miniatura|260x260px|Antena log-periòdica, 400 – 4000 MHz Una antena logperiòdica (LP), també coneguda com a matriu logperiòdica o antena logperiòdica, és una antena direccional multielement dissenyada per operar sobre una àmplia banda de freqüències. Va ser inventada per John Dunlavy el 1952.
La forma més comuna d'antena logperiòdica és la matriu de dipols logperiòdics o LPDA. La LPDA consisteix en diversos elements accionats per dipols de mitja ona de longitud que augmenta gradualment, cadascun format per un parell de barres metàl·liques. Els dipols es munten a prop els uns dels altres en una línia, connectats en paral·lel a la línia d'alimentació amb fase alterna. Elèctricament, simula una sèrie d'antenes Yagi-Uda de dos o tres elements connectades entre si, cada conjunt sintonitzat a una freqüència diferent.
Les antenes LPDA s'assemblen una mica a les antenes Yagi, ja que ambdues consisteixen en elements de vareta dipolar muntats en línia al llarg d'un braç de suport, però funcionen de maneres molt diferents. Afegir elements a una Yagi augmenta la seva direccionalitat, o guany, mentre que afegir elements a una LPDA augmenta la seva resposta de freqüència, o amplada de banda.
Una gran aplicació dels LPDA és en les antenes de televisió terrestre de teulades, ja que poden requerir un gran ample de banda per cobrir diverses freqüències a les bandes VHF i/o UHF. Un disseny àmpliament utilitzat per a la recepció de televisió combinava una Yagi per a la recepció UHF davant d'un LPDA més gran per a VHF.
Concepte bàsic L'antena LPDA normalment consisteix en una sèrie d'"elements" dipolars de mitja ona, cadascun dels quals consisteix en un parell de barres metàl·liques, posicionades al llarg d'un braç de suport situat al llarg de l'eix de l'antena. Els elements estan espaiats a intervals seguint una funció logarítmica de la freqüència, coneguda com a d o sigma. La longitud dels elements successius i l'espai entre ells disminueixen gradualment al llarg del braç. La relació entre les longituds és una funció coneguda com a tau. Sigma i tau són els elements clau del disseny de l'antena LPDA.The Log-Periodic Dipole Array" El patró de radiació de l'antena és unidireccional, amb el lòbul principal al llarg de l'eix del braç, a l'extrem amb els elements més curts. Cada element dipolar és ressonant a una longitud d'ona aproximadament igual al doble de la seva longitud. L'amplada de banda de l'antena, el rang de freqüències sobre el qual té un guany gairebé màxim, es troba aproximadament entre les freqüències ressonants dels elements més llargs i més curts.
Cada element de l'antena LPDA és un element accionat, és a dir, connectat elèctricament a la línia d'alimentació. Una línia de transmissió de cable paral·lel sol discórrer al llarg del braç central, i cada element successiu està connectat en fase oposada a aquest. Sovint es pot veure la línia d'alimentació fent ziga-zagues a través del braç de suport que sosté els elements. Un altre mètode de construcció comú és utilitzar dos braços de suport centrals paral·lels que també actuen com a línia de transmissió, muntant els dipols als braços alterns. Altres formes de disseny logperiòdic substitueixen els dipols per la pròpia línia de transmissió, formant l'antena en ziga-zaga logperiòdica."Log-periodic zig zag antenna", US Patent 3355740 També existeixen moltes altres formes que utilitzen el cable de transmissió com a element actiu.Photo Archive Of Antennas, Illinois Historic Archive
Els dissenys Yagi i LPDA semblen molt similars a primera vista, ja que tots dos consten de diversos elements dipolars muntats al llarg d'un braç de suport. La Yagi, però, només té un únic element accionat connectat a la línia de transmissió, normalment el segon des de la part posterior del conjunt, els elements restants són paràsits . L'antena Yagi es diferencia de la LPDA en tenir un ample de banda molt estret.
