Логопериодические антенны УКВ: расчет 18-элементной ЛПА 200-3500 МГц

Логопериодические антенны УКВ диапазона
Часть 1
Расчет характеристик 18 ти элементной ЛПА диапазона 200…3500 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 200…3500 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
l1/2
0,371
d1
0,097
l2/2
l3/2
l4/2
l5/2
l6/2
l7/2
l8/2
l9/2
l10/2
l11/2
l12/2
l13/2
l14/2
l15/2
l16/2
l17/2
l18/2
0,312
0,262
0,220
0,185
0,155
0,130
0,110
0,092
0,077
0,065
0,055
0,046
0,038
0,032
0,027
0,023
0,019
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
d11
d12
d13
d14
d15
d16
d17
0,081
0,068
0,057
0,048
0,040
0,034
0,028
0,024
0,020
0,017
0,014
0,012
0,010
0,008
0,007
0,006
Расстояние между полотнами 0,015 м, диаметр проводников 10 мм.
На рис.2…24 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
Рис.16
Рис.17
Рис.18
Рис.19
Рис.20
Рис.21
КСВ
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
200
500
800
1100
1400
1700
2000
2300
2600
2900
3200
3500
2300
2600
2900
3200
3500
Рис.22
КБВ
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
200
Рис.23
500
800
1100
1400
1700
2000
КУ
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
200
500
800
1100
1400
1700
Рис.24
Схема антенны приведена на рис.25.
Рис.25
Вывод.
2000
2300
2600
2900
3200
3500
Представленная антенна работает в диапазоне 200…3500 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по направлению
диаграмму направленности.
В верхней части диапазона резко возрастает уровень заднего лепестка ДН.
Размер антенны 0,743 м на 0,673 м.
Антенна выполнена из более проводников диаметром 10 мм, что позволит
упростить ее изготовление.
Часть 2
Расчет характеристик 19-ти вибраторной логопериодической антенны
(ЛПА) диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина вибратора
антенны
Lшунта
L1
0,331
L2
0,318
L3
0,305
L4
0,293
L5
0,281
L6
0,270
L7
0,259
L8
0,249
L9
0,239
L10
0,229
L11
0,220
L12
0,211
L13
0,203
L14
0,195
L15
0,187
L16
0,180
L17
0,172
L18
0,165
L19
0,159
Расстояние между
вибраторами
0,116
d1
0,113
d2
0,108
d3
0,104
d4
0,100
d5
0,096
d6
0,092
d7
0,088
d8
0,085
d9
0,081
d10
0,078
d11
0,075
d12
0,072
d13
0,069
d14
0,066
d15
0,064
d16
0,061
d17
0,059
d18
0,056
Длина плеча
антенны
0,166
0,159
0,153
0,146
0,141
0,135
0,130
0,124
0,119
0,115
0,110
0,106
0,101
0,097
0,094
0,090
0,086
0,083
0,079
Длина
антенны
1,581
1,465
1,352
1,244
1,140
1,041
0,945
0,853
0,765
0,681
0,599
0,521
0,447
0,375
0,306
0,239
0,176
0,115
0,056
0,000
Расстояние между полотнами 0,03 м, диаметр проводников 15 мм.
На рис.2…11 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
КСВ логопериодической антенны
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
390
Рис.9
440
490
540
590
640
КБВ логопериодической антенны
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
390
440
490
540
590
640
590
640
Рис.10
КУ логопериодической антенны
14
12
10
8
6
4
2
0
390
440
490
Рис.11
Структура антенны приведена на рис. 12.
540
Рис.12
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…650 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 10 дБ.
КБВ не менее 0,3 во всем рабочем диапазоне. При этом размер первого
вибратора (0,331 м) менее половины длины волны (0,385 м).
Размер антенны 1,581 м на 0,331 м.
Часть 3
Расчет характеристик 16 ти элементной ЛПА диапазона 350…650 МГц
Расчет характеристик 16 ти элементной ЛПА выполнен для диапазона
350…650МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Расстояние между полотнами 0,03 м, диаметр проводников 15 мм.
