De logperiodieke antenne is een breedbandantenne waarvan het werkingsprincipe gebaseerd is op resonantie en een logperiodieke structuur. Dit artikel introduceert logperiodieke antennes vanuit drie aspecten: de geschiedenis, het werkingsprincipe en de voordelen van logperiodieke antennes.

De geschiedenis van log-periodieke antennes

Een logperiodieke antenne is een breedbandantenne waarvan het ontwerp gebaseerd is op een logperiodieke structuur. De geschiedenis van logperiodieke antennes gaat terug tot de jaren 50.

De logperiodieke antenne werd voor het eerst uitgevonden in 1957 door de Amerikaanse ingenieurs Dwight Isbell en Raymond DuHamel. Tijdens hun onderzoek bij Bell Labs ontwierpen ze een breedbandantenne die meerdere frequentiebanden kan bestrijken. Deze antennestructuur maakt gebruik van een logperiodieke geometrie, waardoor de stralingskarakteristieken over het gehele frequentiebereik vergelijkbaar zijn.

In de daaropvolgende decennia zijn logperiodieke antennes op grote schaal gebruikt en bestudeerd. Ze worden gebruikt in sectoren zoals draadloze communicatie, televisie- en radio-ontvangst, radarsystemen, radiometingen en wetenschappelijk onderzoek. Dankzij de breedbandige eigenschappen van logperiodieke antennes kunnen ze meerdere frequentiebanden bestrijken, waardoor de noodzaak tot frequentiewisseling en antennevervanging afneemt en de flexibiliteit en efficiëntie van het systeem worden verbeterd.

Het werkingsprincipe van een logperiodieke antenne is gebaseerd op de speciale structuur. Deze bestaat uit een reeks afwisselende metalen platen, die elk in lengte en afstand toenemen volgens een logaritmische periode. Deze structuur zorgt ervoor dat de antenne faseverschillen produceert bij verschillende frequenties, waardoor breedbandige straling ontstaat.

Naarmate de technologie vordert, zijn de ontwerp- en productiemethoden van log-periodieke antennes verbeterd. Moderne log-periodieke antennes maken gebruik van geavanceerde materialen en productieprocessen om de prestaties en betrouwbaarheid van de antennes te verbeteren.

Het werkingsprincipe ervan kan in het kort als volgt worden beschreven

1. Resonantieprincipe: Het ontwerp van logperiodieke antennes is gebaseerd op het resonantieprincipe. Bij een specifieke frequentie vormt de structuur van de antenne een resonantielus, waardoor de antenne elektromagnetische golven effectief kan ontvangen en uitstralen. Door de lengte en afstand van de metalen platen nauwkeurig te ontwerpen, kunnen logperiodieke antennes in meerdere resonantiefrequentiebereiken werken.

2. Faseverschil: De logperiodieke verhouding tussen de lengte van het metaalstuk en de afstand tussen de logperiodieke antenne zorgt ervoor dat elk metaalstuk een faseverschil produceert bij verschillende frequenties. Dit faseverschil leidt tot het resonantiegedrag van de antenne bij verschillende frequenties, waardoor breedbandwerking mogelijk is. Kortere metaalstukken werken bij hogere frequenties, terwijl langere metaalstukken werken bij lagere frequenties.

3. Bundelscanning: De structuur van de logperiodieke antenne zorgt ervoor dat deze bij verschillende frequenties verschillende stralingseigenschappen heeft. Naarmate de frequentie verandert, veranderen ook de stralingsrichting en de bundelbreedte van de antenne. Dit betekent dat logperiodieke antennes bundels over een brede frequentieband kunnen scannen en aanpassen.

Voordelen van log-periodieke antennes

1. Breedbandkenmerken: Een logperiodieke antenne is een breedbandantenne die meerdere frequentiebanden kan bestrijken. Dankzij de logperiodieke structuur heeft de antenne vergelijkbare stralingskenmerken over het gehele frequentiebereik, waardoor frequentiewisseling of antennevervanging overbodig is en de flexibiliteit en efficiëntie van het systeem worden verbeterd.

2. Hoge versterking en stralingsrendement: Log-periodieke antennes hebben doorgaans een hoge versterking en stralingsrendement. De structuur maakt resonantie in meerdere frequentiebereiken mogelijk, wat zorgt voor sterke straling en ontvangstmogelijkheden.

3. Richtingsregeling: Log-periodieke antennes zijn meestal richtingsgevoelig, dat wil zeggen dat ze in bepaalde richtingen een sterkere straling of ontvangstcapaciteit hebben. Dit maakt log-periodieke antennes geschikt voor toepassingen die een specifieke stralingsrichting vereisen, zoals communicatie, radar, enz.

4. Vereenvoudig het systeemontwerp: Omdat logperiodieke antennes een breed frequentiebereik kunnen bestrijken, kan het systeemontwerp worden vereenvoudigd en het aantal antennes worden verminderd. Dit helpt de systeemkosten te verlagen, de complexiteit te verminderen en de betrouwbaarheid te verbeteren.

5. Anti-interferentieprestaties: Log-periodieke antennes bieden goede anti-interferentieprestaties in een brede frequentieband. Dankzij de structuur kan de antenne ongewenste frequentiesignalen beter filteren en de weerstand van het systeem tegen interferentie verbeteren.

Kortom, door de lengte en afstand van de metalen platen nauwkeurig te ontwerpen, kan de log-periodieke antenne in meerdere resonantiefrequentiebereiken werken, met breedbandige eigenschappen, een hoge versterking en stralingsefficiëntie, richtingsregeling, een vereenvoudigd systeemontwerp en anti-interferentieprestaties. Dit maakt logaritmisch-periodieke antennes breed inzetbaar in draadloze communicatie, radar, wetenschappelijk onderzoek en andere sectoren.