Принцип работы логопериодической антенны

Введение
Передача радио- и телепрограмм осуществляется с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве со скоростью света. Антенна – это устройство, предназначенное для излучения и приема радиоволн. Для передачи сигналов телевизионного изображения и звукового сопровождения используются определенные частоты диапазона ультракоротких волн.
    Высококачественный прием возможен только при условии выбора наиболее подходящего для данного района типа антенны и правильной ее установки. Кроме того индивидуальная антенно – фидерная система для приема сигнала может содержать согласующие устройства, антенные усилители, сумматоры и разветвители сигнала, неправильное применение которых также приводит к ухудшению приема.
    На качество приема влияет расстояния до передатчика, рельеф местности, наличие препятствий для прохождения радиоволн, тип и кабеля и другие факторы.
    В настоящее время существует множество типов антенн, такие как простые дипольные антенн (слабонаправленные антенны), антенны типа «волновой канал», зигзагообразные антенны, рамочные антенны, логопериодические антенны, синфазные решетки.
    Проведя анализ исходных данных (диапазон частот, усиление), я решил провести расчет логопериодической антенны. Логопериодическая антенна относится к числу широкополосных антенн. Она хорошо согласуется с коаксиальным кабелем, обеспечивает прием сигналов в десятикратном и более диапазоне частот. Также в выборе антенны сыграли свою роль простота конструкции и дешевизна реализации.

1. Основные сведения о логопериодической антенны
1.1 Краткие теоретические сведения
Логопериодическая антенна.
Существует много разновидностей логопериодических антенн, однако любая из них может быть представлена в виде системы вибраторов. Схема такой антенны представлена на рис.1. 
 
Рис.1. Схематическое изображение логопериодической антенны.
Антенна состоит из двухпроводной распределительной линии длиной L, в которую включены вибраторы различной длины. Длина плеча наибольшего вибратора l1=λмакс./4, длина плеча наименьшего вибратора lN<λмин./4. Нижние и верхние плечи соседних вибраторов присоединяются к различным проводникам двухпроводной линии, что обеспечивает однонаправленное излучение с максимумом в направлении коротких вибраторов. Кабель подключается к клеммам антенны.
    Проводники (трубки) распределительной двухпроводной линии располагаются в вертикальной плоскости, а вибраторы – в горизонтальной, причем так, что любые два соседних полувибратора были направлены в противоположные стороны. Коаксиальный кабель проложен внутри нижней трубки и на входных клеммах распаян экранной оболочкой на нижнюю, а центральной жилой – на верхнюю трубку.
    Размеры антенны и ее электрические характеристики определяются тремя основными параметрами: периодом логопериодической структуры τ, углом полотна 2α и длиной L.
    Параметр τ определяет частотную периодичность характеристик логопериодической антенны. Каждый вибратор имеет свою резонансную частоту. На самой низкой частоте рабочего диапазона f1=fмин резонирует вибратор 1 с длиной плеча l1, на следующей, более высокой частоте f2 резонирует вибратор 2 с длиной плеча l2=τl1 и т.д., причем f1=τf2 (τ<1). Резонансные частоты любых двух элементов (вибраторов) логопериодической антенны связаны соотношением:
            fn=τfn+1 (n=1,2,… N)                                         (1)
    При изображении на логарифмической шкале резонансные частоты повторяются через одинаковые интервалы, равные постоянной величине ln(1/τ), поскольку:
            ln fn+1 – ln fn= ln fn+1/fn = ln 1/τ = const.                        (2)
    Параметры логопериодической антенны выбираются так, чтобы внутри одного (любого) интервала частот fn+1 – fn характеристики антенны менялись незначительно. Это малое изменение свойств будет иметь место во всем рабочем диапазоне частот, поэтому антенны, построенные по указанному принципу, носят название логарифмически – периодических или логопериодических.

1.2 Конструкция логопериодической антенны
Логопериодическая антенна для цифрового ТВ в своем строении имеет:
- Стержни в количестве 2 штук, на которые прикрепляются вибраторы. Их делают пустотелыми для того, чтобы внутрь пустить кабель. Заводится через нижний стержень, петлей идет сверху и завершается короткозамкнутой перемычкой. Это необходимо делать для согласования и симметрирования, так как дополнительный контур в антенне применять не нужно.
- Вибраторы – это прикрепленные перпендикулярно стержням проводники различной длинны, подсоединенные с помощью переполюсовки точек питания.
 