На рис.2…12 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
КСВ
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
350
Рис.10
400
450
500
550
600
650
КБВ
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
350
400
450
500
550
600
650
550
600
650
Рис.11
КУ
14
12
10
8
6
4
2
0
350
Рис.12
400
450
500
Схема антенны приведена на рис.13.
Рис.13
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…650 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по направлению
диаграмму направленности.
В верхней части диапазона резко возрастает уровень заднего лепестка ДН и
снижается коэффициент усиления.
Размер антенны 1,405 м на 0,332 м.
Антенна выполнена из более толстых проводников, что позволит упростить
ее изготовление.
Часть 4
Расчет характеристик 8-ми элементной ЛПА диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Расстояние между полотнами 0,015 м, диаметр проводников 0.01 м.
На рис.2…11 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
КУ логопериодической антенны
6,9
6,88
6,86
6,84
6,82
6,8
6,78
6,76
6,74
390
Рис.16
440
490
540
590
640
КБВ логопериодической антенны
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
390
440
490
540
590
640
590
640
Рис.17
КСВ логопериодической антенны
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
390
Рис.18
440
490
540
Структура антенны приведена на рис. 19.
Рис.19
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…650 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 6 дБ.
КБВ не менее 0,3 во всем рабочем диапазоне.
Размер антенны 0,32 м на 0,44 м.
Часть 5
Расчет характеристик 12 ти элементной ЛПА диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 350…650 МГц.
Общий внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
l5
0,330
d5
0,106
l6
l7
l8
l9
l10
l11
l12
l13
l14
l15
l16
0,310
0,292
0,274
0,258
0,242
0,228
0,214
0,201
0,189
0,178
0,167
d6
d7
d8
d9
d10
d11
d12
d13
d14
d15
0,099
0,093
0,088
0,083
0,078
0,073
0,069
0,064
0,061
0,057
Расстояние между полотнами 0,015 м, диаметр проводников 0.01 м.
На рис.2…11 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
КСВ
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
390
Рис.16
440
490
540
590
640
КБВ
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
390
440
490
540
590
640
540
590
640
Рис.17
КУ
12
10
8
6
4
2
0
390
Рис.18
440
490
Структура антенны приведена на рис. 19.
Рис.19
Вывод.
Представленная 12 ти элементная антенна работает в диапазоне 390…650
МГц, сохраняя во всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по
форме и направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 8.8 дБ.
КБВ не менее 0,3 во всем рабочем диапазоне.
Размер антенны 0.33 м на 0.985 м.
Часть 6
Расчет характеристик 18 элементной ЛПА диапазона 500…7000 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 500…7000 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
0,5 l1
0,1375
l1
0,275
d1
0,0715
0,5 l2
0,5 l3
0,5 l4
0,5 l5
0,5 l6
0,5 l7
0,5 l8
0,5 l9
0,5 l10
0,5 l11
0,5 l12
0,5 l13
0,5 l14
0,5 l15
0,5 l16
0,5 l17
0,5 l18
0,1155
0,0970
0,0815
0,0685
0,0575
0,0483
0,0406
0,0341
0,0286
0,0240
0,0202
0,0170
0,0143
0,0120
0,0101
0,0084
0,0071
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
l10
l11
l12
l13
l14
l15
l16
l17
l18
0,231
0,194
0,163
0,1369
0,115
0,0966
0,0811
0,0682
0,0573
0,0481
0,0404
0,0339
0,0285
0,0239
0,0201
0,0169
0,0142
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
d11
d12
d13
d14
d15
d16
d17
0,06006
0,05045
0,042378
0,035598
0,029902
0,025118
0,021099
0,017723
0,014887
0,012505
0,010505
0,008824
0,007412
0,006226
0,00523
0,004393
Расстояние между полотнами 0,004 м, диаметр проводников 3 мм.
