大功率对数周期天线电气参数变化原因分析
对数周期天线
对数周期天线(Log Periodic Antenna,LPA)于1957年 提出，是非频变天线的另一类型，它基于以下相似概念： 当天线按某一比例因子τ变换后仍等于它原来的结构，则 天线的频率为f和τf时性能相同。对数周期天线有多种型 式 ， 其 中 1960 年 提 出 的 对 数 周 期 振 子 阵 天 线 （ Log Periodic Dipole Antenna,LPDA），因具有极宽的频带特性， 而且结构比较简单，所以很快在短波、超短波和微波波 段得到了广泛应用。我们将以LPDA为例说明对数周期天 线的特性。
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而在本图中设计时多加了一个最短振子，其尺寸 为0.172m，在f=650MHz时，相当于 L/λ=0.172/0.462=0.37<0.5，仍基本满足650MHz时对辐射 区的要求，所以其方向图只比频率为600MHz时稍差一 点。 另外，由该图还可以看出，对数周期振子阵天线 的E面方向图总是较H面的要窄一些。这是合理的，因 为单个振子在H面内没有方向性而在E面却有一定的方 向性。
该式表明，只有当工作频率的对数作周期性变化时 1 (周期为ln(1/τ))，天线的电性能才保持不变，所以，把这种 ln f n 1 ln f n ln （4―4―7） 天线称为对数周期天线。
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实际上并不是对应于每个工作频率只有一个振子 在工作，而且天线的结构也是有限的。这样一来，以 上的分析似乎完全不能成立。 然而值得庆幸的是,实验证实了对数周期振子阵天 线上确实存在着类似于一个振子工作的一个电尺寸一 定的“辐射区”或“有效区”，这个区域内的振子长 度在λ/2附近，具有较强的激励，对辐射将作出主要贡 献。当工作频率变化时，该区域会在天线上前后移动 （例如频率增加时向短振子一端移动），使天线的电 性能保持不变。
风载荷对垂直对数周期天线电气性能影响分析
风载荷对垂直对数周期天线电气性能影响分析I. 引言概括论文的研究目的、意义及背景，达到引起读者兴趣的效果。
II. 风载荷的影响讨论风载荷的形成原因、影响因素，以及其对垂直对数周期天线的影响，简述受力特点以及天线受力时的响应情况。
III. 天线电气性能分析通过对电气特性的形式化分析，探究风载荷对垂直对数周期天线电气性能的影响。
即天线阻抗、驻波比、方向性、增益等关键电气参数的变化。
IV. 模拟与实验分别通过仿真以及实际测量的方式，对模型提出精度和实测结果进行比对。
用实验结果来验证模拟预测并表达定量结果。
V. 结论与展望总结本文的研究成果，阐述风载荷对垂直对数周期天线电气性能的影响以及其机理，展望未来研究的发展方向。
以上是五个章节概括，具体论文需要细化说明，本篇论文的核心为风载荷对垂直对数周期天线的电气性能影响。
第一章节是引言，是整篇论文的起始部分，需要准确简练地概括出本文的研究目的、意义、背景及相关研究现状。
引言的核心任务是吸引读者的眼球，明确文章的研究方向和研究动机。
垂直对数周期天线是一种被广泛应用于空间通信、电信及气象领域的重要天线类型。
然而，现实中垂直对数周期天线可能会受到各种环境因素的干扰，其中最常见的一种是风载荷。
风载荷在实际应用中是难以避免的因素，因此了解其对垂直对数周期天线的影响是非常重要的。
本文旨在探究风载荷对垂直对数周期天线电气性能的影响，分析并研究不同风速对天线的阻抗、驻波比、方向性以及增益等关键电气参数的变化，并通过实验验证，为精确描述天线工作状态及信号传输过程提供理论基础和实际参考。
本文的研究意义主要在于：1. 明确风载荷对垂直对数周期天线的影响机理以及趋势，为工程技术实践提供参考和指导。
2. 探究风载荷对天线电气性能的影响规律，为天线材料和结构方案的设计提供参考和指导。
3. 提高人们对垂直对数周期天线结构与工作原理的认识和理解，促进相关领域的研究和应用进步。
综上所述，本文旨在深入探讨风载荷对垂直对数周期天线电气性能的影响机理，通过实验验证得出天线阻抗、驻波比、方向性以及增益等关键电气参数的变化，为实际应用提供理论基础和参考。
对数周期天线在大功率短波广播发射上的应用
进一 步 改进 措 施 ，供 读 者 参 考 。
关谜 ＿ 对数周期 天线 【 Ｉ ｊ Ｊ：
短波广播
电 气指 标
为 了满足 额定发射 功率 ，经过 计算 ，发射振 子采用直径