Рисунок 2 – Логопериодическая антена
По сути, МВ-диапазон антенна тоже может ловить. Для этого только понадобятся более длинная антенна с вибраторами подлиннее. Конструкцию с выставленными на несколько метров стержнями сделать сложно, так как оконечные вибраторы окажутся слишком длинными, и конструкция станет неустойчивой.
Конструкция антенны цифрового телевидения состоит из 2-х стержней, направленных на источник передаваемых сигналов и размещенных перпендикулярно вибраторов отличающейся друг от друга длинны.
Важными свойствами антенны являются:
- Знаменатель геометрической прогрессии, указывающий на быстроту убывания длинных вибраторов от основания стержня к его концу. Чем меньше показатель, тем эффективнее можно считать антенну. К сожалению, для увеличения этого показателя увеличивается размер и масса устройства.
- Угол в основании треугольника, который образуют собранные вибраторы. Чем меньше он получается, тем лучше работает антенна. Но опять же, это увеличивает длину антенны, повышая риски неустойчивости и деформации.
Отдельно нужно упомянуть поляризацию. Поляризация волн напрямую зависит от типа антенны и ее расположения. Например:
- вертикально размещенный несимметричный вибратор – это вертикальная поляризация;
- горизонтально размещенный вибратор – горизонтальная поляризация.
    
Рисунок 3 -  Формы логопериодической антенны
Слева на право: дельта, волновой канал сложной формы, линейная решетка, всеволновая логопериодическая антена
Дельта – изогнутый из стальной проволоки вибратор, выполненный в треугольной форме. Схема антенны дециметрового диапазона в единую цепь включает все проводники-вибраторы. Поэтому, данная конструкция может считаться улучшенной (в некоторых смыслах) версией классики.
Волновой канал или пластина сложной формы – устройство для принятия сигнала от вышек, что расположены на достаточном удалении. Имеет встроенный усилитель. Из-за разного расстояния между вибраторами может подстроится под любую длину волны. Рекомендуется использовать для дальнего приема сигнала в активном режиме.
Линейная решетка с симметричными вибраторами и изменяющейся монотонно длинной – считается наиболее эффективной и наиболее сложной в строении.
Всеволновая логопериодическая – антенна для приема сигналов в широкополосном диапазоне для работы с аналоговым сигналом и цифровым эфирным по стандарту DVB-T2. Отличия в конструкции есть. В окончании размещены кроме длинных вибраторов минимум два телескопических штыря для ловли аналогового сигнала в метровом диапазоне.

1.3 Назначение и принцип работы
Антенна ЛПА предназначена для приёма и передачи радиосигналов при работе в составе мобильных радиотехнических комплексов связи на стоянке в диапазоне частот от 30 до 80 МГц.
Логопериодические антенны относятся к классу сверхширокополосных антенн с логарифмической периодичностью параметров в зависимости от частоты. Общий вид логопериодической антенны показан на рисунке 2.1, где n - номер вибратора; N -- общее число вибраторов; Rn -- расстояние от первого вибратора до вибратора с номером n; In -- длина вибратора с номером n. Типовые диаграммы направленности логопериодической антенны в Е и Н плоскостях (Е - плоскость, содержащая вибраторы, Н - плоскость, перпендикулярная осям вибраторов) приведены на рисунке 5.
Антенна состоит из ряда симметричных параллельных вибраторов монотонно изменяющейся длины, расположенных в одной плоскости. Длина вибраторов и их расстояние от вершины антенны образуют геометрическую прогрессию со знаменателем ф, называемым периодом ЛПА:
Rn-1 / Rn = ln-1 1n = ф.                                             (3)
Длина антенны определяется углом б, образуемым линией, соединяющей концы излучающих элементов с осью антенны, и самой длинной волной заданного рабочего диапазона.
Вибраторы логопериодической антенны возбуждаются двухпроводным фидером, который возбуждается со стороны коротких вибраторов и образован двумя параллельными трубками, внутри одной из которых проложен коаксиальный кабель. Внешний проводник кабеля присоединяется к трубке, внутри которой он проложен, а внутренний проводник кабеля к другой трубке. Подобная конструкция антенны очень удобна, так как не требует применения специального симметрирующего устройства.
 
