| Часть серии по |
| Антенны |
|---|
 |
Логопериодическая антенна ( LP ), также известная как лог-периодический массив или логопериодическая антенны , является многоэлементной, направленной антенной предназначена для работы в широкую полосе частот . Его изобрел Джон Данлави в 1952 году.
Наиболее распространенной формой логопериодической антенны является логопериодическая дипольная решетка или LPDA . LPDA состоит из ряда полуволновых дипольных управляемых элементов постепенно увеличивающейся длины, каждый из которых состоит из пары металлических стержней. Диполи установлены близко друг к другу в линию, подключенную параллельно к линии питания с чередующейся фазой . Электрически он имитирует серию из двух или трехэлементных антенн Яги, соединенных вместе, каждая из которых настроена на разную частоту.
LPDA антенны выглядят несколько похожи на Yagi антенны, в том , что оба они состоят из стержневых элементов дипольных , установленных в линии вдоль стрелы поддержки, но они работают по - разному. Добавление элементов в Yagi увеличивает его направленность или усиление , а добавление элементов в LPDA увеличивает его частотную характеристику или полосу пропускания .
Одно из крупных применений LPDA - это наземные телевизионные антенны на крыше , поскольку они должны иметь большую полосу пропускания, чтобы покрывать широкие телевизионные диапазоны примерно 54–88 и 174–216 МГц в ОВЧ и 470–890 МГц в УВЧ, а также с высоким коэффициентом усиления. для адекватного внешнего приема. Одна широко используемая конструкция для приема телевидения объединила Yagi для приема UHF перед большим LPDA для VHF.
Основная концепция [ править ]
ПДСХР обычно состоит из ряда полуволны дипольных «элементов» каждая из которых состоит из пары металлических стержней, расположенных вдоль опорной штанги , лежащей вдоль оси антенны. Элементы расположены с интервалами в соответствии с логарифмической функцией частоты , известной как d или сигма . Последовательные элементы постепенно уменьшаются в длине вдоль стрелы. Связь между длинами - это функция, известная как тау . Сигма и тау - ключевые элементы дизайна LPDA. [1] [2] диаграмма направленности антенны является однонаправленной, с главным лепесткомпо оси стрелы, с конца с наиболее короткими элементами. Каждый дипольный элемент резонирует на длине волны, примерно равной удвоенной длине волны . Полоса пропускания антенны, диапазон частот, в котором она имеет максимальное усиление , примерно находится между резонансными частотами самого длинного и самого короткого элемента.
Каждый элемент в антенне LPDA является ведомым элементом , то есть электрически подключенным к фидерной линии . Параллельно провод линии передачи , как правило , проходит вдоль центральной штанги, а каждый последующий элемент соединен в противоположной фазе к нему. Линию подачи можно часто увидеть зигзагообразно пересекающей опорную стрелу, удерживающую элементы. [2] Другой распространенный метод строительства - использование двух параллельных центральных опорных стрел, которые также действуют как линия передачи, устанавливая диполи на альтернативных стрелах. Другие формы логопериодической конструкции заменяют диполи самой линией передачи, образуя логопериодическую зигзагообразную антенну. [3]Также существует множество других форм, использующих провод передачи в качестве активного элемента. [4]
Яги и конструкция LPDA очень похожи на первый взгляд, так как они оба состоят из нескольких дипольных элементов установлены вдоль стрелы поддержки. Однако Yagi имеет только один ведомый элемент, подключенный к линии передачи, обычно второй с задней стороны массива, остальные элементы являются паразитными . Антенна Yagi отличается от LPDA очень узкой полосой пропускания.
В общих чертах, на любой заданной частоте логопериодическая конструкция работает примерно так же, как трехэлементная антенна Яги; дипольный элемент, наиболее близкий к резонансному на рабочей частоте, действует как ведомый элемент, причем два соседних элемента с каждой стороны в качестве директора и отражателя для увеличения усиления, более короткий элемент спереди действует как директор, а более длинный элемент позади - как отражатель. . Однако система несколько сложнее, и все элементы в той или иной степени вносят свой вклад, поэтому усиление для любой заданной частоты выше, чем у Яги той же размерности, что и у любой одной секции логопериодической системы. Однако яги с тем же числом элементов, что и логопериодический, имел бы далекоболее высокое усиление, так как все эти элементы улучшают усиление одного ведомого элемента. При использовании в качестве телевизионной антенны было принято комбинировать логопериодическую конструкцию для УКВ с Яги для УВЧ, причем обе половины были примерно одинакового размера. Это привело к гораздо большему усилению для УВЧ, обычно порядка 10–14 дБ на стороне Яги и 6,5 дБ для логопериодической. [5] Но это дополнительное усиление в любом случае было необходимо для того, чтобы компенсировать ряд проблем с сигналами УВЧ .