① ＝ ２ ｍ 的 铝 绞 线 ： 合 线 采 用 线 直 径 中 ＝ １ｍ 的 铝 ０ｍ 集 ｍ ６ 绞 线 ： 线 为 平 衡 ４线 制 馈 线 ，采 用 直 径 中 ＝ ９ 的 铝 绞 馈 ｍｍ
０ 引言
我 台 为 了 满 足 应 急 任 务 的 需 求 ，与 厂 家 合 作 研 制 生 产 了
一
线 。共 设计 了 １ ７对振子 ，使 工作频率 在 ４ ５～ ２ Ｍ ｚ之间。 ２Ｈ
阻抗 变 换 直 接 在 馈 线 上 实 现 ，通 过 三 阶 变 阻 线 将 天 线 自阻 抗
２１ ０ ０年第 ８期
广播与 电视技术 １ １ ５
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所 以原 先 考 虑 用 空心 铜 管 锡 焊 方 式 。 在 实 际使 用 中 发现 锡 焊 不 牢 固 ，熔 点 低 容 易 受热 脱 焊 造 成 大停 播 。 为 了解 决这 个 问 题 ，我 们经 过 多 次试 验 将 跳 线 由铜 管 改 为 铜带 ．焊 接 由 锡焊 改 为银 焊 （ 铜 焊 也 不 合 适 熔 点 太 高 ， 用
２ 在 实际应用 中存在 的 问题 和改 进方法
这 套 系统 在 应 用 初 期 暴 露 出 的 问题 较 多 ，主 要 表 现 为
功率容量不足 ， 馈线成形不好 ， 指标不稳定等 问题 具体如下 ： １ 万向转接头不灵活 振子铝绞线产生的扭力容易损坏
局部放电信号特高频检测对数周期天线优化设计
局部放电信号特高频检测对数周期天线优化设计
陈浩敏;姚森敬;辛文成;张凡;敖榜
【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》
【年(卷),期】2022(20)7
【摘要】本文在HFSS软件中建立了对数周期天线的仿真模型,设计了适用于局部
放电信号特高频检测的对数周期天线。
为得到对数周期天线的最优参数,对天线的
材料、馈电点位置和介质基板厚度等相关参数进行了研究,以此得到最优的驻波比。
最优参数下的对数周期天线采用PCB板制作,通过对比Peano分形天线的绝缘缺
陷放电起始电压和局部放电信号,结果表明:对数周期天线具有较小的起始放电电压,检测电信号的灵敏度高于Peano分形天线;在一个放电周期内,对数周期天线所检测的局部放电次数略多于Peano分形天线,说明对数周期天线局部放电检测性能略优于Peano分形天线。
【总页数】7页(P684-690)
【作者】陈浩敏;姚森敬;辛文成;张凡;敖榜
【作者单位】南方电网数字电网研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN821.6
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对数周期天线的详解
对数周期天线的详解
用对数周期结构形成的天线。
对数周期结构是由尺寸不同而形状相似的很多个单元组成的一个系统
若两副天线的几何形状相似，而尺寸相差τ倍,当工作频率也相差τ倍并且它们的辐射电阻远大于损耗电阻时,则这两副天线的电参数相同,这就是相似原理。
根据这个原理，对数周期天线的输入阻抗和方向性等电参数应按频率的对数作周期性重复,重复周期为lnτ。
在频带(f，τf)范围内，天线的电参数是有变化的，但当τ接近于1时，这种变化很小。
实验表明,即使τ不接近于1，这种变化也不大,因而对数周期天线具有很宽的频带。
对数周期天线有多种结构形式，对数周期偶极天线，简称LPD 天线,它是由多个对称振子和两根传输线导体构成。
这种天线的振子长度和位置都满足对数周期结构的要求。
振子直径对天线的辐射只起次要作用，为便于制作，可以适当放宽对数周期结构的要求。
对某一工作频率而言，对数周期天线只有一部分结构起主要的辐射作用。
以对数周期偶极天线为例，起主要辐射作用的结构是长度约等于λ/4的那几个振子，因为它们的电流比其余的大得多，这一部分振子称为有效区。
当工作频率由低到高变化时，有效区将从长振子向短振子移动。
天线的通频带的下限决定于最长的振子，上限决定于最短的振子。
在整个通频带范围内，天线的输入阻抗和方向性基本不变。
对数周期天线主要用在超短波波段，也可作为短波通信天线和中波、短波的广播发射天线。
此外，对数周期天线还可用作微波反射面天线的馈源。
由于有效区随工作频率变化而移动，在安装时须使整个工作频带内有效区与焦点的偏离都在公差的允许范围之内。
