Логопериодические вибраторные антенны: Учебное пособие, страница 50

При расчёте логоволновой антенны за основу следует брать рассчитанную ЛПВА.

Рассмотрим два варианта логоволновой антенны – антенна общей длиной 1 метр и антенна общей длиной 1,5 метра. Таким образом, общая длина антенны увеличивается в первом случае примерно в два раза, а во втором – в три раза. В идеальном случае следует ожидать увеличения коэффициента усиления в первом случае на 3 дБ, а во втором случае – на 5 дБ относительно исходной антенны.

Под длиной антенны будем понимать расстояние между первым и последним вибраторами. Переменными параметрами выберем длину директоров и расстояние между ними. Изменяя эти параметры, попробуем добиться максимального усиления. В качестве исходной ЛПВА возьмём рассчитанную выше антенну. За максимально допустимый КСВ выберем уровень 1,3.

Пассивные вибраторы не нуждаются в диэлектрике, а траверса для крепления пассивных вибраторов может быть как диэлектрической, так и металлической.

Для антенны длиной около 1 метра с тремя директорами получаем следующие ЧХ:

Рис. 3.23. Графики ЧХ Z_вх(F) (слева) и КНД и КСВ (справа) для логоволновой антенны длиной около 1 метра с тремя директорами

Усиление антенны увеличилось более чем на 2,5 дБ по сравнению с исходной ЛПВА, хотя длина антенны увеличилась более чем в два раза. Рассмотрим распределения токов и ДН на средней частоте

Рис. 3.24. Графики распределения токов (сплошная линия – амплитуда, штриховая – фаза) и ДН на средней частоте для логоволновой антенны длиной около 1 метра с тремя директорами

На наш взгляд, причины меньшего увеличения усиления (можно было ожидать увеличение усиления на 3 дБ) заключаются в том, что уровень тока в директорах меньше, чем в вибраторах ЛПВА и имеется излом в фазовом распределение токов при переходе от ЛПВА к директорам. Излом фазового распределения увеличивает уровень боковых лепестков, что снижает усиление антенны.

Увеличим количество директоров до 4, не меняя длину антенны и рассмотрим ЧХ

Рис. 3.25. Графики ЧХ Z_вх(F) (слева) и КНД и КСВ (справа)

для логоволновой антенны длиной около 1 метра с четырьмя директорами

Видно, что увеличение количества директоров до 4 мало меняет параметры антенны, поэтому это увеличение не имеет смысла. Приведём результаты расчётов антенны с тремя директорами

Результаты расчёта логоволновой антенны

Рассмотрим антенну общей длиной около 1,5 метра. От этой антенны требуется получить максимальный коэффициент усиления. При разработке антенны примем во внимание то обстоятельство, что сотовая связь реально использует два узких частотных участка – в начале диапазона и в конце диапазона. Передатчик мобильного телефона работает в начале диапазона. Поэтому наибольшие требования к согласованию будем предъявлять в начале диапазона.

В результате получаем антенну с 7 директорами и следующими ЧХ:

Рис. 3.26. Графики ЧХ Z_вх(F) (слева) и КНД и КСВ (справа)

для логоволновой антенны длиной около 1,5 метра с семью директорами

.

Средний по диапазону КНД увеличился примерно на 4,1 дБ, вместо ожидаемых в идеальном случае 5 дБ, но это реально достижимый коэффициент усиления. Антенна в большей степени обладает свойствами антенны Уда-Яги, чем ЛПВА и весьма чувствительна к точности изготовления вибраторов.