Логарифмическая периодическая дипольная антенна
Рисунок 1. Конструкция логопериодической антенны
Логарифмическая периодическая дипольная антенна
Логарифмическая периодическая (логопериодическая) дипольная антенна (LPDA, log-periodic dipole antenna) — это широкополосная антенна с узким лучом, значения импеданса и характеристик излучения которой регулярно повторяются в соответствии с логарифмической функцией частоты возбуждающего антенну колебания. Логопериодические антенны представляют собой решетки и включают в себя систему запитываемых элементов, соединенных между собой витой двухпроводной линией (Рисунок 1). Излучающие элементы (диполи) имеют разную длину, чем достигается широкополосность антенны. В режиме передачи волна сначала распространяется вдоль антенны практически без излучения. Пока волна достигает диполей, длина которых мала в сравнении с половиной длины волны, эти диполи работают как емкостная нагрузка. Излучение начинается, когда возбуждающее колебание достигает диполей, размер которых равен одной трети длины волны. Излучение поддерживается также несколькими следующими диполями и заканчивается на диполе, длина которого примерно равна половине длины волны. Последующие более длинные диполи вклад в излучение уже не вносят.
Коэффициент усиления такой антенны может достигать 10 дБ при очень малом уровне заднего лепестка (до −35 дБ). Входное сопротивление составляет от 50 до 120 Ом в зависимости от конструкции.
Рисунок 2. Фото небольшой логопериодической антенны для частот 1030 МГц и 1090 МГц: излучатель антенны радиолокационного запросчика
Рисунок 2. Фото небольшой логопериодической антенны для частот 1030 МГц и 1090 МГц: излучатель антенны радиолокационного запросчика
Электрические свойства такой антенны имеют повторяющиеся значения, характер изменения которых соответствует логарифмической функции частоты. Периодические изменения таких параметров как, например, коэффициент усиления и входное сопротивление, могут быть настолько уменьшены за счет подбора элементов конструкции антенны, что могут считаться постоянными в пределах требуемого диапазона частот.
(1)
- τ = множитель масштаба
- L = длина излучателя
(2)
- R = расстояние до излучателя
Несмотря на широкополосность, возможности использования таких антенн в радиолокаторах, работающих со сверхширокополсными сигналами, ограничены. Причиной этому является то, что каждая частотная составляющая будет иметь свой фазовый центр. При большой разнице между частотами в спектре сигнала расстояние между фазовыми центрами, соответсвующими далеко отстоящим друг от друга частотам, может быть значительным. Это будет приводить к возникновению дополнительного фазового набега составляющих сигнала на этих частотах и препятствовать корректной обработке сигнала в приемнике.
Рисунок 3. Трехмерная диаграмма направленности логопериодической антенны, полученная расчетным способом