Логопериодическая антенна своими руками

Отличительная особенность ЛПА это очень широкий рабочий диапазон частот: отношение максимальной длины волны принимаемого сигнала к минимальной выходит более десяти. Во всем интервале обеспечивается отличное согласование ЛПА с фидером, а коэффициент усиления при этом практически не изменяется.

Внешний вид антенны показан на рисунке выше. Полотно логопериодической антенны образовано собирательной линией в виде двух металлических труб, расположенных одна над другой, к которым крепятся плечи вибраторов так, что левое плечо первого вибратора соединено с верхней трубой собирательной линии, а правое плечо того же вибратора закреплено к нижней трубке. У второго вибратора, все наоборот, левое плечо соединяется с нижней трубой, а правое — с верхней. Схематически эта конструкция показана на рисунке ниже, где сплошными линиями показаны плечи вибраторов, соединенные с верхней трубой, а штриховой линией — с нижней.

Рабочая полоса частот логопериодической антенны со стороны максимальных длин волн зависит от размеров самого длинного вибратора, а со стороны минимальных длин волн — от размеров самого короткого. При этом, вибраторы вписаны в равнобедренный треугольник с углом при вершине (альфа) и основанием, равным самому длинному вибратору. ЛПА ориентируется в пространстве так, чтобы вершина равнобедренного треугольника была направлена в сторону передатчика. Для логарифмической структуры полотна ЛПА должно строго соблюдаться равное соотношение между длинами соседних вибраторов и расстояниями от них до вершины. Это соотношение называется периодом структуры t:

Т.е, размеры вибраторов и их расстояния от вершины равнобедренного треугольника снижается в соответствии с законом убывающей геометрической прогрессии со знаменателем, равным t. Характеристики антенны задаются периодом структуры и углом при вершине треугольника. Чем более маленький угол (и чем больше структурный период t (который всегда будет ниже единицы), тем выше коэффициент усиления антенны и ниже уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности. Но при этом существенно возрастает количество вибраторов структуры и длина ЛПА, и следовательно масса и габариты. Поэтому при выборе угла и периода требуется выбирать компромиссный вариант. В основном угол альфа выбирается в интервале от 30 до 60°, а период структуры от 0,7 до 0,9.

Подключение фидера к антенне осуществляется без специального согласующего устройства. 75 Омный Кабель помещается внутрь нижней трубы со стороны заднего конца А и выходит уже с конца Б.Оплетка фидера припаивается к нижней трубке, а центральная жила — к концу верхней. В зависимости от длины волны сигнала в структуре ЛПА возбуждается, как минимум, несколько вибраторов, размеры которых ближе всего к половине длины волны сигнала. Поэтому конструкция по принципу действия напоминает несколько соединенных антенн типа "Волновой канал", каждая из которых имеет вибратор, директор и рефлектор. На каждой длине волны принимаемого сигнала возбуждается только одна тройка вибраторов, а остальные настолько расстроены, что не оказывают существенного воздействия на работу ЛПА. Из-за этого, коэффициент усиления ЛПА оказывается ниже, коэффициент усиления конструкции типа "Волновой канал" с тем же самым количеством компонентов, но зато полоса пропускания будет намного шире.

Как видим для достижения широкодиапазонности применяется принцип взаимной расстройки компонентов ЛПА — аналогично тому как в широкополосных ВЧ усилителях расширение полосы пропускания осуществляется взаимной расстройкой колебательного контура. Для данной конструкции ЛПА является постоянным произведение коэффициента усиления на полосу пропускания. Чем больше полоса пропускания, тем ниже коэффициент усиления при данных габаритах конструкции.

Рассмотрим конструкцию самодельной ЛПА, имеющей 10 вибраторов и рассчитанной на работу в диапазоне метровых каналов аналогового телевидения, размеры конструкции сведены в таблицу:

В таблице указана длина каждого вибратора - В, а расстояния от данного вибратора до следующего — а. Собирательная линия образована двумя трубками диаметром 30 мм. Расстоянии между осевыми линиями трубок 45 мм. Конструкция имеет 10 вибраторов (20 плеч), которые изготовлены из трубок диаметром 8-15 мм. Расчет ЛПА выполнен при угле альфа равным 45° и периода структуры t=0,84. Расчетный коэффициент усиления около 6 дБ, при этом он почти постоянен по всему диапазону.

Длина труб собирательной линии - 2900 мм. Они выступают за точки монтажа самых коротких полувибраторов где-то на 30 мм. Для обеспечения максимальной параллельности трубок собирательной линии и их стяжки применяются три пары брусков из оргстекла шириной 50 мм, высотой 120 мм и толщиной 25 мм, в которых сделаны специальные полуцилиндрические проточки глубиной 14 мм на расстоянии, соответствующем расстоянию между трубками. Каждая пара брусков стянута Средняя пара этих брусков монтируется в центре тяжести антенны и крепится к мачте.

Еще одна, простая логопериодическая антенна своими руками показана на рисунке ниже. Несущей конструкцией является треугольник, изготовленный из деревянных брусков с поперечным сечением 15x15 мм. Бруски сцеплены между собой. С другой стороны в бруски 1 и 2 вбиваются гвоздики на расстояниях от точки А, в соответствии с рисунком.

Полотно антенны состоит из двух кусков медного провода 6 диаметром 1,0-1,5 мм. Один кусок провода проложен прямо вдоль бруска 4 до точки А, а второй огибая гвоздики, приобретает зигзагообразную форму, и припаивается к прямому проводу в точке А и на всех пересечениях с ним. К вершине равнобедренного треугольника двумя гвоздиками или шурупами крепится диск 5, диаметром 50 мм, вырезанный из жести. В центре диска имеется отверстие. Полотно ЛПА расположено на верхней поверхности треугольника, должно быть направлено вершиной треугольника на передатчик.

В вершине треугольника 75 омная оплетка кабеля припаивается к точке А, а центральная жила вставляется в центральное отверстие диска и припаивается к нему.

Всеволновая логопериодическая антенна своими руками