对数周期天线

简介

详解

简介

对数周期天线是定向板状天线的一种，常用于室内分布和电梯信号覆盖。

是一种宽频带天线，或者说是一种与频率无关的天线。

偶极子由一均匀双线传输线来馈电，传输线在相邻偶极子之间要调换位置。这种天线有一个特点：凡在f频率上具有的特性，在由τⁿf给出的一切频率上将重复出现，其中n为整数。这些频率画在对数尺上都是等间隔的，而周期等于τ的对数。对数周期天线之称即由此而来。对数周期天线只是周期地重复辐射图和阻抗特性。但是这样结构的天线，若τ不是远小于1，则它的特性在一个周期内的变化是十分小的，因而基本上是与频率无关的。

对数周期天线种类很多，有对数周期偶极天线和单极天线、对数周期谐振V形天线、对数周期螺旋天线等形式，其中最普遍的是对数周期偶极天线。这些天线广泛地用于短波及短波以上的波段。

详解

用对数周期结构形成的天线。对数周期结构是由尺寸不同而形状相似的很多个单元组成的一个系统，各单元的尺寸和位置满足下式（图中d）

式中i=1，2，3，…，相应于单元的三维序号；n是单元序号；Rn是第n个单元的坐标；τ(<1)称为比例因子。

若两副天线的几何形状相似，而尺寸相差τ倍,当工作频率也相差 τ倍并且它们的辐射电阻远大于损耗电阻时,则这两副天线的电参数相同,这就是相似原理。根据这个原理，对数周期天线的输入阻抗和方向性等电参数应按频率的对数作周期性重复,重复周期为lnτ。在频带(f，τf)范围内，天线的电参数是有变化的，但当τ接近于1时，这种变化很小。实验表明,即使τ不接近于1，这种变化也不大,因而对数周期天线具有很宽的频带。对数周期天线有多种结构形式，图中为常见的四种。图d的形式应用最广,为对数周期偶极天线，简称LPD天线,它是由多个对称振子和两根传输线导体按图中形式构成。这种天线的振子长度和位置都满足对数周期结构的要求。振子直径对天线的辐射只起次要作用，为便于制作，可以适当放宽对数周期结构的要求。

对某一工作频率而言，对数周期天线只有一部分结构起主要的辐射作用。以对数周期偶极天线为例，起主要辐射作用的结构是长度约等于 λ/4的那几个振子，因为它们的电流比其余的大得多，这一部分振子称为有效区。当工作频率由低到高变化时，有效区将从长振子向短振子移动。天线的通频带的下限决定于最长的振子，上限决定于最短的振子。在整个通频带范围内，天线的输入阻抗和方向性基本不变。对数周期偶极子天线的最大辐射方向是图d中的箭头方向。

对数周期天线主要用在超短波波段，也可作为短波通信天线和中波、短波的广播发射天线。此外，对数周期天线还可用作微波反射面天线的馈源。由于有效区随工作频率变化而移动，在安装时须使整个工作频带内有效区与焦点的偏离都在公差的允许范围之内。