En termes generals, a qualsevol freqüència donada, el disseny logperiòdic funciona de manera similar a una antena Yagi de tres elements; l'element dipolar més proper a la ressonància a la freqüència de funcionament actua com a element impulsat, amb els dos elements adjacents a banda i banda com a director i reflector per augmentar el guany, l'element més curt del davant actua com a director i l'element més llarg del darrere com a reflector. Tanmateix, el sistema és una mica més complex que això, i tots els elements contribueixen en certa manera, de manera que el guany per a qualsevol freqüència donada és superior al d'una Yagi de les mateixes dimensions que qualsevol secció de la logperiòdica. Tanmateix, una Yagi amb el mateix nombre d'elements que una logperiòdica tindria un guany molt més alt, ja que tots aquests elements milloren el guany d'un sol element impulsat. En el seu ús com a antena de televisió, era comú combinar un disseny logperiòdic per a VHF amb una Yagi per a UHF, amb les dues meitats de mida aproximadament igual. Això va resultar en un guany molt més alt per a UHF, normalment de l'ordre de 10 a 14. dB al costat Yagi i 6,5 dB per al log-periòdic. Però aquest guany addicional era necessari de totes maneres per compensar diversos problemes amb els senyals UHF.
La forma log-periòdica, segons la definició de l'IEEE,"Log-periodic antenna Any one of a class of antennas having a structural geometry such that its impedance and radiation characteristics repeat periodically as the logarithm of frequency." (see The new IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms, 1993 ⓒ IEEE.)"Log-periodic antenna Any one of a class of antennas having a structural geometry such that its impedance and radiation characteristics repeat periodically as the logarithm of frequency." (see Acknowledgments, and footnote in page 1), Self-Complementary Antennas―Principle of Self-Complementarity for Constant Impedance―, by Mushiake, Yasuto, Springer-Verlag London Ltd., London, 1996. no s'alinea amb la propietat de banda ampla de les antenes.Mushiake, Yasuto, "Constant-impedance antennas", J. IECE Japan, 48, 4, p. 580-584, April 1965. (in Japanese). La propietat de banda ampla de les antenes log-periòdiques prové de la seva autosimilitud . Una antena log-periòdica planar també es pot fer autocomplementària, com ara les antenes espirals logarítmiques (que no es classifiquen com a log-periòdiques per se, sinó entre les antenes independents de la freqüència que també són autosimilars) o el disseny dentat log-periòdic. Y. Mushiake va trobar, per al que va anomenar "l'antena planar autocomplementària més simple", una impedància de punt d'accionament de η0/2 = 188,4. Ω a freqüències dins dels seus límits d'amplada de banda.Rumsey, V. H., Frequency independent antennas, Academic Press, New York and London. 1966. [p. 55]
Història John Dunlavy va inventar l'antena logperiòdica el 1952 mentre treballava per a les Forces Aèries dels Estats Units, però no se li va atribuir la seva emissió a causa de la seva classificació "Secreta". La Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign havia patentat les antenes Isbell i Mayes-Carrel i havia llicenciat el disseny com a paquet exclusivament a JFD Electronics a Nova York. Channel Master i Blonder Tongue Labs van ignorar les patents i van produir una àmplia gamma d'antenes basades en aquest disseny. Els plets relacionats amb la patent de l'antena, que la Fundació UI va perdre, van evolucionar fins a convertir-se en la Doctrina Blonder-Tongue de 1971. Aquest precedent regeix els litigis de patents.
Antenes de radiodifusió d'ona curta L'antena logperiòdica s'utilitza habitualment com a antena transmissora en estacions de radiodifusió d'ona curta d'alta potència perquè el seu ample de banda permet que una sola antena transmeti en freqüències en múltiples bandes. S'ha utilitzat el disseny en ziga-zaga logperiòdic amb fins a 16 seccions. Aquestes antenes grans solen estar dissenyades per cobrir de 6 a 26 MHz, però se n'han construït fins i tot de més grans que funcionen a freqüències tan baixes com 2 MHz. Les potències disponibles són de fins a 500 kW. En lloc que els elements s'accionin en paral·lel, connectats a una línia de transmissió central, els elements s'accionen en sèrie, amb els elements adjacents connectats a les vores exteriors. L'antena que es mostra aquí tindria uns 14 dBi de guany. Un conjunt d'antenes que consisteix en dues antenes d'aquest tipus, una sobre l'altra i accionades en fase, té un guany de fins a 17 dBi. En ser log-periòdica, les principals característiques de l'antena (patró de radiació, guany, impedància del punt d'impuls) són gairebé constants en tot el seu rang de freqüències, amb la coincidència a 300 La línia d'alimentació Ω aconsegueix una relació d'ona estacionària millor que 2:1 en aquest rang.
Referències
Categoria:Antenes