Рисунок 4 – Логопериодическая антенна (ЛПА)
 
Рисунок 5 – Типовые диаграммы направленности логопериодической антенны
Из-за шунтирующего действия вибраторов постоянная распространения волны в линии питания и, следовательно, длина волны изменяются. Известна следующая зависимость длины волны в линии питания от геометрических параметров ЛПА:
лл = л/[1 + Wл(ф)1 2tg (б/2)/WВ(1 - ф)]                       (4)
где лл - длина волны в линии питания;
л - длина волны в свободном пространстве;
Wл - волновое сопротивление линии питания;
WB - волновое сопротивление вибраторов полотна;
б - угол раскрыва логопериодической антенны;
ф - период логопериодической антенны.
Рабочая полоса частот логопериодической антенны с нижней стороны ограничивается размерами самых длинных вибраторов lмакс * лмакс/4 и с верхней стороны – размерами самого малого вибратора lмин * лмин/4. Для сохранения удовлетворительного направленного действия на крайних частотах диапазона следует дополнительно применять по два лишних длинных и коротких вибратора. Это объясняется тем, что в логопериодической антенне на какой-либо заданной частоте возбуждается активная область, которая включает в себя вибратор, длина которого примерно равна л/4, и пару вибраторов, примыкающих к нему с двух сторон. Другие вибраторы из-за значительной расстройки возбуждаются слабее, и их влияние на излучаемое поле невелико. В активной области более длинный вибратор является рефлектором, а более короткий – директором. Совместное излучение нескольких вибраторов активной области усиливается в направлении вершины антенны и компенсируется в обратном направлении. Диаграмма направленности ЛПА (рисунок 5) из-за направленных свойств вибратора в плоскости Е (в плоскости, содержащей вибраторы) уже диаграммы в плоскости Н (в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов).
Достоинством логопериодической антенны является ее сверхширокополосность. При правильном выборе размеров антенны удается в десятикратном диапазоне волн получать почти неизменные характеристики направленности при коэффициенте стоячей волны менее 1,5-1,7.
Недостатком логопериодической антенны является сравнительно низкое значение ее коэффициента усиления, так как активная область включает только небольшую часть всех вибраторов антенны (обычно от трех до пяти).

1.4 Действие логопериодической антенны
Согласно теории, в логопериодической антенне постоянно имеется некая активная область, образованная вибраторами, где уровень тока выше 10 дБ. Частота начинает уменьшаться, зона перемещается в сторону вибраторов подлиннее. Повышение провоцирует обратный процесс. Немногие элементы линии работают равноценно. Некоторые отдыхают. Получается феноменальная широкополосность. Особенностью линии является то, что волна сначала доходит до вибраторов, имеющих размер, отличающийся от резонансного (меньший). По мере продвижения сигнала к «идеальному» вибратору часть мощности рассеивается. Удается укоротить самый длинный излучатель, снижая габариты логопериодической антенны.
Итак, читателям представляем простую вещь: дельной, простой методики расчета сегодня не придумано, любители покопаться в интегралах приглашаются к изданию Логопериодические вибраторные антенны 2005 года выпуска: подробно обмусоливаются тонкости. Несколько разделов посвящается программированию. Избегаем копать тонкости MathCAD, приводить расчет логопериодической антенны, предпочитаем С++, выводы покажем, чтобы читатели могли заняться проектированием:
⦁    Диапазон работы антенны 470 – 790 МГц.
⦁    Количество вибраторов 9 штук на сторону.
⦁    Коэффициент геометрической прогрессии 0,895.
⦁    Расстояние между вибраторами 0,17 метра.
⦁    Входное сопротивление 75 Ом.
⦁    Волновое сопротивление фидерной линии 97,143 Ом.
⦁    Диаметр проводников фидерной линии 8 мм.
⦁    Расстояние между проводниками (несущими) 10,768 мм.
⦁    Расстояние от самого длинного вибратора до замыкания линии 72,556 мм.
в расчете по формулам выходили разные толщины вибраторов, некоторые не получали порции энергии в ходе работы (говорилось выше), по мере создания ДМВ логопериодической антенны, было решено проволоку взять толщиной 6 мм, расстояния, длины вышли следующие:
⦁    Расстояние 0 мм, длина 145,1 мм.
⦁    Расстояние 98,7 мм, длина 128,4 мм.
⦁    Расстояние 186 мм, длина 113,6 мм.
⦁    Расстояние 263,3 мм, длина 100,5 мм.
⦁    Расстояние 331,7 мм, длина 89 мм.
⦁    Расстояние 392,2 мм, длина 78,78 мм.
⦁    Расстояние 445,8 мм, длина 69,7 мм.
⦁    Расстояние 493,2 мм, длина 61,7 мм.
⦁    Расстояние 535,2 мм, длина 54,6 мм.