一种分段的超短波对数周期天线设计与实验
一种分段的超短波对数周期天线设计与实验
唐金彪;李相强;崔玉国;乔小斌
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2024(47)3
【摘要】超短波的传播方式主要为视距传播,这种传播方式需要天线具有强方向性且有较高的增益。
而对数周期天线是一种超宽带、中等增益的天线,非常适用于超短波通信。
然而在超短波频段下,常规对数周期天线的长度较长,小型化程度不高。
为了实现超短波对数周期天线的小型化,提出一种分段的超短波对数周期天线的设计方案。
根据应用需求,在满足天线增益的情况下,采用分段设计缩减天线长度,同时调整集合线之间的夹角,以实现天线的阻抗匹配。
经过仿真设计,天线在30~70 MHz频段内典型增益大于8 dBi,天线的长度缩减至7 m。
采用基于无人机飞行平台的外场测试系统对天线进行实验测试,测试结果表明,天线在工作频率范围内驻波比小于1.5,测试与仿真的辐射特性基本一致。
该天线具有带宽宽、增益高、结构简单等特点,可以满足实际场景中超短波天线的需求。
【总页数】6页(P12-17)
【作者】唐金彪;李相强;崔玉国;乔小斌
【作者单位】西南交通大学物理科学与技术学院;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN820-34
【相关文献】
1.超短波对数周期天线结构设计及分析
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对数周期天线
对数周期天线与频率无关天线设计原则：1． 角形结构，与r 坐标无关，传播TEM 波 2． 自补结构，Babinet 原理4/2η=slot dipole Z Z3． 自相似结构，频率变化时，有效辐射区域沿着天线移动 4． 天线辐射臂（金属）结构粗（直径）、大（面积）与频率无关天线分类 螺旋天线（spiral ）对数周期天线（log-periodic ） 其它天线(biconical 、V-conical)螺旋天线（spiral ）等角螺旋天线（Equiangular speral ） 阿基米德螺旋天线(Archimedean speral)平面螺旋天线背腔螺旋天线（cavity-backed ） 圆锥螺旋天线(conical )双臂螺旋天线（two-arms ）四臂螺旋天线(two-arm-pair)、收发分离，极化分离等其他螺旋天线：sinous antenna 、others追求的目标结构简化，成本降低，易于生产等等天线性能指标好：波束、阻抗、增益、带宽、等等 或者二者兼而有之，不但结构简化，而且天线性能指标好。
平面对数周期天线原始的对数周期天线是在Bowtie 天线的边缘加上对数周期齿形成的。
齿的作用使中断的电流沿着齿继续流动。
从等角螺旋天线知道，导体边缘的径向坐标为)2(0πϕn a n e r r += (1)其中n 是圈数。
第n+1圈和第n 圈的径向坐标之比为一个常数εππϕπϕ===++++a n a n a n n e er e r r r 2)2(0))1(2(01 (2) 这个可称之为平面螺旋天线的周期。
相应的，我们也令对数周期天线的导体边缘之比为常数，11<=+nn R R τ (3) 槽的宽度为（齿的内边缘的径向坐标）1<=nnR a σ (4) 下标是从最外面的齿计数，式(3)和式(4)对任意n 都成立，参数τ给出了结构的周期。
天线有这样的周期结构，可以预期，天线输入阻抗和方向图也有相同的周期特性。
对数周期天线
如天线的几何结构为无限大，那么该天线的工作频带就可
以达到无限宽。
由于能实现天线电性能不变的频率满足fn+1/fn=1/τ，对
它取对数得到
(天周线期称为该为ln式对(1/表数τ)明)周，，期l天n天只线f线n有的1。当电工性ln作能频f才n 率保的持ln对不1数变作，周所（期以4―性，4变把―化这7）时种
实线为E面方向图，虚线为H面方向图。
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根据该图可以预计,当工作频率低于频带低端频率
（本图中为200MHz）时,例如150MHz，由于天线的最
长振子不能满足该频率辐射区对天线长度的要求
(150MHz时，要求辐射区中的最长振子L1/λ≥1/2，而该天 线的L1=0.75m，L1/λ=0.75/2=0.375<0.5)，故天线将有着 较大的尾瓣，增益比设计值10dB要低得多;反之，当工
