De log-periodieke antenne is een breedbandantenne waarvan het werkingsprincipe gebaseerd is op resonantie en een log-periodieke structuur. Dit artikel introduceert u de log-periodieke antenne vanuit drie perspectieven: de geschiedenis, het werkingsprincipe en de voordelen van log-periodieke antennes.

De geschiedenis van log-periodieke antennes

Een log-periodieke antenne is een breedbandantenne waarvan het ontwerp gebaseerd is op een log-periodieke structuur. De geschiedenis van log-periodieke antennes gaat terug tot de jaren 50 van de vorige eeuw.

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

In de decennia die volgden, werden log-periodieke antennes veelvuldig gebruikt en bestudeerd. Ze worden toegepast in onder andere draadloze communicatie, televisie- en radio-ontvangst, radarsystemen, radiometingen en wetenschappelijk onderzoek. De breedbandkarakteristieken van log-periodieke antennes stellen ze in staat meerdere frequentiebanden te bestrijken, waardoor de noodzaak tot frequentieschakeling en antennevervanging afneemt en de flexibiliteit en efficiëntie van het systeem worden verbeterd.

Het werkingsprincipe van een log-periodieke antenne is gebaseerd op de speciale structuur ervan. Deze bestaat uit een reeks afwisselende metalen platen, waarvan de lengte en de onderlinge afstand toenemen volgens een logaritmische periode. Deze structuur zorgt ervoor dat de antenne faseverschillen produceert bij verschillende frequenties, waardoor een breedbandstraling wordt bereikt.

Met de technologische vooruitgang zijn ook het ontwerp en de fabricagemethoden van log-periodieke antennes verbeterd. Moderne log-periodieke antennes maken gebruik van geavanceerde materialen en fabricageprocessen om de prestaties en betrouwbaarheid van de antenne te verbeteren.

Het werkingsprincipe kan in het kort als volgt worden beschreven:

1. Resonantieprincipe: Het ontwerp van een log-periodieke antenne 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 uitzenden. Door de lengte en de afstand tussen de metalen platen nauwkeurig te ontwerpen, kunnen log-periodieke antennes in meerdere resonantiefrequentiebereiken werken.

2. Faseverschil: De log-periodieke verhouding tussen de lengte en de afstand van de metalen onderdelen van de log-periodieke antenne zorgt ervoor dat elk metalen onderdeel een faseverschil produceert bij verschillende frequenties. Dit faseverschil leidt tot resonantie van de antenne bij verschillende frequenties, waardoor breedbandwerking mogelijk is. Kortere metalen onderdelen werken bij hogere frequenties, terwijl langere metalen onderdelen bij lagere frequenties werken.

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

Voordelen van log-periodieke antennes

1. Breedbandkarakteristieken: Een log-periodieke antenne is een breedbandantenne die meerdere frequentiebanden kan bestrijken. De log-periodieke structuur zorgt ervoor dat de antenne over het gehele frequentiebereik vergelijkbare stralingskarakteristieken heeft, waardoor frequentieschakeling of antennevervanging niet nodig is en de flexibiliteit en efficiëntie van het systeem worden verbeterd.

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

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

4. Vereenvoudig het systeemontwerp: Omdat log-periodieke antennes een breed frequentiebereik bestrijken, kan het systeemontwerp worden vereenvoudigd en het aantal antennes worden verminderd. Dit draagt bij aan lagere systeemkosten, minder complexiteit en een betere betrouwbaarheid.

5. Anti-interferentieprestaties: De log-periodieke antenne heeft goede anti-interferentieprestaties over een brede frequentieband. De structuur ervan zorgt ervoor dat de antenne ongewenste frequentiesignalen beter filtert en de weerstand van het systeem tegen interferentie verbetert.

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