Типовые проэкты

Логопериодические антенны (ЛПА).

Логопериодические антенны относятся к классу сверхширокополосных антенн с логарифмической периодичностью параметров в зависимости от частоты. Общий вид логопериодической антенны показан на рис. 1, где n - номер вибратора; N — общее число вибраторов; Rn — расстояние от первого вибратора до вибратора с номером n; In — длина вибратора с номером n. Типовые диаграммы направленности логопериодической антенны в Е и Н плоскостях (Е – плоскость, содержащая вибраторы, Н – плоскость, перпендикулярная осям вибраторов) приведены на рис. 2.

Антенна состоит из ряда симметричных параллельных вибраторов монотонно изменяющейся длины, расположенных в одной плоскости. Длина вибраторов и их расстояние от вершины антенны образуют геометрическую прогрессию со знаменателем ?, называемым периодом ЛПА:

Rn-1 / Rn = ln-1 1n = ?.

Длина антенны определяется углом ?, образуемым линией, соединяющей концы излучающих элементов с осью антенны, и самой длинной волной заданного рабочего диапазона.

Вибраторы логопериодической антенны возбуждаются двухпроводным фидером, который возбуждается со стороны коротких вибраторов и образован двумя параллельными трубками, внутри одной из которых проложен коаксиальный кабель. Внешний проводник кабеля присоединяется к трубке, внутри которой он проложен, а внутренний проводник кабеля к другой трубке. Подобная конструкция антенны очень удобна, так как не требует применения специального симметрирующего устройства.

В публикации использованы материалы из книги Ю. Н. Носова, А. А. Кукаева, Г. К. Никанорова "Мини-система кабельного телевидения для дома, коттеджа и дачи".

Рис. 1 Логопериодическая антенна (ЛПА)

Рис. 2 Типовые диаграммы направленности логопериодической антенны
Из-за шунтирующего действия вибраторов постоянная распространения волны в линии питания и, следовательно, длина волны изменяются. Известна следующая зависимость длины волны в линии питания от геометрических параметров ЛПА:

?л = ?/[1 + Wл(?)1 2 tg (?/2)/WВ(1 - ?)],

где ?л - длина волны в линии питания; ? - длина волны в свободном пространстве; Wл - волновое сопротивление линии питания; WB - волновое сопротивление вибраторов полотна; ? - угол раскрыва логопериодической антенны; ? - период логопериодической антенны.Рабочая полоса частот логопериодической антенны с нижней стороны ограничивается размерами самых длинных вибраторов lмакс ? ?макс/4 и с верхней стороны - размерами самого малого вибратора lмин ? ?мин/4. Для сохранения удовлетворительного направленного действия на крайних частотах диапазона следует дополнительно применять по два лишних длинных и коротких вибратора. Это объясняется тем, что в логопериодической антенне на какой-либо заданной частоте возбуждается активная область, которая включает в себя вибратор, длина которого примерно равна ?/4, и пару вибраторов, примыкающих к нему с двух сторон. Другие вибраторы из-за значительной расстройки возбуждаются слабее, и их влияние на излучаемое поле невелико. В активной области более длинный вибратор является рефлектором, а более короткий - директором. Совместное излучение нескольких вибраторов активной области усиливается в направлении вершины антенны и компенсируется в обратном направлении. Диаграмма направленности ЛПА (рис. 2) из-за направленных свойств вибратора в плоскости Е (в плоскости, содержащей вибраторы) уже диаграммы в плоскости Н (в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов).

Достоинством логопериодической антенны является ее сверхширокополосность. При правильном выборе размеров антенны удается в десятикратном диапазоне волн получать почти неизменные характеристики направленности при коэффициенте стоячей волны менее 1,5—1,7.

Недостатком логопериодической антенны является сравнительно низкое значение ее коэффициента усиления, так как активная область включает только небольшую часть всех вибраторов антенны (обычно от трех до пяти).

Для примера на рис. 3 и 4 приведен общий вид двух ЛПА, содержащих, соответственно, шесть и четырнадцать вибраторов.

Рис. 3 Рис. 4
Рабочая полоса частот обеих антенн - 470...790 МГц, что соответствует 21 - 60 телевизионным каналам. В табл. 1 приведены их технические параметры. Из приведенных в табл. 1 данных следует, что увеличение длины антенны в шесть раз приводит к возрастанию коэффициента усиления примерно на 4 дБ, т. е. в 2,5 раза.

Таблица 1. Технические характеристики логопериодических антенн для 21—60 телевизионных каналов

Число элементов антенны

6

14

Полоса рабочих частот, МГц

470...790

Номера каналов

21-60

КУ, дБд

4,0...4,4

7,5...9

КСВ

1,5...1,2

1,4...1,1

КЗД, дБ

15...20

25...35

∆φ, град

74...64

55...48

L, м

0,19

1,2

l1, м

0,14

0,14

l2, м

0,34

0,32

На рис. 5, 6 и 7 приведены экспериментальные диаграммы направленности в Е и Н плоскостях шестиэлементной антенны на средних частотах 21, 37 и 60 каналов, а на рис. 8 - диаграммы направленности четырнадцатиэлементной антенны на средних частотах 21, 37 и 60 каналов.

Из анализа приведенных экспериментальных диаграмм направленности следует, что увеличение длины логопериодической антенны в шесть раз приводит к сужению ширины лепестка в Е плоскости примерно в 1,3 раза, а в Н плоскости - в 2 раза.

Рис. 5 Диаграмма направленности шестиэлементной логопериодической антенны на средней частоте 21 канала

Рис. 6 Диаграмма направленности шестиэлементной логопериодической антенны на средней частоте 37 канала

Рис. 7 Диаграмма направленности шестиэлементной логопериодической антенны на средней частоте 60 канала

Рис. 8 Диаграмма направленности четырнадцатиэлементной логопериодической антенны на средних частотах: а) 21 канала; б) 37 канала; в) 60 канала
Сделать заказ вы можете по тел. (861)2431050

 


Эфирное телевидение

Коллективные системы приёма
эфирного телевидения

Коллективные системы приёма спутникового телевидения