这里利用了
dn
(1 )
Ln
2 tan
2
（4―4―6a） （4―4―6b）
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的关系式,该式由
dn
Rn
Rn1
Rn (1 ), Rn
Ln / 2
tan
2
得出。
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20721/2/21
（2）相邻振子交叉馈电(Cross Feed)。
通常把给各振子馈电的那一段平行线称为“集合
线”,以区别于整个天线系统的馈线。例如图4―4―6所
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201221/2/21
实际上并不是对应于每个工作频率只有一个振子
在工作,而且天线的结构也是有限的。这样一来,以上的
分析似乎完全不能成立。
然而值得庆幸的是,实验证实了对数周期振子阵天
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大功率对数周期天线电气参数变化原因分析
摘要：对数周期天线是一种定向的板状天线，通常用于室内分布以及电梯信号的覆盖，是宽频带天线的一种。
文章对对数周期天线的具体工作模式以及原理进行了详细
的介绍，并认真分析了对数周期天线在大功率广播实际使用时，由于出现因阻抗不匹配而造成电气具体参数发生变化的问题。
通过对对数周期天线进行相关的测试，并对参数数据作出具体的处理和分析，找出发生参数变化的原因，并提出针对性的改造策略。
关键词：大功率；对数周期天线；电气参数；变化原因；解决措施
大功率的对数周期天线是国家新闻出版广电总局八七
一台100千瓦短波发射机器使用的一种天线，在具体使用中可以清楚地发现发射机器的反射功率相对较大。
为了能够使发射机器和对数周期天线更好地进行匹配和运行，提高传输效率，增强其在具体运行中的稳定性，以确保广播在具体作业中能够安全播出，笔者对对数周期天线进行了相关测试，并将其与天线出厂时的相关数据信息进行比对，得出天线电气参数的变化原因，并根据其变化原因拟定针对性的天线改造措施。
1 对数周期天线的工作原理
对数周期天线的结构较为简单，其具备频带较宽的特点，因此在实际应用中得到广泛的使用，天线的特性根据频率的变化对对数周期产生一定的影响。
然而，在谐振频率运行期间，天线的特性是根据其变化进行波动的。
当天线被特定情况激励时，会在集合线上产生TEM型号的传输波，从天线微端向天线顶端方向发出辐射，这部分的波长接近于/的偶极子与其连接的集合县被称之为作用区域，对对数周期天线的辐射起到决定性的作用。
在作用区域之前是一些短于/的偶极子，从集合上的耦合能量较小，对于天线的辐射作用不大，但是其作为集合线中的电容负荷对于天线的输入阻抗以及明确
天线的耦合作用区具有重要的现实作用。
其所连接的集合线与这些偶极子称之为传输区，传输波在经过作用区域后，其能量将会减少到15dB以上，因此，在经过作用区后相对于/较长的偶极子将不会对天线辐射造成一定的影响，这些较长偶极子所在的区域则被称之为非作用区域，在工作的频率较高时，整体结构形式以及电尺寸则会仍然保持不变。
对数周期天线的工作原理如图1所示。
2 大功率对数周期天线电气变化的原因
2.1 存在的原因以及对问题的分析
在具体使用过程中，笔者清楚地发现，天线可以在4.5～22MHz内的任意频点进行满功率工作，但是在一些实际运行
中，出现频点与发射机不能正常匹配的情况时，就会造成发射机的反射功率过大等现象，严重时则会出现停机保护导致的停播情况发生。
通过对查表记录的翻阅和核查，能够发现该天线中一大部分频点在进行具体工作时，反射功率与前期的记录值相对增大了许多，虽然计算出的驻波小于天线在出厂时所给定的标准，但是也在1.6～1.8之间，对发射的效率造成影响，也对广播工作带来了相应的安全隐患。
部分频率下的发射机器入反射功率与驻波比率测量出的数据如表1所示。
对天线出现匹配不好的现象，以及造成发射机器反射功率较大的原因分析具体如下：（1）天线的特性阻抗在一定程度上发生了变化；（2）跳线的特性阻抗发生了一定的变化；（3）四阶变阻线特性阻抗发生了变化；（4）馈线特性变阻发生了变化；（5）由于振子只存在17对，因此，在此工作频率内的任意频点皆不能够处于最佳运行状态。
2.2 实施测试天线和馈线