На рис.2…36 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
Рис.16
Рис.17
Рис.18
Рис.19
Рис.20
Рис.21
Рис.22
Рис.23
Рис.24
Рис.25
Рис.26
Рис.27
Рис.28
Рис.29
Рис.30
Рис.31
Рис.32
Рис.33
Рис.34
Рис.35
Рис.36
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 500 МГц приведен
на рис.37.
Рис.37
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 700 МГц приведен
на рис.38.
Рис.38
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 800 МГц приведен
на рис.39.
Рис.39
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 1250 МГц приведен
на рис.40.
Рис.40
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 5000 МГц приведен
на рис.41.
Рис.41
КСВ
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
500
Рис.42
1500
2500
3500
4500
5500
6500
КБВ
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
500
1500
2500
3500
4500
5500
6500
4500
5500
6500
Рис.43
КУ
10,00
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
500
Рис.44
1500
2500
3500
Выводы.
Представленная антенна работает в диапазоне 700…7000 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Некоторое ухудшение направленных свойств наблюдается в районе частоты
800 МГц.
Коэффициент усиления антенны от 6 до 9 дБ.
КБВ от 0,42 до 0,77.
Размер антенны 0,5 м на 0,275 м.
Часть 7
Расчет характеристик 10-ти вибраторной логопериодической антенны
(ЛПА) диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик 10-ти вибраторной ЛПА выполнен для диапазона
350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1, чертеж полотен на рис.2.
Рис. 1
212
Верхнее полотно
155
40
63
83
34
29
132
181
71
97
46
616
60
54
113
74
52
87
102
87
74
34
63
54
212
155
113
83
60
46
616
Рис.2
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Вибратор
Длина собирательной
линии
Плечо
вибратора
l1
0,423
d1
0,102
0,212
l2
0,362
d2
0,087
0,181
l3
0,309
d3
0,074
0,155
l4
0,264
d4
0,063
0,132
l5
0,226
d5
0,054
0,113
l6
0,193
d6
0,046
0,097
l7
0,165
d7
0,040
0,083
l8
0,141
d8
0,034
0,071
l9
0,121
d9
0,029
0,060
l10
0,103
d10
0,025
0,052
29
52
40
71
97
102
132
181
Нижнее полотно
Собирательная линия выполнена из алюминиевых труб квадратного сечения
со стороной 0,015 м (эквивалентный диаметр 0,019 м).
Расстояние между полотнами по центру проводников собирательной линии
0,05 м.
Диаметр проводников вибраторов 0.008 м,
На рис.3…14 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
КСВ
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
390
440
490
540
590
640
540
590
640
Рис.12
КБВ
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
390
Рис.13
440
490
КУ
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
390
440
490
540
590
640
Рис.14
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…600 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 7,9 дБ.
КБВ не менее 0,31 во всем рабочем диапазоне.
Размер антенны 0,423 м на 0,616 м.
Часть 8
Расчет характеристик 8-ми вибраторной логопериодической антенны
(ЛПА) диапазона 390…600 МГц
Расчет характеристик 8-ми вибраторной ЛПА выполнен для диапазона
350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина
вибратора
антенны
Расстояние между
вибраторами
D шунта
0,115
Длина
плеча
антенны
Длина
антенны
0,774
L1
0,352
d1
0,113
0,176
0,659
L2
0,330
d2
0,105
0,165
0,546
L3
0,310
d3
0,100
0,155
0,441
L4
0,292
d4
0,093
0,146
0,341
L5
0,274
d5
0,088
0,137
0,248
L6
0,258
d6
0,082
0,129
0,160
L7
0,242
d7
0,078
0,121
0,078
L8
0,228
0,114
0,000
Расстояние между полотнами 0,015 м, диаметр проводников 0.01 м.
На рис.2…11 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
КСВ
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
390,00
Рис.16
440,00
490,00
540,00
590,00
640,00
КБВ
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
390,00
440,00
490,00
540,00
590,00
640,00
540,00
590,00
640,00
Рис.17
КУ
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
390,00
Рис.18
440,00
490,00
Структура антенны приведена на рис. 19.
Рис.19
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…600 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 6 дБ.
