【文章內(nèi)容簡介】 綜合以上幾何關系可知 ,不論振子長度 、 半徑還是振子之間的距離等所有幾何尺寸都按同一比例系數(shù) τ變化： 1 1 1 1n n n nn n n nL a R dL a R d?? ? ? ?? ? ? ?（ 4―4―4 ） 實用中常常用間隔因子 σ來表示相鄰振子間的距離，它被定義為相鄰兩振子間的距離 dn與 2倍較長振子的長度2Ln之比，即 2nndL? ?（ 4―4―5 ） 第 4章 非頻變天線 圖 4― 4― 1中的 α稱為對數(shù)周期振子陣天線的頂角 。它與 τ及 σ之間具有如下關系： 124 ta n212 a r c ta n4ndL???????????（ 4―4―6 a） （ 4―4―6 b） 這里利用了 ( 1 )2 ta n2nnLd ????第 4章 非頻變天線 的關系式，該式由 1/2( 1 ) ,ta n2nn n n n nLd R R R R???? ? ? ? ?得出 。 第 4章 非頻變天線 （ 2） 相鄰振子交叉饋電 (Cross Feed)。 通常把給各振子饋電的那一段平行線稱為 “ 集合線 ” ， 以區(qū)別于整個天線系統(tǒng)的饋線 。 例如圖 4― 4― 6所示的對數(shù)周期振子陣天線是用同軸電纜作饋線的 ，但在給各振子饋電時轉(zhuǎn)換成了平行雙導線 。 作為整個天線系統(tǒng)的饋電線是同軸線 ， 而直接與各振子連接的則是 “ 集合線 ” 。 第 4章 非頻變天線 在集合線的末端 (最長振子處 )可以端接與它的特性阻抗相等的負載阻抗 ， 也可以端接一段短路支節(jié) 。 適當調(diào)節(jié)短路支節(jié)的長度 ， 可以減少電磁波在集合線終端的反射 。 當然 ， 在最長振子處也可以不端接任何負載 ， 具體情況可由調(diào)試結果選定 。 對數(shù)周期振子陣天線的饋電點選在最短振子處 。天線的最大輻射方向?qū)⒂勺铋L振子端朝向最短振子的這一邊 。 天線的幾何結構參數(shù) σ和 τ（ 當然也包括 α） 對天線電性能有著重要的影響 ， 是設計對數(shù)周期振子陣天線的主要參數(shù) 。 第 4章 非頻變天線 對數(shù)周期振子陣天線的工作原理 對數(shù)周期振子陣天線具有極寬的工作帶寬 ， 達到10∶ 1或更寬一些 。 可以從概念上這樣來理解它的工作原理 。 在前面的學習中我們已經(jīng)看到天線的方向特性 、阻抗特性等等都是天線電尺寸的函數(shù) 。 如果設想當工作頻率按比例 τ變化時 ， 仍然保持天線的電尺寸不變 ，則在這些頻率上天線就能保持相同的電特性 。 第 4章 非頻變天線 就對數(shù)周期振子陣天線來說，假定工作頻率為 f1（ λ1）時，只有第 “ 1”個振子工作，其電尺寸為 L1/λ1，其余振子均不工作；當工作頻率升高到 f3（ λ3）時，換成只有第 “ 2”個振子工作，電尺寸為 L2/λ2，其余振子均不工作；當工作頻率升高到 f2（ λ2）時，只有第 “ 3”個振子工作，電尺寸為 L3/λ3。依次類推。顯然，如果這些頻率能保證 1 2 31 2 3,L L L? ? ???第 4章 非頻變天線 則在這些頻率上天線可以具有不變的電特性 。 因為對數(shù)周期振子陣天線各振子尺寸滿足 Ln+1/Ln=τ， 就要求這些頻率滿足 λn+1/λn=τ或 fn+1/fn=1/τ。 如果我們把 τ取得十分接近于 1， 則能滿足以上要求的天線的工作頻率就趨近連續(xù)變化 。 假如天線的幾何結構為無限大 ， 那么該天線的工作頻帶就可以達到無限寬 。 由于能實現(xiàn)天線電性能不變的頻率滿足 fn+1/fn=1/τ，對它取對數(shù)得到 11l n l n l nnnff ?? ??（ 4―4―7 ） 第 4章 非頻變天線 該式表明 ， 只有當工作頻率的對數(shù)作周期性變化時 (周期為 ln(1/τ))， 天線的電性能才保持不變 ， 所以 ， 把這種天線稱為對數(shù)周期天線 。 實際上并不是對應于每個工作頻率只有一個振子在工作 ， 而且天線的結構也是有限的 。 這樣一來 ， 以上的分析似乎完全不能成立 。 然而值得慶幸的是 ,實驗證實了對數(shù)周期振子陣天線上確實存在著類似于一個振子工作的一個電尺寸一定的 “ 輻射區(qū) ” 或 “ 有效區(qū) ” ， 這個區(qū)域內(nèi)的振子長度在 λ/2附近 ， 具有較強的激勵 ， 對輻射將作出主要貢獻 。 當工作頻率變化時 ，該區(qū)域會在天線上前后移動 （ 例如頻率增加時向短振子一端移動 ） ， 使天線的電性能保持不變 。 第 4章 非頻變天線 另外 ， 實驗還證實 ， 對數(shù)周期振子陣天線上存在著“ 電流截斷效應 ” ， 即 “ 輻射區(qū) ” 后面的較長振子激勵電流呈現(xiàn)迅速下降的現(xiàn)象 ， 正因為對數(shù)周期振子陣天線具有這一特點 ， 才有可能從無限大結構上截去長振子那邊無用的部分以后 ， 還能在一定的頻率范圍內(nèi)近似保持理想的無限大結構時的電特性 。 第 4章 非頻變天線 圖 4―4―2 給出 τ=， σ=，工作頻率為200~600MHz的對數(shù)周期振子陣天線在頻率分別為200 ,300 ,600MHz時各振子激勵電流的分布情況。該圖說明在不同頻率時確實有相應的部分振子得到較強的激勵，超過該區(qū)域以后的較長振子的激勵電流很快地受到 “ 截斷 ” 。 第 4章 非頻變天線 圖 4―4―2 在不同頻率下 LPDA振子輸入端的電流分布 0 . 1 7 2 m 0 . 7 5 m( a )第 4章 非頻變天線 振子輸入端電流振幅相對分布振子序列編號6 0 0 M H z 4 0 0 M H z2 0 0 M H z0 . 910 . 80 . 70 . 60 . 50 . 40 . 30 . 20 . 100 2 4 6 8 10 12 14 16 18( b )圖 4―4―2 在不同頻率下 LPDA振子輸入端的電流分布 第 4章 非頻變天線 原則上在 和 fn之間的頻率上 ，天線難以滿足電尺寸不變 。 但是大量實驗證實 ， 只要設計得當 ， 即便比例因子 τ值不是非常接近于 1， 也能使該頻率之間的天線電性能與 fn或 fn+1時的相當接近 。所以對數(shù)周期振子陣天線能得到廣泛應用 。 根據(jù)對數(shù)周期振子陣天線上各部分對稱振子的工作情況 ， 人們把整個天線分成三個工作區(qū)域：除 “ 輻射區(qū) ” 以外 ， 從電源到輻射區(qū)