Antena logarytmiczno-periodyczna to szerokopasmowa antena, której zasada działania opiera się na rezonansie i strukturze logarytmiczno-periodycznej. W tym artykule przybliżymy Państwu również anteny logarytmiczno-periodyczne z trzech punktów widzenia: historii, zasady działania i zalet anten logarytmiczno-periodycznych.

Historia anten logarytmiczno-periodycznych

Antena logarytmiczno-periodyczna to szerokopasmowa antena, której konstrukcja opiera się na strukturze logarytmiczno-periodycznej. Historia anten logarytmiczno-periodycznych sięga lat 50. XX wieku.

Antena logarytmiczno-periodyczna została wynaleziona w 1957 roku przez amerykańskich inżynierów Dwighta Isbella i Raymonda DuHamela. Prowadząc badania w Bell Labs, zaprojektowali oni antenę szerokopasmową, która może pokryć wiele pasm częstotliwości. Konstrukcja tej anteny wykorzystuje geometrię logarytmiczno-periodyczną, która zapewnia jej podobne charakterystyki promieniowania w całym zakresie częstotliwości.

W kolejnych dekadach anteny logarytmiczno-periodyczne były szeroko stosowane i badane. Znajdują zastosowanie w takich dziedzinach jak komunikacja bezprzewodowa, odbiór telewizji i radia, systemy radarowe, pomiary radiowe oraz badania naukowe. Szerokopasmowa charakterystyka anten logarytmiczno-periodycznych umożliwia im pokrycie wielu pasm częstotliwości, redukując potrzebę przełączania częstotliwości i wymiany anten, a także poprawiając elastyczność i wydajność systemu.

Zasada działania anteny logarytmicznej opiera się na jej specjalnej konstrukcji. Składa się ona z szeregu naprzemiennie ułożonych metalowych płytek, z których każda zwiększa swoją długość i odstępy zgodnie z okresem logarytmicznym. Taka konstrukcja powoduje, że antena generuje różnice fazowe dla różnych częstotliwości, uzyskując w ten sposób promieniowanie szerokopasmowe.

Wraz z postępem technologicznym, metody projektowania i produkcji anten logarytmiczno-periodycznych uległy udoskonaleniu. Nowoczesne anteny logarytmiczno-periodyczne wykorzystują zaawansowane materiały i procesy produkcyjne, aby poprawić wydajność i niezawodność anten.

Zasada jego działania może być w skrócie opisana następująco

1. Zasada rezonansu: Konstrukcja anteny logarytmiczno-periodycznej opiera się na zasadzie rezonansu. Przy określonej częstotliwości struktura anteny tworzy pętlę rezonansową, umożliwiając jej efektywny odbiór i emisję fal elektromagnetycznych. Dzięki precyzyjnemu zaprojektowaniu długości i odstępów między arkuszami metalu, anteny logarytmiczno-periodyczne mogą pracować w wielu zakresach częstotliwości rezonansowych.

2. Różnica faz: Logarytmiczny stosunek długości metalowych elementów i odstępu między nimi w antenie logarytmicznej powoduje, że każdy metalowy element generuje różnicę faz przy różnych częstotliwościach. Ta różnica faz prowadzi do rezonansowego zachowania anteny przy różnych częstotliwościach, umożliwiając w ten sposób szerokopasmową pracę. Krótsze elementy metalowe działają przy wyższych częstotliwościach, podczas gdy dłuższe przy niższych.

3. Skanowanie wiązki: Konstrukcja anteny logarytmiczno-periodycznej sprawia, że charakteryzuje się ona różnymi charakterystykami promieniowania dla różnych częstotliwości. Wraz ze zmianą częstotliwości zmienia się również kierunek promieniowania i szerokość wiązki anteny. Oznacza to, że anteny logarytmiczno-periodyczne mogą skanować i regulować wiązki w szerokim paśmie częstotliwości.

Zalety anten logarytmiczno-periodycznych

1. Charakterystyka szerokopasmowa: Antena logarytmiczno-periodyczna to antena szerokopasmowa, która może pokrywać wiele pasm częstotliwości. Jej logarytmiczno-periodyczna struktura pozwala antenie uzyskać podobne charakterystyki promieniowania w całym zakresie częstotliwości, eliminując potrzebę przełączania częstotliwości lub wymiany anteny, co poprawia elastyczność i wydajność systemu.

2. Wysoki zysk i wydajność promieniowania: Anteny logarytmiczno-periodyczne zazwyczaj charakteryzują się wysokim zyskiem i wydajnością promieniowania. Ich konstrukcja umożliwia rezonans w wielu zakresach częstotliwości, zapewniając silne promieniowanie i zdolność odbioru.

3. Kontrola kierunkowości: Anteny logarytmiczno-periodyczne są zazwyczaj kierunkowe, tzn. charakteryzują się silniejszym promieniowaniem lub zdolnością odbioru w określonych kierunkach. Dzięki temu anteny logarytmiczno-periodyczne nadają się do zastosowań wymagających określonej kierunkowości promieniowania, takich jak komunikacja, radary itp.

4. Uproszczenie projektu systemu: Ponieważ anteny logarytmiczno-periodyczne mogą obejmować szeroki zakres częstotliwości, projekt systemu może być uproszczony, a liczba anten ograniczona. Pomaga to obniżyć koszty systemu, zmniejszyć jego złożoność i poprawić niezawodność.

5. Odporność na zakłócenia: Antena logarytmiczno-periodyczna charakteryzuje się dobrą odpornością na zakłócenia w szerokim paśmie częstotliwości. Jej konstrukcja umożliwia antenie lepsze filtrowanie niepożądanych sygnałów częstotliwościowych i zwiększa odporność systemu na zakłócenia.

Krótko mówiąc, dzięki precyzyjnemu zaprojektowaniu długości i odstępów między arkuszami metalu, antena logarytmiczna może pracować w wielu zakresach częstotliwości rezonansowych, charakteryzując się szerokopasmową charakterystyką, wysokim wzmocnieniem i wydajnością promieniowania, kontrolą kierunkowości, uproszczoną konstrukcją systemu oraz zaletami w zakresie odporności na zakłócenia. To sprawia, że anteny logarytmiczne są szeroko stosowane w komunikacji bezprzewodowej, radarach, badaniach naukowych i innych dziedzinach.