Логопериодические антенны. Особенности и конструкции, входное сопротивление, ДН.

Принцип автоматической отсечки излучающих токов воплощен также в антеннах с логарифмической периодичностью параметров в зависимости от частоты, для краткости называемых просто логопериодическими антеннами. Плечами антенны являются своеобразные структуры из взаимно чередующихся вибраторов в форме выступов и впадин. Геометрия структур характеризуется безразмерным периодом t=R_n/R_n+1, коэффициентом формы s=r_n/R_n и углами a и b.

Обычно используются структуры с параметром s= . Плечи антенны вначале координат разделены зазором. Возбуждающий кабель припаивается оплеткой к одному плечу антенны на всем его протяжении, внутренний проводник кабеля присоединяется к началу другого плеча антенны.

Электрический ток в выступах структуры при удалении от центра возрастает, достигая максимума в месте расположения резонансных выступов примерно четверть волновой длины. Направления наиболее интенсивных токов, определяющих излучения антенны, показаны стрелками на рисунке.

После прохождения резонансных выступов токи резко уменьшаются, т.е. происходит их отсечка. С уменьшением частоты излучаемых колебаний последовательно возникают резонансы выступов, более удаленных от центра. Отношение двух частот на которых резонируют соседние выступы составляет в точности величину t=w₁/w₂. Поэтому входное сопротивление и ДН антенны оказываются периодическими функциями логарифма частоты колебаний. При правильном подборе параметров структуры изменения характеристик антенны в пределах одного периода оказывается небольшим.

Среднее входное сопротивлениеплоской логопериодической антенны обычно превышает 100 Ом и зависит от значения углов a и b. При a=b=45° форма металлической части антенны совпадает с формой ее щелевой дополнительной части и в соответствии с формулой Z₁´Z₂=(60p)² входное сопротивление должно составлять около 188 Ом. Уменьшение среднего входного сопротивления, желательно для облегчения согласования входа антенны с 75-омным коаксиальным кабелем, может быть достигнуто уменьшением угла b.

ДНплоской логопериодической антенны состоит из двух широких лепестков, ориентированных перпендикулярно плоскости плеч. Излучение в плоскости антенны невелико для всех направлений. Вектор Е в направлении максимального излучения поляризован параллельно оси х, а излучение с поляризацией параллельной оси у, мало. Ширина лепестков ДН зависит от безразмерного периода структуры t. При изменении t от 0,80 до 0,25 при углах a=b=45° происходит плавное уменьшение ширины лепестков по половинной мощности от 73 до 38°.