Логопериодическая антенна своими руками

Собираемся рассказать, как сделать логопериодическую антенну. Логопериодические антенны относятся к числу частотно-независимых. Агрегаты работают в широком диапазоне, перекрывая спектр вещания. Напоминают внешним видом антенны типа волновой канал, только директоры переменной длины, подчиняющейся логарифмическому закону. Впервые идея предложена в 1957 году статьей Избелла, Дюамеля. В обыденности известно три вида устройств, читатели наверняка видели один – выложенный прилавками магазинов. Логопериодическая антенна изготавливается своими руками. Размеры вызнайте, понимайте имеющее важность, осознавайте возможности поблажку дать выдерживанию точности.

Виды логопериодических антенн

Редко встретим явление: самодельная логопериодическая антенна. Конструкция… логопериодические антенны трех типов:

1. Плоские. Напоминают непонятный круг, вырезаны беспорядочно (на первый взгляд) дорожки, секторы. Получается невиданная комбинация мишени, с кольцами поршней двигателя внутреннего сгорания, непонятно чем… В результате штуковина принимает-излучает волны. 
2. Пространственная логопериодическая антенна страшная внешним видом. Навевает ассоциации фантастического фильма: космические флагманы увешаны похожими штуковинами. Не исключено, режиссеры равнялись сабжектом. Выглядит просто фантастично, работает реально.
3. Плоские однонаправленные логопериодические антенны то, что видим в магазинах. Торчащий вперед длинный стержень, по обеим сторонам усеянный, словно усами, поперечинами различной длины. Выглядит более упорядоченно, пониманию недостижимо.

Ошибочно думать, будто логопериодические антенны годятся ловить лишь телевидение. Дело в другом: конструкция изделий сложна, первые методики предлагали номограммы, руководствуясь которыми, мастерам-самоучкам много раз приходилось переделывать. Первые логопериодические антенны сложно настраивались. Вот почему интерес так и не развился до последнего времени, хотя известны свыше половины века. Конструкции для GSM, WiFi, других протоколов СВЧ имеются, давно предложены, неизвестны толком. Отказываетесь верить, попробуйте найти в интернете информацию, соотнесите результаты по биквадрату Харченко, сразу поймете ситуацию.

Решение задачи математически сталкивается напрямую с сонмом интегральных уравнений, по зубам редкостным ботаникам. Наиболее осведомленные авторы считают: разумно пользоваться просто готовыми конструкциями, самостоятельно разрабатывать, больше методом научного тыка. Понятно, первую задачу на бумаге решать утомительно, люди опытные рекомендуют попросту использовать различные языки программирования. Лучше всего подходят MathCAD и С++.

Конструкция логопериодической антенны

Конструкция логопериодической антенны поражает сложностью. Попробуем описать устройство. Начнем упрощенно, избегая запутать читателей.

• Стержень напоминает траверсу волнового канала, дает раздельное питание левым и правым вибраторам. Находятся симметрично в противофазе.
• Причем попеременно левый-правый ряд вибраторов меняются несущей (две, близко расположенные и параллельные). Например, первый левый вибратор принадлежит верхней несущей, первый правый – нижней. Со вторыми наоборот. Левый теперь находится на нижней, правый, – на верхней.
• Количество вибраторов зависит от конструктива, длина самых больших (вмещены задней частью) составляет (в сумме левый и правый) половину длины волны крайней нижней частоты диапазона.
• Питание подводится к передней части. Допустимо сделать проводом, проложенным внутри несущей, либо сразу присоединить симметричную линию к вершине. По первому случаю поясним: коаксиальный кабель ложится внутри одной направляющей, причем одной частью линии послужит направляющая. При выходе из носика центральная жила замыкается на вторую несущую. Получается, двухпроводная линия играет роль четвертьволнового симметрирующего трансформатора. 
• Закорачивание линии сделано позади самого длинного вибратора на расстоянии восьмой части длины волны нижней частоты диапазона. По отдельным сведениям, сделано из соображений согласования. Кстати, метод хорош тем, что вибраторы получаются замкнутыми на землю, следовательно, при ударе молнии первой сгорит оплетка кабеля (при отсутствии громоотвода).