2. Расчет, монтаж и установка логопериодической антенны
2.1 Расчет геометрии антенны
Точный расчет логопериодической антенны довольно сложен, но существует и простая методика расчета. Она позволяет сконструировать антенну, задавшись такими параметрами, как коэффициент направленного действия (КНД) и рабочий интервал частот.
    Длины вибраторов логопериодической антенны и расстояния между ними должны изменяться в геометрической прогрессии со знаменателем τ, а расстояние (выраженное в длинах волн) между полуволновым наибольшим и соседним, меньшим, вибратором характеризуется параметром σ. Параметры τ и σ связаны между собой соотношением:
                σ = 0,25 (1 – τ) ctgα,
    где α представляет собой угол между осью антенны и линией, проходящей через концы вибраторов. Выбор параметров τ и σ носит компромиссный характер и влияет на число вибраторов и размеры антенны (на ее длину L между наименьшим и наибольшим вибраторами). Рекомендуется выбирать указанные параметры в соответствии со значением КНД по графику.
    На этом графике под оптимальным подразумевается значение σ, которому соответствует минимальное значение τ при заданном КНД антенны.
    В соответствии с этим, в нашем случае при КНД=10, σ=0,17 τ=0,917. Следует отметить, что число вибраторов антенны N зависит, в основном, от значения τ, а ее размеры возрастают с увеличением σ. Кроме того, оптимальному значению σ соответствует минимуму коэффициента стоячей волны (КСВ), а при больших значениях σ диаграмма направленности становится многолепестковой.
    Выбрав параметры σ и τ вычисляем угол α по формуле:
                                             (5)
Следовательно, α=70
    Для определения ориентировочной длины антенны L и числа вибраторов N находят ширину «активной» области антенны Bs, под которой понимают зону, где находится резонансный вибратор с двумя другими, примыкающими к нему, из соотношения:
            Bs= B*Bar,                                                  (6)
где B = fmax/fmin – заданный коэффициент перекрытия рабочего интервала частот, а Bar – коэффициент, характеризующий ширину «активной» области. Коэффициент Bar рекомендуется выбирать, исходя из τ и α по графику, изображенному на рис. 1.50.1
В соответствии с графиком получаем:
 Bar=1,6
Тогда:
                                   (7)
1) Графики приведены в учебнике «Телевизионные антенны» под ред. Синдеева Ю.Г.
Поскольку длина самого длинного вибратора равна λmax/2, то длину антенны можно определить по формуле:
              (8)
Необходимое число вибраторов можно найти из соотношения:
                                (9)
После этого рассчитываем длину вибраторов и расстояние между ними, начиная с самого длинного, равного половине максимальной длины волны рабочего интервала частот, по формулам:
Ln+1=ln*τ,                                                   (10)
Dn=0.5(ln-ln+1)ctgα,                                        (11)
где dn – расстояние между двумя вибраторами с номерами n и n+1.

Расчет геометрии антенны производился с помощью программы MMANA.
Ниже на рис.6 приводится вид антенны после поведенной оптимизации.
 
Рисунок 6 – Общий вид антенны.
Таблица 1 – Размеры антенны
Номер 
вибратора    Длина 
вибратора, м     Расстояние между вибраторами, м
1    0.101    0.035
2    0.092    0,066
3    0.084    0,062
4    0.077    0,057
5    0.071    0,051
6    0.065    0,048
7    0.059    0,042

На рис.7,8,9 представлены диаграммы направленности антенны, рассчитанные в свободном пространстве, на высоте λ/4 и на высоте 5м соответственно.
 
