对数周期天线是一种非频变天线,所谓非频变是指天线的阻抗、方向图、增益、驻波比等电特性随频率的对数成周期性变化,并在很宽的频带内保持基本不变。
它是根据以下阐述的理论构建而成的:当天线按照某一特定的比例因子
变换后,仍为其原来的结构。这样,出现在频率
f和
的天线性能,将在
f和
f的频率范围内重复出现,依次类推,天线的电性能将在很宽的频率范围内作周期性的变化。因此若能做到在f~
f频带内天线性能指标变化较小,那么就有可能达到非频变天线的要求。同时对数周期天线又是一种线极化天线,电场的极化方向平行于振子的方向。因而使得对数周期天线具有宽频带特性和线极化特性,所以应用其作为电晕放电信号探测系统是天线部分的最优选择。对数周期天线的电特性主要包括输入阻抗、方向图与方向系数、极化和带宽等,下面将从这几方面分别进行阐述。
1、输入阻抗
对数周期天线的输入阻抗是指它在馈电点(集合线始端)所呈现的阻抗。当高频能量从天线馈电点输入后,电磁能量将沿集合线向前传输,传输区振子的电长度很小,输入端呈现较大的容抗,因而其输入端的电流很小。传输区振子相当于在集合线对应点并联一附加电容,改变了集合线的分布参数,使集合线的特性阻抗降低(传输线的特性阻抗与分布电容的平方根成反比)。
辐射区为集合线的主要负载,由集合线传送的高频能量几乎被辐射区的振子全部吸收,并向空间辐射。辐射区后的非谐振区振子比谐振长度大得多,由于其得到的高频能量很小,所以从集合线终端反射的能量也就非常小。若集合线终端接适当的短路支节长度,集合线上的反射波成分就可降到最低程度,此时,可近似认为集合线上载行波。因而对数周期天线的输入阻抗近似地等于考虑到传输区振子影响后的集合线特性阻抗,基本上是电阻性的,电抗成分不大。
2、方向图与方向系数
对数周期天线为端射式天线,最大辐射方向为沿着集合线从最长振子指向最短振子的方向。当工作频率变化时,天线的辐射区在天线上前后移动而保持相似特性,故其方向图随频率的变化较小。除了对数周期天线的方向图外,它的半功率角与几何参数τ以及σ也有一定的关系,τ越大,辐射区的振子数越多,天线的方向性越强,方向图的半功率角就越小。
在任何一个工作频率上,只有辐射区的部分振子对辐射起主要作用,而并非所有振子均对辐射有重要贡献,所以它的方向性不强。方向图的波束宽度一般为几十度,方向性系数或天线增益也一般10dBi左右,属于中等增益天线范畴。
3、极化
和引向天线类似,对数周期天线为线极化天线。当对数周期天线的振子面水平放置时,辐射或接收水平极化波;当它的振子面垂直放置时,则辐射或接收垂直极化波。
4、带宽
对数周期天线的辐射区对振子长度有一定要求,所以它的工作带宽将基本上由最长及最短振子尺寸限制。
1. 频率范围:30MHz~1GHz
2. 阻抗:50Ω
3. 驻波:小于2
4. 宽度:1440mm
5. 长度:760mm