笔者通过使用网络分析设备，采用不同的阻抗变换器对馈线以及四阶变阻线的输入端进行了测试和分析，通过对相应频点下的驻波比和阻抗的虚部以及实部进行测量，并找到适合天线的四阶变阻较为适合的尺寸。
笔者对4.5～22MHz 之间间隔0.5MHz的任何频率以及表1中的10组频率进行相应的测量，并选取经典的10组数据进行对比和分析。
2.3 数据的分析和结论
第一组数据是从发射机的馈线口进行测量，在低频和高频端的某一特定频点驻波的系数出现大于2的情况时，整个频段内的最大值已经达到2.43，说明相对于的馈线来说，经过四阶变阻线后的馈线传输端，其所产生的特性阻抗没有达到规定标准值的。
第二组数据与第三组数据将在馈线的尾端以及变阻线的顶端进行测量，分别接入→变电阻和→的变电阻，在进行2次次梁中的某些频点的驻波比系数大于2，而且第二组的驻波比值最大为2.93，第三组驻波比值为2.71，可以明确表现出实际使用的四阶变阻线并没有将馈线的特
性阻抗变为，馈线的输入端的真实阻抗值则低于。
第四组与第五组数据在跳线顶端进行测量，分别接入→变电阻与→变电阻，第六组中驻波比最大值为2.5，第七组数据的驻波比最大值为2.1，从以上数据可有得出集合线端的输入阻抗值是，与天线在初始出厂时的存在一定的变化。
在对传输线的长度进行忽略的情况下，可以从上述7组数据清楚地看出，天线其中一部分的频点驻波比较大，发射机的反射功率变大保护的相关问题，其主要原因是集合线输入端的阻抗值为，与天线初始出厂时的发生一定的变化，因此，造成实际工作的天线与发射机的抗组值不匹配。
3 结语
通过上述的实际分析，解决天线存在的问题，最有效的
方法是见馈线特性阻抗将改成，这样就能够有效解决天线输入的阻抗与馈线特性阻抗存在的不匹配问题。
[参考文献]
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[2]南晓广，王英杰，李聪聪.一种自动展开收藏的软对数周期天线[J].河北省科学院学报，2013（1）：44-47.
[3]后骥，魏福显.宽频带小型对数周期天线的设计[J].现代电子技术，2012（7）：86-88. [4]孔庆龙，许庆丰.一种小型化印刷对数周期天线设计[J].舰船电子对抗，2012（5）：79-83.
[5]董晓娟，武织才，苏晓莉.软对数周期天线的结构设计[J].无线电工程，2010（2）：39-41.
Analysis on the Change of Electrical Parameters of Large Power Log Periodic Antenna
Lin Hongjiang（State Press and Publication Administration of Radio and Television Eight Seven One，Dongfang 572600，China）
Abstract：Log periodic antenna is a directional plate antenna，typically used for indoor distribution and lift signal coverage，broadband antenna with a，in this paper the log periodic antenna specific working mode and principle were
introduced in detail，and a careful analysis of the log periodic antenna in the actual use of high power radio，due to appear because of impedance mismatch caused by the change of electrical parameters. Through the relevant test of the log periodic antenna and the parameter data made specific processing and analysis，and find out the causes of changes in parameters，and put forward the corresponding strategies of the reformation.
Key words：high power；log periodic antenna；electric parameter；reason of change；solution。