КБВ не менее 0,3 во всем рабочем диапазоне. При этом размер первого
вибратора (0,351 м) менее половины длины волны (0,385 м).
Размер антенны 0,352 м на 0,774 м.
Часть 9
Расчет характеристик 13-ти вибраторной логопериодической антенны
(ЛПА) диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик 13-ти вибраторной ЛПА выполнен для диапазона
350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина вибратора
антенны
Расстояние между
вибраторами
D шунтв
0,115
Длина плеча
антенны
Длина
антенны
1,097
L1
0,351
d1
0,112
0,176
0,982
L2
0,330
d2
0,106
0,165
0,870
L3
0,310
d3
0,099
0,155
0,764
L4
0,292
d4
0,093
0,146
0,665
L5
0,274
d5
0,088
0,137
0,571
L6
0,258
d6
0,083
0,129
0,483
L7
0,242
d7
0,078
0,121
0,401
L8
0,228
d8
0,073
0,114
0,323
L9
0,214
d9
0,069
0,107
0,250
L10
0,201
d10
0,064
0,101
0,182
L11
0,189
d11
0,061
0,095
0,117
L12
0,178
d12
0,057
0,089
0,057
L13
0,167
0,084
0,000
Расстояние между полотнами 0,015 м, диаметр проводников 0.01 м.
На рис.2…11 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
КСВ
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
390
440
490
540
590
640
540
590
640
Рис.16
КБВ
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
390
Рис.17
440
490
КУ
12
10
8
6
4
2
0
390
440
490
Рис.18
Структура антенны приведена на рис. 19.
540
590
640
Рис.19
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…650 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 8.8 дБ.
КБВ не менее 0,3 во всем рабочем диапазоне. При этом размер первого
вибратора (0,351 м) менее половины длины волны (0,385 м).
Размер антенны 0,351 м на 1,1 м.
Часть 10
Расчет характеристик 8-ми вибраторной логопериодической антенны
(ЛПА) диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик 8-ми вибраторной ЛПА выполнен для диапазона
350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1 и 2.
Рис. 1
Рис.2
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина плеча
антенны
L1/2
L2/2
L3/2
L4/2
L5/2
L6/2
L7/2
L8/2
0,195
0,16
0,136
0,119
0,102
0,077
0,074
0,063
Расстояние
между
вибраторами
D шунта
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
0,091
0,105
0,086
0,071
0,067
0,057
0,041
0,031
Длина
антенны
0,196
0,301
0,387
0,458
0,525
0,582
0,623
Расстояние между полотнами 0,0229 м, диаметр проводников вибраторов
0.008 м, собирательной линии 0,019 м
На рис.3…20 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
Рис.16
КСВ
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
390
440
490
540
590
640
540
590
640
Рис.17
КБВ
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
390
Рис.18
440
490
КУ
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
390
440
490
Рис.19
Период структуры приведен на рис.20.
540
590
640
Период структуры
1,00
0,95
0,90
0,85
0,80
0,75
0,70
2
3
4
5
Ряд1
6
7
8
Ряд2
Рис.20
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…600 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
При этом период структуры не постоянный и не совпадает для длинны
вибраторов и расстояния между ними.
Коэффициент усиления более 7,5 дБ.
КБВ не менее 0,55 во всем рабочем диапазоне.
Размер антенны 0,4 м на 0,63 м.
Часть 11
Расчет характеристик 8-ми вибраторной логопериодической антенны
(ЛПА) диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик 8-ми вибраторной ЛПА выполнен для диапазона
350…650 МГц.
Внешний вид полотен ЛПА приведен на рис. 1 , 2 и 3.
15,00
195,00
Рис. 1
86
71
67
77,00
63
57
74,00
105,00
160,00
119,04
91,00
102,00
136,00
15,00
Верхнее полотно
552,50
41
31
Нижнее полотно
74,00
102,00
77,00
63
119,04
160,00
15,00
Рис.2
31
91,00
136,00
195,00
15,00
552,50
41
57
67
71
86
105,00
Рис.3.
