Логопериодическая антенна — это широкополосная антенна, принцип работы которой основан на резонансе и логопериодической структуре. В этой статье вы также познакомитесь с логопериодическими антеннами с трех сторон: история, принцип работы и преимущества логопериодических антенн.

История логопериодических антенн

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

Логопериодическая антенна была впервые изобретена в 1957 году американскими инженерами Дуайтом Исбеллом и Рэймондом ДюАмелем. Проводя исследования в Bell Labs, они спроектировали широкополосную антенну, способную охватывать несколько диапазонов частот. Эта структура антенны использует логопериодическую геометрию, что обеспечивает ей схожие характеристики излучения во всем диапазоне частот.

В последующие десятилетия логопериодические антенны широко использовались и изучались. Они используются в таких областях, как беспроводная связь, прием телевидения и радио, радиолокационные системы, радиоизмерения и научные исследования. Широкополосные характеристики логопериодических антенн позволяют им охватывать несколько диапазонов частот, что снижает необходимость переключения частот и замены антенн, а также повышает гибкость и эффективность системы.

Принцип работы логопериодической антенны основан на ее особой структуре. Она состоит из ряда чередующихся металлических пластин, каждая из которых увеличивается в длине и расстоянии друг от друга в соответствии с логарифмическим периодом. Такая структура заставляет антенну производить разности фаз на разных частотах, тем самым достигая широкополосного излучения.

С развитием технологий улучшились методы проектирования и производства логопериодических антенн. Современные логопериодические антенны используют передовые материалы и производственные процессы для улучшения характеристик и надежности антенны.

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 листами логопериодические антенны могут работать в нескольких диапазонах резонансных частот.

2. Разность фаз: логопериодическое отношение длины металлической части и расстояния между ними логопериодической антенны заставляет каждую металлическую часть производить разность фаз на разных частотах. Эта разность фаз приводит к резонансному поведению антенны на разных частотах, тем самым обеспечивая широкополосную работу. Более короткие куски металла действуют на более высоких частотах, в то время как более длинные куски металла действуют на более низких частотах.

3. Сканирование луча: структура логопериодической антенны делает ее с различными характеристиками излучения на разных частотах. При изменении частоты направление излучения и ширина луча антенны также изменяются. Это означает, что логопериодические антенны могут сканировать и настраивать лучи в широком диапазоне частот.

Преимущества логопериодических антенн

1. Широкополосные характеристики: логопериодическая антенна — это широкополосная антенна, которая может охватывать несколько частотных диапазонов. Ее логопериодическая структура позволяет антенне иметь схожие характеристики излучения во всем диапазоне частот, устраняя необходимость переключения частоты или замены антенны, повышая гибкость и эффективность системы.

2. Высокая эффективность усиления и излучения: логопериодические антенны обычно имеют высокую эффективность усиления и излучения. Их структура допускает резонанс в нескольких частотных диапазонах, обеспечивая сильные возможности излучения и приема.

3. Управление направленностью: логопериодические антенны обычно направленные, то есть они имеют более сильные возможности излучения или приема в определенных направлениях. Это делает логопериодические антенны подходящими для приложений, требующих определенной 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 может быть уменьшено. Это помогает снизить стоимость системы, уменьшить сложность и повысить надежность.

5. Помехоустойчивость: логопериодическая антенна имеет хорошие помехоустойчивые характеристики в широком диапазоне частот. Ее структура позволяет антенне лучше отфильтровывать нежелательные частотные сигналы и повышать устойчивость системы к помехам.

Короче говоря, путем точного проектирования длины и расстояния между металлическими листами логопериодическая антенна может работать в нескольких резонансных частотных диапазонах с широкополосными характеристиками, высокой эффективностью усиления и излучения, управлением направленностью, упрощенной конструкцией системы и антиинтерференционными преимуществами. Это делает логопериодические антенны широко используемыми в беспроводной связи, радиолокации, научных исследованиях и других областях.