Логоперіодичні антени (ЛПДА)
Широкосмугові спрямовані антени: від прямих пластин до шпилькових і меандрових плечей
Огляд
Широкосмугові спрямовані антени для попередніх випробувань на електромагнітну сумісність, програмного радіо (SDR), радіомоніторингу, радіоаматорів і FPV-дронів. Параметрична модель з до 27 параметрами, які оптимізуються разом, плюс поправки кожного вібратора: від прямих плечей до шпильки з меандром на обох гілках. На хвості завжди закоротка; на металі це блок з подовжувачем стріл, він же кріплення антени.
Значення для конструкцій нижче взято з наших розрахунків (розрахункові приклади); це не виміряна гарантія.
Типові характеристики
- КСХН < 2 у смузі 195–410 МГц (шпилькові плечі з нахилом, 12 вібраторів, зображення серед варіантів)розрахунок
- Смуга 2 : 1 … 10 : 1 за числом вібраторів, 8–24 вібраторитипово
- Коефіцієнт спрямованої дії (КСД) ≈ 7–11 дБтипово
- Шпилька: розмах ≈ 0,57 м проти ≈ 0,75 м у прямих плечей на 195 МГцтипово
- Поляризація лінійнатипово
Типові значення описують клас антен і не є гарантією для виробу; «розрахунок»: наш розрахунковий приклад.
Форми плечей
Прямі плечі
Найпростіша й найстійкіша до допусків конструкція: дві пластини, лазерне різання, без гнуття. Найширша смуга на один вібратор.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 300–800 МГц; 8 вібраторів, розмах ≈ 0,48 м, алюміній 2 мм.
- Застосування: попередні випробування на електромагнітну сумісність, вимірювальні стенди, радіомоніторинг.
Меандрові плечі
Плече складене зигзагом: та сама нижня частота при меншому розмаху. Висота й кількість ділянок меандру масштабуються з кожним вібратором.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 195–400 МГц; 14 вібраторів, 7 ділянок меандру, розмах ≈ 0,6 м (прямі: ≈ 0,75 м).
- Застосування: нижні частоти УКХ, де розмах обмежений щоглою, приміщенням або дроном.
Петлеві плечі
Дві паралельні доріжки з прорізом, з’єднані на торці: жорсткіше плече, менша добротність вібратора, плавніший вхідний опір у смузі.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 300–800 МГц; 8 вібраторів, проріз 5 % довжини плеча, алюміній 2 мм.
- Застосування: стаціонарні й мобільні антени під вітром і вібрацією, вимірювальні стенди.
Планки, нахил, рефлектор
Т-планки на торцях
Поперечна планка на кінці плеча додає ємність: резонанс вібратора нижчий на 10–15 % при тому самому розмаху, без гнуття й без меандру.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 300–800 МГц; 8 вібраторів, планка 25 % довжини плеча.
- Застосування: компактні антени для програмного радіо й радіомоніторингу з тією самою нижньою частотою.
Нахилені плечі (V-форма)
Плечі нахилені до вершини: вужча антена при тій самій довжині плеча і вужча діаграма спрямованості в площині вібраторів. Нахил можна змінювати від найбільшого вібратора до найменшого.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 350–750 МГц; 9 вібраторів, нахил 20°, мідь 2 мм.
- Застосування: пеленгація й радіомоніторинг, антени на дронах і щоглах з обмеженою шириною.
Рефлектор на хвості
Неживлений подовжений вібратор за найбільшим, у межах хвоста: довжина стріли та сама, менше випромінювання назад на нижньому краю смуги.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 300–800 МГц; 8 вібраторів і рефлектор-шпилька, довжина стріли без змін.
- Застосування: вимірювання в приміщенні й на полігоні, де заважають відбиття ззаду.
ЛПДА на друкованих платах
Двобічна плата з меандром
Плечі A і B міддю з двох боків однієї плати FR-4: легка, повторювана в серії, без механічного складання.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 195–400 МГц; 13 вібраторів, 10 ділянок меандру, FR-4 1,5 мм.
- Застосування: програмне радіо, приймальні антени, серійні вироби для інтеграторів.
Дві плати під кутом
Дві однакові однобічні плати, друга перевернута; гвинти крізь діелектричні вставки тримають зазор і кут. Лінія живлення як у металевої ЛПДА.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 340–800 МГц; 17 вібраторів, 9 ділянок меандру, FR-4 1,6 мм, вставки для 3D-друку.
- Застосування: вимірювальні антени й радіомоніторинг з ширшою смугою, ніж на одній платі.
Плата зі шпильковими плечима
Шпилькові плечі з нахилом 26° і скругленими з’єднаннями зі стрілою: найменший розмах на платі для нижньої частоти 195 МГц.
- Розрахунковий приклад: КСХН < 2 у смузі 195–410 МГц; 15 вібраторів, FR-4 1,6 мм, скруглення 1,5 мм.
- Застосування: компактні антени для FPV і програмного радіо на нижніх частотах.
Що оптимізуємо
| Поз. | Параметр |
|---|---|
| P1 | τ, σ, кількість, довжина й ширина вібраторів |
| P2 | Форма плеча й нахил |
| P3 | Лінія живлення, хвіст, рефлектор |
Що ви отримуєте
| Поз. | Склад |
|---|---|
| D1 | Файли для лазерного різання або виготовлення плати |
| D2 | Креслення блока закоротки й розпірок |
| D3 | 3D-модель |
| D4 | Протокол вимірювання S11 і коефіцієнта антени |
Конструкції
