Die logarithmisch-periodische Antenne ist eine Breitbandantenne, deren Funktionsprinzip auf Resonanz und logarithmisch-periodischer Struktur basiert. Dieser Artikel stellt Ihnen logarithmisch-periodische Antennen aus drei Aspekten vor: Geschichte, Funktionsprinzip und Vorteile logarithmisch-periodischer Antennen.

Die Geschichte der logarithmisch-periodischen Antennen

Eine logarithmisch-periodische Antenne ist eine Breitbandantenne, deren Design auf einer logarithmisch-periodischen Struktur basiert. Die Geschichte logarithmisch-periodischer Antennen reicht bis in die 1950er Jahre zurück.

Die logarithmisch-periodische Antenne wurde 1957 von den amerikanischen Ingenieuren Dwight Isbell und Raymond DuHamel erfunden. Während ihrer Forschungsarbeiten in den Bell Labs entwickelten sie eine Breitbandantenne, die mehrere Frequenzbänder abdecken konnte. Diese Antennenstruktur nutzt eine logarithmisch-periodische Geometrie, die ihr über den gesamten Frequenzbereich hinweg ähnliche Strahlungseigenschaften verleiht.

In den folgenden Jahrzehnten wurden logarithmisch-periodische Antennen umfassend eingesetzt und untersucht. Sie finden Anwendung in Bereichen wie drahtloser Kommunikation, Fernseh- und Radioempfang, Radarsystemen, Funkmessungen und der wissenschaftlichen Forschung. Die Breitbandeigenschaften logarithmisch-periodischer Antennen ermöglichen die Abdeckung mehrerer Frequenzbänder. Dadurch wird der Bedarf an Frequenzwechseln und Antennenaustausch reduziert und die Systemflexibilität und -effizienz verbessert.

Das Funktionsprinzip der logarithmisch-periodischen Antenne beruht auf ihrer speziellen Struktur. Sie besteht aus einer Reihe abwechselnder Metallplatten, deren Länge und Abstand jeweils entsprechend einer logarithmischen Periode zunehmen. Diese Struktur bewirkt, dass die Antenne Phasenunterschiede bei unterschiedlichen Frequenzen erzeugt und dadurch eine breitbandige Strahlung ermöglicht.

Mit dem technologischen Fortschritt haben sich Design und Herstellungsverfahren logarithmisch-periodischer Antennen verbessert. Moderne logarithmisch-periodische Antennen nutzen fortschrittliche Materialien und Herstellungsverfahren, um die Leistung und Zuverlässigkeit der Antenne zu verbessern.

Sein Funktionsprinzip lässt sich kurz wie folgt beschreiben

1. Resonanzprinzip: Der Aufbau logarithmisch-periodischer Antennen basiert auf dem Resonanzprinzip. Bei einer bestimmten Frequenz bildet die Antennenstruktur eine Resonanzschleife, die es der Antenne ermöglicht, elektromagnetische Wellen effektiv zu empfangen und abzustrahlen. Durch die präzise Auslegung von Länge und Abstand der Bleche können logarithmisch-periodische Antennen in mehreren Resonanzfrequenzbereichen betrieben werden.

2. Phasendifferenz: Das logarithmisch-periodische Verhältnis von Länge und Abstand der Metallstücke der logarithmisch-periodischen Antenne bewirkt, dass jedes Metallstück bei unterschiedlichen Frequenzen eine Phasendifferenz erzeugt. Diese Phasendifferenz führt zum Resonanzverhalten der Antenne bei unterschiedlichen Frequenzen und ermöglicht so einen Breitbandbetrieb. Kürzere Metallstücke wirken bei höheren Frequenzen, längere bei niedrigeren Frequenzen.

3. Strahlabtastung: Die Struktur der logarithmisch-periodischen Antenne führt zu unterschiedlichen Strahlungseigenschaften bei unterschiedlichen Frequenzen. Mit der Frequenzänderung ändern sich auch die Strahlungsrichtung und die Strahlbreite der Antenne. Das bedeutet, dass logarithmisch-periodische Antennen Strahlen über ein breites Frequenzband abtasten und anpassen können.

Vorteile logarithmisch-periodischer Antennen

1. Breitbandeigenschaften: Logarithmisch-periodische Antennen sind Breitbandantennen, die mehrere Frequenzbänder abdecken können. Ihre logarithmisch-periodische Struktur ermöglicht der Antenne ähnliche Strahlungseigenschaften über den gesamten Frequenzbereich. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Frequenzwechsels oder Antennenaustauschs, was die Systemflexibilität und -effizienz verbessert.

2. Hohe Verstärkung und Strahlungseffizienz: Logarithmisch-periodische Antennen weisen in der Regel eine hohe Verstärkung und Strahlungseffizienz auf. Ihre Struktur ermöglicht Resonanz in mehreren Frequenzbereichen und bietet so starke Strahlungs- und Empfangsfähigkeiten.

3. Richtwirkungskontrolle: Logarithmisch-periodische Antennen sind in der Regel gerichtet, d. h. sie haben in bestimmten Richtungen eine stärkere Strahlungs- oder Empfangsleistung. Dadurch eignen sich logarithmisch-periodische Antennen für Anwendungen, die eine spezifische Strahlungsrichtwirkung erfordern, wie z. B. Kommunikation, Radar usw.

4. Vereinfachtes Systemdesign: Da logarithmisch-periodische Antennen einen breiten Frequenzbereich abdecken können, lässt sich das Systemdesign vereinfachen und die Anzahl der Antennen reduzieren. Dies trägt dazu bei, die Systemkosten zu senken, die Komplexität zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern.

5. Entstörungsverhalten: Logarithmisch-periodische Antennen bieten ein gutes Entstörungsverhalten in einem breiten Frequenzband. Ihre Struktur ermöglicht es der Antenne, unerwünschte Frequenzsignale besser herauszufiltern und die Störfestigkeit des Systems zu verbessern.

Kurz gesagt: Durch die präzise Auslegung von Länge und Abstand der Bleche kann die logarithmisch-periodische Antenne in mehreren Resonanzfrequenzbereichen arbeiten und bietet Breitbandeigenschaften, hohe Verstärkung und Strahlungseffizienz, Richtwirkungskontrolle, vereinfachtes Systemdesign und Entstörungseigenschaften. Dadurch werden logarithmisch-periodische Antennen häufig in der drahtlosen Kommunikation, im Radar, in der wissenschaftlichen Forschung und anderen Bereichen eingesetzt.