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина плеча
антенны
L1/2
L2/2
L3/2
L4/2
L5/2
L6/2
L7/2
L8/2
0,195
0,16
0,136
0,119
0,102
0,077
0,074
0,063
Расстояние
между
вибраторами
D шунта
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
0,091
0,105
0,086
0,071
0,067
0,057
0,041
0,031
Длина
антенны
0,196
0,301
0,387
0,458
0,525
0,582
0,623
Вибраторы выполнены из металлического прутка круглого сечения (круг).
Диаметр проводников вибраторов 0.008 м.
Проводники собирательной линии выполнены из металлической трубы с
квадратным сечением. Сторона сечения трубы 0,015 м.
Расстояние между полотнами антенны (между нижней точкой верхней
собирательной линией и верхней точкой нижней собирательной линии) 0,015
м.
Так как расчетная программа MMANA-GAL при расчетах использует
проводники только круглого сечения, а стыковка проводников считается
только по их осевым линиям, для расчетов была принята аппроксимирующая
модель, в которой трубчатый проводник собирательной линии замещается
четырьмя проводниками круглого сечения.
Эти проводники размещаются в центре сторон трубы квадратного сечения, а
периметр их сечения равен длине стороны квадрата сечения трубы
собирательной линии (рис.4).
Рис.4.
На рис.5…20 приведены характеристики антенны в свободном пространстве
в диапазоне 300…650 МГц.
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
КСВ
16
14
12
10
8
6
4
2
0
300
Рис.14
350
400
450
500
550
600
650
КБВ
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
300
350
400
450
500
550
600
650
500
550
600
650
Рис.15
КУ
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
300
Рис.16
350
400
450
Вывод.
Выполнен
расчет
характеристик
антенны
при
более
точной
аппроксимирующей модели, учитывающей размещение проводников
вибраторов на верхней для верхнего полотна и нижней для нижнего полотна
стороне проводников собирательной линии квадратного сечения.
Представленная антенна работает в диапазоне 350…650 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и направлению
диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 7 дБ.
КБВ не менее 0,45 во всем рабочем диапазоне.
Размер полотна антенны 0,405 м на 0,552 м.
Конструктивный размер антенны: длина 0,642 м, ширина 0,405 м, высота 0,07
м.
Часть 12
Расчет характеристик 18 вибраторной ЛПА диапазона 300…4250 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 300…4250 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина
половины
плеча
вибратора
0,5l1
0,275
0,5l2
0,231
0,5l3
0,194
0,5l4
0,163
0,5l5 0,1369
0,5l6
0,115
0,5l7 0,0966
0,5l8 0,0811
0,5l9 0,0682
0,5l10 0,0573
0,5l11 0,0481
0,5l12 0,0404
0,5l13 0,0339
0,5l14 0,0285
0,5l15 0,0239
0,5l16 0,0201
0,5l17 0,0169
0,5l18 0,0142
Расстояние
между
вибраторами
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
d11
d12
d13
d14
d15
d16
d17
d18
0,0715
0,0601
0,0505
0,0424
0,0356
0,0299
0,0251
0,0211
0,0177
0,0149
0,0125
0,0105
0,0088
0,0074
0,0062
0,0052
0,0044
0,0037
Длина
вибратора
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
l10
l11
l12
l13
l14
l15
l16
l17
l18
0,55
0,462
0,3881
0,326
0,2738
0,23
0,1932
0,1623
0,1363
0,1145
0,0962
0,0808
0,0679
0,057
0,0479
0,0402
0,0338
0,0284
Расстояние между полотнами 0,004 м, диаметр проводников 3 мм.
На рис.2…8 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
Рис.16
Рис.17
Рис.18
Рис.19
Рис.20
Рис.21
Рис.22
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 300 МГц приведен
на рис.23.
Рис.23
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 500 МГц приведен
на рис.24.
Рис.24
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 1250 МГц приведен
на рис.25.
Рис.25
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 3750 МГц приведен
на рис.26.
Рис.26
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 4250 МГц приведен
на рис.27.