Рисунок 7 – Диаграмма направленности антенны в свободном пространстве.
 
Рисунок 8 – Диаграмма направленности антенны на высоте λ/4.

 
Рисунок 9 – Диаграмма направленности антенны на высоте 5м.
    Далее покажем, что как ведут себя КСВ, усиление и Z в заданном диапазоне частот:
 
Рисунок 10 – Графики зависимости усиления и коэффициента F/B от изменения частоты в заданном диапазоне частот.
 
Рисунок 11 – График зависимости КСВ от изменения частоты в заданном диапазоне частот.
 
Рисунок 12 – График зависимости активного и реактивного сопротивления от изменения частоты в заданном диапазоне частот.
По этим графикам можно сказать, что в заданном диапазоне частот мы добились необходимого усиления (14дБ), а КСВ не превышает отметки в 2.6.

2.2 Монтаж логопериодической антенны
Все элементы антенн изготавливают из легких металлов, стойких к атмосферным воздействиям. При изготовлении антенны необходимо учитывать, что надежность ее работы зависит от правильности выбора материалов. Можно использовать такие материалы, как медь, сталь, латунь, алюминий и т.д.
При сборке элементов антенны из разнородных металлов необходимо учитывать, что в местах их соприкосновения образуется контактная разность потенциалов, разрушающая металл в месте соединения. Во избежание коррозии металла в месте стыка материалы для изготовления элементов антенны нужно выбирать в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 – Рекомендации по выбору материалов при изготовлении антенн
Основной материал    Вспомогательный материал
Допустимая контактная пара
Алюминий, дюралюминий
Нелегированная сталь
Медь, латунь, бронза    Нелегированная сталь, цинк
Алюминий, дюралюминий, никель и оловянно-свинцовые припои
Медь, бронза, латунь, легированная сталь, никель и оловянно-свинцовые сплавы
Недопустимая контактная пара
Алюминий, дюралюминий
Нелегированная сталь и оловянно-свинцовые сплавы    Олово, бронза, медь, латунь, никель
Медь
Например, вибратор из стальных трубок и медную жилу кабеля соединяют пайкой с предварительным лужением конца трубки и жилы кабеля или зажимом под стальной оцинкованный болт (жила облужена). Пропаивать или прижимать необлуженную жилу нельзя.
Соединять элементы антенны нужно так, чтобы не было плохих контактов. Для этого все соединения или сваривают, или спаивают. При пайке применяют только бескислотные флюсы (канифоль и т.д.). В качестве изоляционных материалов применяют текстолит, полистирол, гетинакс, плексиглас, фарфор, керамику и другие материалы, обеспечивающие хорошую электрическую изоляцию и не разрушающиеся от воздействия влаги, солнечных лучей и т.п. В исключительных случаях в качестве изоляционного материала используют дерево, но после обработки его парафином.
Один из простых вариантов антенны показан на рис.12. Антенна состоит из ряда параллельных вибраторов, подключенных к двухпроводной линии с последовательной переполюсовкой точек питания вибраторов. Длины вибраторов и расстояния между ними убывают в геометрической прогрессии в направлении к точкам подключения фидера. Позади самого длинного вибратора устанавливают короткозамыкающую перемычку, улучшающую согласование антенны с фидером и обеспечивающую симметрирование.
 