Следует строго отметить, что логопериодическая форма, согласно определению IEEE, [6] [7] не согласуется с широкополосным свойством для антенн. [8] [9] Широкополосность логопериодических антенн проистекает из их самоподобия . Планарная логопериодическая антенна также может быть сделана самоподобной , например, в виде логарифмических спиральных антенн (которые не классифицируются как логопериодические сами по себе, но относятся к частотно-независимым антеннам , которые также являются самоподобными) или логопериодической зубчатой конструкцией. . Ю. Мусиаке обнаружил для того, что он назвал «простейшей самокомплементарной планарной антенной», импеданс точки возбуждения η0 /2= 188,4 Ом на частотах в пределах его полосы пропускания. [10] [11] [12]
История [ править ]
Логопериодическая антенна была изобретена Джоном Данлави в 1952 году, когда он работал на ВВС США, но ей не приписали ее из-за ее «секретной» классификации. [13] Университет штата Иллинойс в Урбана-Шампань запатентовал антенны Isbell и Мейс-кабинке и лицензию на дизайн , как пакет исключительно для JFD электроники в Нью - Йорке. Channel Master и Blonder Tongue Labs проигнорировали патенты и выпустили широкий спектр антенн на основе этой конструкции. Судебные иски по поводу патента на антенну, утраченного UI Foundation, превратились в Доктрину светловолосого языка 1971 года. [14] Этот прецедент регулирует патентные споры. [ необходима цитата ]
Антенны коротковолнового вещания [ править ]
Логопериодический сигнал обычно используется в качестве передающей антенны на мощных коротковолновых радиовещательных станциях [15] , поскольку его широкая полоса пропускания позволяет одной антенне передавать на частотах в нескольких диапазонах . Использована логопериодическая зигзагообразная конструкция до 16 секций. Эти большие антенны обычно рассчитаны на покрытие от 6 до 26 МГц, но были созданы еще более крупные антенны, работающие на низких частотах до 2 МГц. Доступны номинальные мощности до 500 кВт. Вместо того, чтобы элементы приводились в движение параллельно и прикреплялись к центральной линии передачи, элементы приводились в движение последовательно, при этом смежные элементы соединялись по внешним краям. Показанная здесь антенна будет иметь усиление около 14 дБи . Антенная решеткасостоящий из двух таких антенн, расположенных одна над другой и возбуждаемых синфазно, имеет коэффициент усиления до 17 дБи. Будучи логопериодическими, основные характеристики антенны ( диаграмма направленности , усиление, импеданс возбуждающей точки ) практически постоянны во всем диапазоне частот, при этом соответствие с фидерной линией 300 Ом обеспечивает коэффициент стоячей волны лучше, чем 2: 1 по сравнению с этим. классифицировать.
Ссылки [ править ]
- ^ Лог-периодическая дипольная матрица "
- ^ a b «Логопериодическая дипольная матрица (LPDA)» . www.ewh.ieee.org .
- ^ " Логопериодическая зигзагообразная антенна" , Патент США 3355740
- ^ Фотоархив антенн , Исторический архив Иллинойса
- ^ Дэвидсон, Дэвид (2010). Вычислительная электромагнетизм для ВЧ и СВЧ техники . Издательство Кембриджского университета. п. 178. ISBN 9781139492812.
- ^ « Логопериодическая антенна. Любая антенна из класса, имеющая такую конструктивную геометрию, что ее импеданс и характеристики излучения периодически повторяются как логарифм частоты». (см . Новый Стандартный словарь терминов по электротехнике и электронике IEEE, 1993 ⓒ IEEE.)
- ^ « Логопериодическая антенна. Любая антенна из класса, имеющая такую конструктивную геометрию, что ее импеданс и характеристики излучения периодически повторяются как логарифм частоты». (см. Благодарности и сноску на стр. 1), Самодополняемые антенны ― Принцип самодополнимости для постоянного импеданса - Ю. Мусиаке, Springer-Verlag London Ltd., Лондон, 1996 г.
- ^ Ю. Mushiake, «антеннапостоянным сопротивлением», Ж. IECE Япония , 48, 4, стр. 580-584, апрель 1965 г. (на японском языке)
- ^ «Y. Mushiake, Логопериодическая структура не обеспечивает широкополосность антенн». J. IEE Japan , 69, 3, p. 88, март 1949" . Sm.rim.or.jp . Проверен 15 января 2 014 .
- ^ «Y. Mushiake, Происхождение самодополняющей структуры и открытие ее свойства постоянного импеданса». J. IEE Japan , 69, 3, стр. 88, март 1949 г. (на японском языке) " . Sm.rim.or.jp . Проверено 31 января 2014 года .
- ^ "Y. Mushiake, Бесконечная свобода". ' " . Sm.rim.or.jp . Проверено +15 Январе 2 014 .
- ^ VH Рамси, Частотно-независимые антенны , Academic Press, Нью-Йорк и Лондон. 1966. [стр. 55]
- ^ https://www.stereophile.com/content/loudspeaker-designer-john-dunlavy-numbers-page-4
- ^ «Закон доктрины блондинки – языка и юридическое определение | USLegal, Inc» . definitions.uslegal.com .
- ^ "Антенны для коротковолнового вещателя" . www.antenna.be .
Заметки [ править ]
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .(в поддержку MIL-STD-188 )
См. Также [ править ]
- Самокомплементарная антенна
Внешние ссылки [ править ]
- Antenna-Theory.com Страница логопериодических зубных антенн
- Доктрина светловолосого
- Онлайн-расчет LPDA
- Некоторые мысли о логопериодических антеннах
- Com-Power Corporation - логопериодические антенны для испытаний на ЭМС
- Все о схемах - основы антенн Wi-Fi
- Electronics Point - Форум / Антенна
- Maker Pro
- EE Power