Действие логопериодической антенны

Согласно теории, в логопериодической антенне постоянно имеется некая активная область, образованная вибраторами, где уровень тока выше 10 дБ. Частота начинает уменьшаться, зона перемещается в сторону вибраторов подлиннее. Повышение провоцирует обратный процесс. Немногие элементы линии работают равноценно. Некоторые отдыхают. Получается феноменальная широкополосность. Особенностью линии является то, что волна сначала доходит до вибраторов, имеющих размер, отличающийся от резонансного (меньший). По мере продвижения сигнала к «идеальному» вибратору часть мощности рассеивается. Удается укоротить самый длинный излучатель, снижая габариты логопериодической антенны.

Итак, читателям представляем простую вещь: дельной, простой методики расчета сегодня не придумано, любители покопаться в интегралах приглашаются к изданию Логопериодические вибраторные антенны 2005 года выпуска: подробно обмусоливаются тонкости. Несколько разделов посвящается программированию. Избегаем копать тонкости MathCAD, приводить расчет логопериодической антенны, предпочитаем С++, выводы покажем, чтобы читатели могли заняться проектированием:

1. Диапазон работы антенны 470 – 790 МГц.
2. Количество вибраторов 9 штук на сторону.
3. Коэффициент геометрической прогрессии 0,895.
4. Расстояние между вибраторами 0,17 метра.
5. Входное сопротивление 75 Ом.
6. Волновое сопротивление фидерной линии 97,143 Ом.
7. Диаметр проводников фидерной линии 8 мм.
8. Расстояние между проводниками (несущими) 10,768 мм.
9. Расстояние от самого длинного вибратора до замыкания линии 72,556 мм.

Поясняем по поводу данных: длина самого длинного вибратора (левый + правый суммарно) должна быть равна половине длины волны самой низкой частоты (теория). Найдем параметр. Длину волны вычисляем по формуле, используемой со школьной скамьи 299792458 / 470000000 = 637,85 мм. Делим на четыре, пытаясь найти длину одного (левого, правого) вибратора, получаем 159,5 мм. Каждый последующий вибратор находите, домножая число коэффициентом из данных. Все концами лежат на линии, проведенной из некоего воображаемого центра, расположенного вдоль оси антенны, впереди. Расстояния домножаются коэффициентом. Начальное составляет 17 см.

Как объясняет автор идеи, в расчете по формулам выходили разные толщины вибраторов, некоторые не получали порции энергии в ходе работы (говорилось выше), по мере создания ДМВ логопериодической антенны, было решено проволоку взять толщиной 6 мм, расстояния, длины вышли следующие:

1. Расстояние 0 мм, длина 145,1 мм.
2. Расстояние 98,7 мм, длина 128,4 мм.
3. Расстояние 186 мм, длина 113,6 мм.
4. Расстояние 263,3 мм, длина 100,5 мм.
5. Расстояние 331,7 мм, длина 89 мм.
6. Расстояние 392,2 мм, длина 78,78 мм.
7. Расстояние 445,8 мм, длина 69,7 мм.
8. Расстояние 493,2 мм, длина 61,7 мм.
9. Расстояние 535,2 мм, длина 54,6 мм.

Настраивается антенна изменением расстояния меж несущими. Варьируется удаление короткого замыкания линии от самого длинного вибратора. Берите размеры табличные, автор лучше знал, наверняка учел расстояния меж несущими и прочее. Рассматриваемая логопериодическая антенна отлично подходит цифровому мультиплексу, причем захватит все, подробнее сверяйтесь с Википедией. Для работы на прием телевидения следует расположить конструкцию, чтобы вибраторы находились в горизонтальной плоскости. В большом городе луч может прийти вовсе не с направления вышки, также под углом. Боитесь поймать – пробуйте наклонить логопериодическую антенну для достижения нужного эффекта.

Про питание рассказали, пропускайте кабель в одну из несущих, в районе носика обеспечьте соединение любой из них с оплеткой, второй — с жилой. Замыкается линия позади самого длинного вибратора. Теперь каждый читатель может самостоятельно сделать логопериодическую антенну по приведенным сведениям. Отдельной строкой идут конструкторские соображения. Ранее директор приваривали к траверсе, сегодня найдете иные методики.

Желаем аудитории удачи в экспериментах. Теперь знаете, как изготавливается логопериодическая антенна собственноручно. Напоминаем, рассмотренная конструкция далеко не самая простоя и требуется посмотреть диапазон по всем используемым частотам. Нет необходимости – создавайте четвертьволновые вибраторы (для цифровых мультиплексов), избегая дебрей. Проще собирается волновой канал, отличающийся от логопериодической антенны равными размерами вибраторов.