Рисунок 13 – Логопериодическая антенна
Кабель пропускают внутри одной из трубок двухпроводной линии и припаивают со стороны самого короткого вибратора, как показано на рис.13.
2.3 Установка логопериодической антенны
Стационарная антенна устанавливается на кронштейне или мачте на стене или крыше и направляется в сторону базовой станции, сигнал которой принимается устойчиво. "База" совсем необязательно должна быть ближайшей, так как все зависит от расположения антенны и рельефа местности. (Возможен и вариант, что база с самым сильным уровнем сигнала, возможно, не будет с вами работать, так как находится хоть и на прямой видимости, но на расстоянии, которое больше теоретического предела дальности для стандартного режима работы 35 км в GSM-900).
Ориентацию антенны необходимо выполнять очень внимательно, медленно вращая антенну "по горизонту" и наблюдая за индикатором уровня сигнала на дисплее мобильного телефона или с помощью функции инженерного меню - Net monitor. Так как изменение напряженности поля отображается на дисплее не сразу, а через 5-10 секунд, - вращать антенну нужно очень медленно, чтобы не проскочить направление на самый сильный сигнал. В меню сотового телефона необходимо включить "непрерывный поиск сети". Пока нет регистрации в сети, индикатор на дисплее многих моделей телефонов работать не будет, поэтому для настройки в тяжелых условиях желательно пользоваться телефоном с включенным Net monitor. В этом случае уровень принимаемого сигнала показывается в дБ, что гораздо точнее индикатора сотового телефона.
Обычно не удается существенно улучшить качество работы на границе зоны покрытия у телефонов, не имеющих антенного разъема, часто это аппараты со встроенными антеннами, которые приходится подключать к внешней антенне с помощью индуктивного антенного адаптера, а не через разъём на корпусе телефона.
Антенна устанавливается в вертикальной поляризации (штыри на стреле антенны направлены "с неба в землю", стрела располагается горизонтально и параллельно земле). При установке антенны в городе при многоэтажной застройке и работе на отраженном сигнале лучшая поляризация может измениться, и нужно искать оптимальный угол экспериментально. Для смены поляризации с вертикальной на горизонтальную достаточно повернуть крепление на 90 градусов.
От длины кабеля зависит коэффициент усиления всей антенной системы, подключенной к сотовому телефону. Паспортные данные внешних антенн не учитывают длину кабеля (это касается и автомобильных антенн с круговой диаграммой направленности). Если без внешней антенны удается хоть иногда провести разговор, то можно обойтись направленной антенной с усилением 10-11 дБ при длине кабеля до 10 метров. Если же установка антенны в том же месте требует 15-20 метров кабеля, то нужно или улучшить его качество, или использовать антенну с усилением 13-16 дБ, что обычно дешевле.
На границе зоны покрытия особенную важность приобретает качество согласования антенны с кабелем. У логопериодических антенн кабель подключается непосредственно к контактам, расположенным на полотнах с противоположной стороны от скоб крепления к мачте. Он может быть с волновым сопротивлением от 50 до 75 Ом.
Настроенную антенну необходимо тщательно закрепить и загерметизировать контакты подключения кабеля.
На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. Кроме того, для каждого типа телефона есть так называемый антенный переходник, который подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого - специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой - стандартный высокочастотный разъем. При включении переходника в телефон происходит автоматическая антенного тракта телефона на внешний разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает одного децибела.
Если кабель между антенной и телефоном не больше 3 метров, то потери в нем можно не учитывать. Антенна для ее нормальной работы должна быть хорошо сделана и настроена, использование некачественной конструкции может не улучшить связь, а ухудшить. При большей длине линии связи вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Причем имеет значение не только затухание, но и волновое сопротивление кабеля, лучше использовать 50-омные.