Рис.27
КСВ
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
300
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
2800
3300
3800
Рис.28
КБВ
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
300
Рис.29
800
1300
1800
2300
КУ
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
300
800
1300
1800
2300
2800
3300
3800
Рис.30
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 300…4250 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Размер антенны 0,5 на 0,55 м.
Часть 13
Расчет характеристик 15-ти элементной ЛПА диапазона 450…1100 МГц
Расчет характеристик 15-ти элементной ЛПА выполнен для диапазона
450…1100 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
l10
l11
l12
l13
l14
l15
0,236
0,226
0,217
0,209
0,2
0,192
0,185
0,177
0,17
0,163
0,157
0,15
0,144
0,139
0,133
dш
0,064
0,078 d1
0,075 d2
0,072 d3
0,069 d4
0,066 d5
0,063 d6
0,061 d7
0,058 d8
0,056 d9
0,054 d10
0,052 d11
0,05 d12
0,048 d13
0,046 d14
0,044 d15
Расстояние между полотнами 0,004 м, диаметр проводников 1,6 мм.
На рис. 2 приведена ДН и характеристики ЛПА на частоте 900 МГц в
свободном пространстве.
Рис.2
На рис.3…16 приведены характеристики антенны на реальной землей с
параметрами Е=10, проводимость 0,3 мсим/м.
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
КСВ
35
30
25
20
15
10
5
0
500
600
700
800
900
1000
1100
900
1000
1100
Рис.14
КБВ
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
500
Рис.15
600
700
800
КУ
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
500
600
700
800
900
1000
Рис.16
Выводы.
Представленная антенна работает в диапазоне 550…1100 МГц. Однако
хорошее согласование во всем диапазоне не обеспечивается (имеются
провалы КБВ менее 0,3).
Диаграмма направленности устойчива по форме и направлению.
Коэффициент усиления антенны от 11,7 до 17,49 дБ.
Размер антенны 0,877 м на 0,236 м.
Для улучшения согласования антенну необходимо выполнить из более
толстых проводников.
1100
Часть 14
Расчет характеристик 15 ти элементной ЛПА диапазона 550…1100 МГц
с увеличенным до 3 мм диаметром проводников
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 550…1100 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
l10
l11
l12
l13
l14
l15
0,236
0,226
0,217
0,209
0,2
0,192
0,185
0,177
0,17
0,163
0,157
0,15
0,144
0,139
0,133
dш
0,064
0,078 d1
0,075 d2
0,072 d3
0,069 d4
0,066 d5
0,063 d6
0,061 d7
0,058 d8
0,056 d9
0,054 d10
0,052 d11
0,05 d12
0,048 d13
0,046 d14
0,044 d15
Расстояние между полотнами 0,004 м, диаметр проводников 3 мм.
На рис.2… приведены характеристики антенны на реальной землей с
параметрами Е=10, проводимость 0,3 мсим/м.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
КСВ
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
500
600
700
800
900
1000
800
900
1000
Рис.14
КБВ
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
500
Рис.15
600
700
КУ
20,00
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
500
600
700
800
900
1000
Рис.16
Вывод.
Увеличение диаметра проводников с 1,6 до 3 мм улучшило согласование
антенны в нижней части диапазона.
Представленная антенна работает в диапазоне 550…1100 МГц. Диаграмма
направленности устойчива по форме и направлению.
Коэффициент усиления антенны от 12,4 до 17,8 дБ.
Размер антенны 0,877 м на 0,236 м.
Часть 15
Расчет характеристик 15 вибраторной ЛПА диапазона 500…1050 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 500…1050 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
l10
l11
l12
l13
l14
l15
0,236
0,226
0,217
0,209
0,2
0,192
0,185
0,177
0,17
0,163
0,157
0,15
0,144
0,139
0,133
dш
0,064
0,078
0,075
0,072
0,069
0,066
0,063
0,061
0,058
0,056
0,054
0,052
0,05
0,048
0,046
0,044
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
d11
d12
d13
d14
d15
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
плечо
0,118
0,113
0,1085
0,1045
0,1
0,096
0,0925
0,0885
0,085
0,0815
0,0785
0,075
0,072
0,0695
0,0665
Расстояние между полотнами 0,01 м, диаметр проводников 5 мм.
