28. Методы миниатюаризации антенн Вивальди.

29. Логопериодическая антенна. Принцип построения, основные характеристики.

Читай 30й вопрос

30. Расчет логопериодической антенны.

Логопериодическая структура вибраторов представляет собой линейно поляризованную частотно независимую антенну с небольшим коэффициентом усиления. Ограничение рабочего диапазона этих антенн со стороны низких частот обусловлено увеличением габаритов, а со стороны высоких частот – достижимой точностью выполнения конструкций.

Антенна состоит из ряда параллельных вибраторов. Длина вибраторов и расстояние между ними изменяются в геометрический прогрессии со знаменателем , расчетные соотношения для длин плеч вибраторов и расстояний между ними приведены на рис. 1.

Рис.1 Расчетные соотношения нахождения длин и расстояния между плечами вибраторов

Параметр представляет собой расстояние (в длинах волн) между полуволновым и соседним, меньшим, вибраторами. Величина связана с соотношением:

Где - угол между осью антенны и линией, проходящей через концы вибраторов. Элементы структуры (вибраторы) возбуждаются с переменной фазой симметричной линией (собирательной линией) постоянного волнового сопротивления, где оплетка кабеля замыкается на один конец линии и центральная жила на другой (как правило у наименьшего вибратора) как показано на рис. 2.

Рисунок 2 – Схема питания логопериодической антенны

Порядок расчета.

1. По заданному КНД выбрать значения и согласно приложению 1.

2. Определить угол из выражения

3. Для определения длины собирательной линии и числа вибраторов необходимо найти коэффициент

Где - заданный коэффициент перекрытия рабочего диапазона, - ширина активной области

4. Найти длину собирательной линии между крайними элементами (первым и последним вибратором) L из выражения:

5. Необходимое число элементов (вибраторов) N находится из выражения

6. Рассчитать длины плеч вибраторов (N) и расстояние между ними, согласно рисунку 1, задаваясь размером самого наибольшего низкочастотного вибратора определяя размер его плеча, как λ/4.

При расчете в HFSS, геометрию антенны моделируем как поверхность идеального электрического проводника, т.е. определяем граничное условие Perfect E. Ширину вибраторов задать 2мм. Ширину собирательной линии и расстояние между ними обычно выбирают при решении задачи согласования антенны. Эти значения оптимизируются для достижения необходимого входного сопротивления антенны. Обычно они ~ 1-5 мм.

Самый высокочастотный диполь располагаем у начала собирательной линии, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 – расчетная модель

Приложение 1. Зависимость КНД от τ и σ.

31. Методы уменьшения длины логопериодической антенны, примеры

Для сокращения размеров печатной ЛПВА использованы следующие технические решения: помещение печатного элемента в симметричный диэлектрический слой (ламинирование подложки), заполнение примыкающего к антенне объема диэлектрическим пенокомпаундом; создание фрактальной геометрии логопериодического печатного излучателя, меандровой и других конфигураций.

• Снижение коэффициента масштабности (τ): Уменьшение значения приводит к более быстрому уменьшению длины элементов от начала к концу антенны, что делает антенну короче (при этом уменьшается коэффициент усиления).

• Увеличение угла раскрыва (α): Увеличение угла раскрыва при сохранении позволяет уменьшить длину антенны за счет более плотного расположения вибраторов.

Использование меандров:

В попытке уменьшить общую длину антенны, коэффициент расстояния был уменьшен с 0,174 до 0,06, чтобы добиться уменьшения длины стрелы антенны на 20%, тем самым уменьшив результирующую длину PLPDA с 321 мм до 268 мм.

К картинке ниже:

Предложенная конструкция приводит к уменьшению общей осевой длины PLPDA на 40% по сравнению с традиционной PLPDA. Кроме того, количество диполей, необходимых для достижения тех же характеристик, что и 66 диполей, уменьшается до всего лишь 25 диполей в предложенной конструкции PLPDA. Общая осевая длина в случае традиционной PLPDA с 66 диполями составляла 364 мм, а в случае предложенной PLPDA с 25 двухдиапазонными диполями она уменьшилась до 218 мм.

Диэлектрические пластины 7 служат для сокращения размеров вибраторов, повышения электропрочности конструкции и защиты проводников.