2.4 Исследование характеристик логопериодических антенн
В качестве приемной используется антенна типа “Волновой канал”. Ее характеристики не остаются стабильными во всем диапазоне частот перестройки логопериодической антенны. Поэтому при исследовании ее характеристик следует учитывать, что уровень излучаемой мощности остается стабильным и определяется регулировкой генератора только в полосе пропускания антенны «Волновой канал». Ширина полосы пропускания была экспериментально определена выше.
Используя расчетные соотношения, приведенные в теоретической части данного описания, вычислить геометрические размеры вибраторов и расстояний между ними для логопериодической антенны. Расчет провести для семиэлементной антенны. Значения максимальной и минимальной частот диапазона, в котором работает антенна, задаются преподавателем.
По определенным в результате расчета геометрическим размерам собрать антенну и укрепить ее на поворотном устройстве.
Используя расчетные соотношения, приведенные в теоретической части данного описания, вычислить геометрические размеры директоров, активного вибратора, рефлектора и расстояний между ними для семиэлементной антенны «Волновой канал». Средняя частота диапазона, в котором работает антенна, соответствует средней частоте логопериодической антенны.
По определенным в результате расчета геометрическим размерам собрать на траверсе антенну и укрепить ее на поворотном устройстве.
Произвести предварительную юстировку антенн и установить по шкале генератора частоту, соответствующую резонансной частоте антенны «Волновой канал»..
Измерить диаграмму направленности исследуемой антенны. Для этого выполнить следующие операции.
Отметить показания измерительного прибора регистратора qmax, соответствующие нулевому значению угла поворота антенны. В результате проведенной предварительной юстировки оно соответствует главному максимуму диаграммы направленности исследуемой антенны. Показания прибора прямо пропорциональны мощности, которая поступает с выхода приемной антенны.
Поворачивать передающую антенну с помощью поворотного устройства по часовой стрелке до тех пор, пока показания измерительного прибора не уменьшаться в два раза.
Отметить значение угла поворота антенны. Этот угол определяет ширину диаграммы направленности исследуемой антенны a0.5 .
Повернуть антенну в положение, соответствующее нулевому отсчету угла (максимальные показания измерительного прибора регистратора).
Измерить ненормированную диаграмму направленности исследуемой антенны. Для этого снять зависимость показаний измерительного прибора q от угла поворота антенны a . Угол изменять с постоянным шагом, выбрав его так, чтобы в пределах ширины диаграммы направленности уложилось не менее 5 отсчетных точек. Измерения проводить меняя угол от 0 до 180 градусов и вращая антенну по часовой стрелке. Результаты измерений занести в таблицу 3.
Отметить показания прибора qmin , соответствующие повороту антенны на 180 градусов. Вычислить коэффициент защитного действия КЗД по формуле:
КЗД = qmах / qmin                                    (12)
Повторить измерения ненормированной диаграммы направленности антенны в соответствии с пунктом 4.5., вращая ее против часовой стрелки. Такому повороту соответствует отрицательное значение угла поворота.
Произвести нормировку диаграммы направленности. Для этого определить нормированное значение мощности на выходе приемной антенны qn по формуле:
qn = q/ qmах                                               (13)
Повторить измерения диаграмм направленности логопериодической антенны для минимальной и максимальной частот диапазона ее перестройки. Для каждой из этих частот требуется изменение геометрических размеров передающей антенны «Волновой канал». Размеры определяются с использованием расчетных соотношений, приведенных в теоретической части данного описания. Измерение диаграмм направленности логопериодической антенны на различных частотах проводится в соответствии с пунктами 4 - 6.
Сравнить диаграммы направленности логопериодической антенны на разных частотах и сделать вывод о ее диапазонных свойствах.
Сравнить диаграммы направленности семиэлементных логопериодической и антенны «Волновой канал» и сделать вывод об их диапазонных свойствах. Обратить внимание на то, что сужение диаграммы направленности антенны «Волновой канал» по сравнению с логопериодической обуславливает ее более узкую полосу пропускания.

Заключение
Логопериодические антенны – это достаточно распространенный тип антенн. Главной их особенностью является возможность принимать и передавать сигнал в определенном направлении в широком диапазоне частот. Логопериодические антенны широко используются в бытовых целях в качестве антенны для приема телевизионного сигнала. В сотовой связи антенны этого типа нашли применение в качестве донорных антенн при строительстве репитеров, т.к. она может принимать сигнал сразу нескольких частотных диапазонов, например, 900, 1800 и 2100 МГц. Диаграмма направленности логопериодической антенны представляет собой нечто среднее между широкой диаграммой панельной антенны и игольчатой – для параболической. Это свойство позволяет устанавливать связь с нужной базовой станцией (БС) без точной настройки пролета как это требуется для антенны РРЛ. Причем расстояние до сервирующей БС может достигать нескольких километров.

Список использованных источников
1. Антенны и фидеры. Передача информации по каналам связи. Контроль и измерения в технике связи / ред. С.В. Бородич. - М.: НИИР, 2017. - 100 c.;
2. Гончаренко, И. В. Антенны КВ и УКВ. Часть 1. Компьютерное моделирование MMANA: моногр. / И.В. Гончаренко. - М.: РадиоСофт, Радио, 2017. - 128 c.;
3. Кинг, Р. Антенны в материальных средах / Р. Кинг, Г. Смит. - М.: Мир, 2015. - 824 c.;
4. Козырев, Н.Д. Антенны космической связи / Н.Д. Козырев. - М.: Радио и связь, 2016. - 160 c.