На рис.2…14 приведены характеристики антенны над реальной землей с
параметрами Е=10, проводимость 0,3 мсим/м.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
рис.9.
рис.10.
рис.11.
рис.12.
рис.13.
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 700 МГц приведен
на рис.14 .
Рис. 14
КСВ
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
500
Рис. 15
600
700
800
900
1000
КБВ
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
500
600
700
800
900
1000
800
900
1000
Рис. 16
КУ
20,00
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
500
Рис. 17
600
700
Вывод.
Данный типоразмер антенны пригоден для работы в диапазоне 550…1000
МГц.
Согласование антенны обеспечивается во всем рабочем диапазоне с КБВ
более 0,3.
Однако существует провал КБВ на частоте 800 МГц до 4 (КБВ 0,25). С
учетом затухания в кабеле применение данной ЛПА возможно во всем
рабочем диапазоне частот.
КУ антенны изменяется от 17 до 12 дБ.
Причем с ростом частоты КУ снижается.
Часть 16
Расчет характеристик 8 вибраторная ЛПА диапазона 390…650 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 350…650 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Длина плеча Длина собирательной
Длина вибратора вибратора
линии и шунта
L8
0,13
0,065
D7
0,02
L7
0,154
0,077
D6
0,024
L6
0,184
0,092
D5
0,028
L5
0,22
0,11
D4
0,034
L4
0,26
0,13
D3
0,04
L3
0,31
0,155
D2
0,048
L2
0,37
0,185
D1
0,057
L1
0,44
0,22
D шунта
0,068
Расстояние между полотнами 0,015 м, диаметр проводников 0.01 м.
На рис.2…11 приведены характеристики антенны в свободном пространстве.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
КУ логопериодической антенны
6,9
6,88
6,86
6,84
6,82
6,8
6,78
6,76
6,74
390
Рис.16
440
490
540
590
640
КБВ логопериодической антенны
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
390
440
490
540
590
640
590
640
Рис.17
КСВ логопериодической антенны
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
390
Рис.18
440
490
540
Структура антенны приведена на рис. 19.
Рис.19
Вывод.
Представленная антенна работает в диапазоне 390…650 МГц, сохраняя во
всем диапазоне хорошее согласование и устойчивую по форме и
направлению диаграмму направленности.
Коэффициент усиления более 6 дБ.
КБВ не менее 0,3 во всем рабочем диапазоне.
Размер антенны 0,32 м на 0,44 м.
Часть 17
Расчет характеристик 4 вибраторной ЛПА диапазона 550…1150 МГц
Расчет характеристик ЛПА выполнен для диапазона 550…1150 МГц.
Внешний вид ЛПА приведен на рис. 1
Рис. 1
Размеры ЛПА приведены в таблице 1.
Таблица 1.
0,118 l1
0,236 0,057 d1
0,094 l2
0,075 l3
0,060 l4
dш
0,189 0,045 d2
0,151 0,036 d3
0,121
0,064
Расстояние между полотнами 0,01 м, диаметр проводников 5 мм.
На рис.2…19 приведены характеристики антенны на реальной землей с
параметрами Е=10, проводимость 0,3 мсим/м при высоте подъёма антенны
7м.
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
Рис.16
КСВ
5,00
4,50
4,00
3,50
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
900
1000
1100
1200
Рис.17
КБВ
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
500
Рис.18
600
700
800
КУ
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Рис.19
Внешний вид антенны с распределением тока на частоте 700 МГц приведен
на рис.20.
Рис.20
Вывод.
Представленный типоразмер логопериодической антенны обеспечивает
согласование с 50-Омным фидером в диапазоне 550…1150 МГц с КБВ более
0,3.
Коэффициент усиления антенны изменяется от 9 до 12,4 дБ.
Размер антенны 0,175…0.236 м.
Приложение 1.
