Logoperiodinė antena

Logoperiodinė antena (Logaritminė periodinė dipolinė antena) – kryptinė antena, pasižyminti dideliu stiprinimu, plačiu priėmimo kampu, patvaria konstrukcija, mažais matmenimis ir ypač plačia praleidžiamųjų dažnių juosta. Paprastai naudojama TV bangų priėmimui. Dėl šioms antenoms būdingos tiesios ir stabilios dažninės stiprinimo charakteristikos ypač gerai tinka skaitmeninės televizijos priėmimui.

Logoperiodinė antena pritaikyta 250–2400 MHz dažniui.

Logoperiodinė antena pritaikyta 400 MHz–4 GHz dažniui

Konstrukcija

Logoperiodinės antenos elementų jungimo schema.

Nesimetrinė logoperiodinės antenos konstrukcija, pritaikyta naudoti su nesimetrine maitinimo linija.

Antena sudaryta iš daugelio lygiagrečiai išdėstytų skirtingo ilgio pusės bangos ilgio dipolinių antenų. Atstumai tarp elementų, kaip ir jų ilgiai yra parenkami pagal periodinį logaritminį dėsnį, priklausomai nuo dažnių diapazono, kuriam yra skirta antena. Antenai priimant bangas, elektrinis laukas ir kiekvieno elemento banginė varža pasiskirsto atitinkamai pagal periodinį logaritminį dėsnį. Fideris yra jungiamas antenos smaigalyje prie trumpiausiojo elemento. Konstrukcija dažnai parenkama tokia, kad antenos įėjimo varža būtų artima 75 Ω, kad leistų ją suderinti su koaksialiniu kabeliu be papildomų derinimo elementų. Taip pat galimas nesimetrinis antenos konstrukcinis variantas, leidžiantis tiesiogiai jungti anteną prie nesimetrinės maitinimo linijos, nenaudojant simetrinimo įtaisų, todėl gaunamas aukštesnis naudingumo koeficientas ir didesnis atsparumas trukdžiams.

Praleidžiamųjų dažnių juosta iš ilgesnių bangų signalo pusės priklauso nuo ilgiausiojo vibratoriaus dydžio, o iš trumpiausiųjų bangų signalo pusės – nuo trumpiausiojo vibratoriaus dydžio. Vibratorių viršūnės turi sutapti su lygiašonio trikampio, kurio viršūnės kampas yra α, o pagrindas yra ilgiausias vibratorius, briaunomis. Kuo mažesnis α, tuo gaunamas didesnis antenos stiprinimas.

Veikimo principas

Logoperiodinės antenos tipinė dažninė stiprinimo charakteristika kartu su kitų dažniausiai TV bangų priėmimui naudojamų antenų charakteristikomis.

Skirtingai negu banginio kanalo antenos atveju, logoperiodinės antenos visi vibratoriai yra aktyvieji. Trumpiausiojo vibratoriaus ilgis yra parinktas pagal aukščiausiąjį dažnį, kuriam priimti yra pritaikyta antena. Tuo tarpu ilgiausiasis elementas apsprendžia žemiausią priimamą dažnį.

Vibratoriuose tekančių srovių fazės priklauso nuo vibratorių ilgio, jų tarpusavio sąveikos ir nuo to, kaip jie prijungti prie maitinančios linijos. Trumpesniuose vibratoriuose srovė pagal fazę atsilieka nuo srovės rezonuojančiame vibratoriuje, o ilgesniuose – aplenkia. Tad trumpesni vibratoriai atlieka direktorių vaidmenį, o ilgesnieji – reflektorių vaidmenį. Spinduliavimo maksimumas nukreiptas link antenos viršūnės. Sumažėjus šaltinio virpesių dažniui, rezonuos ilgesnis vibratorius. Aktyvioji antenos sritis pasislinks link ilgesnių vibratorių, o didėjant šaltinio virpesių dažniui, aktyvioji antenos sritis slinks link trumpesniųjų vibratorių.

Savybės

Logoperiodinė antena labiausiai išsiskiria savo plokščia ir tolygia dažnine stiprinimo charakteristika. Jos dėka kintant priimamam dažniui, signalo stiprumas beveik nesikeičia. Tai yra ypač svarbu priimant skaitmeninės televizijos signalą, kuomet žymus signalo stiprumo pokytis keičiant kanalus gali išderinti TV imtuvą. Kiti svarbiausi antenos privalumai yra galimybė parinkti nesimetrinę antenos konstrukciją ir ją pritaikyti 75 Ω , kas leidžia atsisakyti papildomų signalo transformacijos elementų, todėl padidėja antenos efektyvumas ir atsparumas trukdžiams. Platus priėmimo kampas leidžia priimti signalą ir kelių siųstuvų, pagerina netiesioginio atsispindėjusio signalo priėmimą ir palengviną antenos derinimą prieš naudojimą.

Tačiau kadangi visi antenos vibratoriai yra aktyvieji ir elektrinio lauko pasiskirstymas stipriai kinta keičiantis priimamos bangos dažniui, antenos projektavimas tampa ypač sudėtingas. Taip pat logoperiodinė antena nusileidžia savo stiprinimu ir konstrukcijos paprastumu banginio kanalo antenai. Dėl šių trūkumų logoperiodinė antena retai naudojama kitose srityse nei televizijos signalų priėmimas.

Logoperiodinėms antenoms būdingos savybės:

• Ypač tiesi dažninė stiprinimo charakteristika.
• Platus priėmimo kampas.
• Geras netiesioginio signalo priėmimas.
• Didelis stiprinimas, tačiau mažesnis negu banginio kanalo antenų.
• Ypač didelis efektyvumas.
• Nereikalingi simetrinimo įtaisai.
• Nereikalingi varžų derinimo įtaisai.
• Tvirta ir atspari mechaniniam poveikiui konstrukcija.
• Sudėtingas projektavimas.
• Sudėtingesnė mechaninė konstrukcija negu banginio kanalo antenų.

• Nesimetrinės konstrukcijos logoperionė antena prtaikyta dažniams virš 300 MHz.
• Logopriodinė antena su papildoma direktorių eile, padidinančia stiprinimą ir atsparumą trukdžiams, tačiau sumažinančia kryptingumą. Naudojama kuomet nėra didelių kliučių iki signalo šaltinio.
• Dvigubos poliarizacijos logoperiodinė antena, pasižyminti ypač geromis savybėmis priimant netiesioginį atsispindėjusį signalą.

Šaltiniai

1. Televizijos antenos, Jonas Dzedulionis, 1996, Kaunas, Spindulys.
2. Bangų elektronikos pagrindai, Zenonas Vainoris, 2004, Vilnius Technika,

Nuorodos

• Logoperiodinės antenos projektavimo teorija. 2011-10-06 iš Wayback Machine projekto. (angl.)
• Interaktyvus logoperiodinės antenos parametrų skaičiuotuvas (angl.)
• Logoperiodinės antenos gamyba namų sąlygomis (liet.)