma direzionale tridimensionale di un’antenna log-periodica ottenuta con il metodo computazionale