Логарифмічна антена — це широкосмугова антена, принцип роботи якої базується на резонансі та логарифмічній структурі. У цій статті також буде розглянуто три аспекти логарифмічних антен: історія, принцип роботи та переваги логарифмічних антен.

Історія логарифмічно-періодичних антен

Логарифмічна антена — це широкосмугова антена, конструкція якої базується на логарифмічній структурі. Історія логарифмічних антен сягає 1950-х років.

Логарифмічно-періодична антена була вперше винайдена в 1957 році американськими інженерами Дуайтом Ісбеллом та Реймондом Дюхамелем. Під час проведення досліджень у Bell Labs вони розробили широкосмугову антену, здатну охоплювати кілька частотних діапазонів. Ця структура антени використовує логарифмічно-періодичну геометрію, що забезпечує їй подібні характеристики випромінювання у всьому діапазоні частот.

У наступні десятиліття логарифмічно-періодичні антени широко використовувалися та вивчалися. Вони використовуються в таких галузях, як бездротовий зв'язок, теле- та радіоприйом, радіолокаційні системи, радіовимірювання та наукові дослідження. Широкосмугові характеристики логарифмічно-періодичних антен дозволяють їм охоплювати кілька частотних діапазонів, зменшуючи потребу в перемиканні частоти та заміні антени, а також підвищуючи гнучкість та ефективність системи.

Принцип роботи логарифмічно-періодичної антени базується на її особливій структурі. Вона складається з серії металевих пластин, що чергуються, кожна з яких збільшується в довжині та на відстані між ними відповідно до логарифмічного періоду. Ця структура змушує антену створювати фазові різниці на різних частотах, тим самим досягаючи широкосмугового випромінювання.

З розвитком технологій удосконалювалися методи проектування та виготовлення логарифмічно-періодичних антен. Сучасні логарифмічно-періодічні антени використовують передові матеріали та виробничі процеси для покращення продуктивності та надійності антени.

Його принцип роботи можна коротко описати наступним чином

1. Принцип резонансу: Конструкція логарифмічно-періодичної антени базується на принципі резонансу. На певній частоті структура антени утворює резонансну петлю, що дозволяє антені ефективно приймати та випромінювати електромагнітні хвилі. Завдяки точному проектуванню довжини та відстані між металевими листами, логарифмічно-періодичні антени можуть працювати в кількох резонансних діапазонах частот.

2. Різниця фаз: Логарифмічне співвідношення довжини металевого елемента та відстані між логарифмічною антеною призводить до того, що кожен металевий елемент створює різницю фаз на різних частотах. Ця різниця фаз призводить до резонансної поведінки антени на різних частотах, що забезпечує роботу в широкому діапазоні. Коротші металеві елементи працюють на вищих частотах, тоді як довші металеві елементи працюють на нижчих частотах.

3. Сканування променя: Структура логарифмічно-періодичної антени забезпечує різні характеристики випромінювання на різних частотах. Зі зміною частоти також змінюється напрямок випромінювання та ширина променя антени. Це означає, що логарифмічно-періодичні антени можуть сканувати та регулювати промені в широкому діапазоні частот.

Переваги логарифмічно-періодичних антен

1. Широкосмугові характеристики: Логарифмічно-періодична антена — це широкосмугова антена, яка може охоплювати кілька частотних діапазонів. Її логарифмічно-періодична структура дозволяє антені мати подібні характеристики випромінювання у всьому діапазоні частот, що усуває необхідність перемикання частоти або заміни антени, підвищуючи гнучкість та ефективність системи.

2. Високий коефіцієнт посилення та ефективність випромінювання: Логарифмічно-періодичні антени зазвичай мають високий коефіцієнт посилення та ефективність випромінювання. Їхня структура дозволяє резонанс у кількох діапазонах частот, забезпечуючи сильне випромінювання та прийом.

3. Керування спрямованістю: Логарифмічно-періодичні антени зазвичай є спрямованими, тобто вони мають сильніші можливості випромінювання або прийому в певних напрямках. Це робить логарифмічно-періодичні антени придатними для застосувань, що вимагають певної спрямованості випромінювання, таких як зв'язок, радар тощо.

4. Спрощення проектування системи: Оскільки логарифмічно-періодичні антени можуть охоплювати широкий діапазон частот, проектування системи можна спростити, а кількість антен зменшити. Це допомагає знизити вартість системи, зменшити складність та підвищити надійність.

5. Захист від перешкод: Логарифмічно-періодична антена має хороші характеристики захисту від перешкод у широкому діапазоні частот. Її структура дозволяє антені краще фільтрувати небажані частотні сигнали та підвищувати стійкість системи до перешкод.

Коротше кажучи, завдяки точному проектуванню довжини та відстані між металевими листами, логарифмічно-періодична антена може працювати в кількох резонансних діапазонах частот, з широкосмуговими характеристиками, високим коефіцієнтом посилення та ефективністю випромінювання, контролем спрямованості, спрощеною системою проектування та перевагами в продуктивності, що запобігає перешкодам. Це робить логарифмічно-періодичні антени широко використовуваними в бездротовому зв'язку, радіолокації, наукових дослідженнях та інших галузях.