Антенна
18 ти элементная
ЛПА диапазона
200…3500 МГц
19-ти вибраторная
логопериодическая
антенна диапазона
390…650 МГц
Вариант Диапазон
рабочих
частот,
МГц
1
200…3500
КБВ
КУ, дБ
Размер
Диаметр
проводника
Расстояние
между
полотнами
Более
3,39…7,77
0,42
(75 Ом)
Более
10…12,5
0,33
(75 Ом)
0,743 м на 0,673
м
10 мм
0,015 м
1,581 м на 0,331
м
15 мм
0,03 м
2
390…650
16 ти элементная
ЛПА диапазона
350…650 МГц
3
350…650
Более
7,9…12,4
0,263
(75 Ом)
1,405 м на 0,332
м
15 мм
0,03 м
8-ми элементная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
12 ти элементная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
4
390…650
0,32 м на 0,44 м
0.01 м
0,015 м
5
390…650
Более
6,75…6,88
0,63
(75 Ом)
Более
8,82…10,92
0,32
(50 Ом)
0.33 м на 0.985 м 0.01 м
0,015 м
18 элементная
ЛПА диапазона
500…7000 МГц
6
500…7000
Более
5,89…8,95
0,42
(50 Ом)
0,5 м на 0,275 м
0,004 м
3 мм
10-ти вибраторная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
7
390…650
Более
7,9…8,18
0,31
(50 Ом)
0,423 м на 0,616
Диаметр
проводников
вибраторов
0.008 м
8-ми вибраторная
ЛПА диапазона
390…600 МГц
13-ти вибраторная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
8
390…600
0,352 м на 0,774
м
0.01 м
9
390…650
Более
6,3…9,95
0,32
(50 Ом)
Более
8,8…10,9
0,32
(50 Ом)
Расстояние
между
полотнами по
центру
проводников
собирательной
линии 0,05 м.
Собирательная
линия
выполнена из
алюминиевых
труб
квадратного
сечения со
стороной
0,015 м
0,015 м
0,351 м на 1,1 м
0.01 м
0,015 м
8-ми вибраторная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
10
390…650
Более
7,5…8,6
0,59
(75 Ом)
0,4 м на 0,63 м
диаметр
проводников
вибраторов
0.008 м,
0,0229
8-ми вибраторная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
11
390…650
Более
5,88…8,47
0,47
(50 Ом)
18 вибраторная
ЛПА диапазона
300…4250 МГц
15-ти элементная
ЛПА диапазона
450…1100 МГц
12
300…4250
13
450…1100
Более
5,95…7,39
0,33
(50 Ом)
Более
11,7…17,4
0,26
(50 Ом)
собирательной
линии 0,019 м
0,405 м на 0,552 Диаметр
м
проводников
вибраторов
0.008 м.
Конструктивный Проводники
размер антенны: собирательной
длина 0,642 м,
линии
ширина 0,405 м, выполнены из
высота 0,07 м.
металлической
трубы с
квадратным
сечением.
Сторона
сечения трубы
0,015 м.
Расстояние
между
полотнами
антенны
(между
нижней
точкой
верхней
собирательной
линией и
верхней
точкой
нижней
собирательной
линии) 0,015
м.
0,5 на 0,55 м
3 мм
0,004 м
0,877 м на 0,236
м
1,6 мм
0,004 м
15-ти элементная
ЛПА диапазона
450…1100 МГц
14
450…1100
Более
11,7…17,4
0,29
(50 Ом)
0,877 м на 0,236
м
3 мм
0,004 м
15 вибраторная
ЛПА диапазона
500…1050 МГц
8 вибраторная
ЛПА диапазона
390…650 МГц
4 вибраторная
ЛПА диапазона
550…1150 МГц
15
500…1050
5 мм
0,01 м
16
390…650
0.01 м
0,015 м
17
550…1150
Более
12,45…17,78 0,877 м на 0,236
0,26
м
(50 Ом)
Более
6,75…6,88
0,32 м на 0,44 м
0,63
(75 Ом)
Более
9 … 12,4
0,175 м на 236 м
0,3
(50 Ом)
5 мм
0,01 м