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对数周期天线
对 数 周 期 振 子 阵 天 线 的 结 构 如 图 4―4―1 所 示 。
它由若干个对称振子组成，在结构上具有以下特点：
（1）所有振子尺寸以及振子之间的距离等都有确 定的比例关系。若用τ来表示该比例系数并称为比例因 子，则要求：
Ln1 an1
Ln
an
根据对数周期振子阵天线上各部分对称振
射区”以外，从电源到辐射区之间的一段，称为“传 输区”；“辐射区”以后的部分为“非激励区”，又 称“非谐振区”。下面分别介绍这三个区域的工作情
况。
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在“传输区”，各对称振子的电长度很短，振子
的输入阻抗（容抗）很大，因而激励电流很小，所以
射。辐射区后面的非谐振区的振子比谐振长度大得多，
由于它们能够得到的高频能量很小，能从集合线终端
反射的能量也就非常小。如果再加上集合线终端所接
的短路支节长度的适当调整，就可以使集合线上的反
射波成分降到最低程度，于是可以近似地认为集合线
上载行波。因而对数周期振子阵天线的输入阻抗就近
似地等于考虑到传输区振子影响后的集合线特性阻抗，
Ln
an
Rn
dn
实用中常常用间隔因子σ来表示相邻振子间的距离，
它被定义为相邻两振子间的距离dn与2倍较长振子的长度
2Ln之比，即
dn
2 Ln
（4―4―5）
4
图4―4―1中的α称为对数周期振子阵天线的顶角。
它与τ及σ之间具有如下关系：
d 2Ln
1 4 tan
2
2 arctan 1 4
这里利用了
图4―4―2 在不同频率下LPDA振子输入端的电流分布
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天线
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。
宝典对数周期天线
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。
21米对数天线安装说明
21米对数天线安装说明一、安装准备及注意：1、根据现场地势条件选择安装设备及工具；并检查设备及工具是否可靠安全（如：吊绳、吊篮等）；2、安装现场需作警示牌和拉警示线（带）及安全警示员；3、查看安装位置是否有高底压线、通信线、房屋、大树等；（有高底压线要先断电后再安装，通信线、房屋、大树等采取特殊安装）；4、检查基础地脚螺栓丝牙是否有损坏（安装紧固后需涂黄油保护）。
二、安装步骤（按序号进行天线杆体的组装和安装）：1、组装：①、先将升降塔用螺栓牢固，再将顶节放入天线升降塔内，调节好方向。
顶节如图：升降塔如图：放入顶节后的升降塔：②、先将顶节用升降架升起，再把中节放一节到升降塔内，并与顶节相接，调节好方向，并用螺栓紧固。
（如下图）③、将天线架整体拼装好后，与顶节相连，然后把传动轴承管用螺帽对接，以后每连接连接中节，连接一节传动轴。
天线架安装说明如下：a、将天线主杆1、天线主杆2、天线主杆3相连，套上Φ89外套管用螺栓紧固，并用穿销加固。
（天线主杆和外套管如下图b、将含拉杆套在天线主杆上，然后将铝管不锈钢抱箍套在天线主杆上，并将Φ10天线铝管抱在抱箍里。
拉杆如图：Φ10天线铝管：c、将天线按照从长到短依次从天线主杆1的A处到天线主杆2的B处，再到天线主杆3的C处，依次抱在天线主杆上面。
天线如下图中所示：d、安装避雷针，拉钢丝绳。
天下架如下图所示：④、将先前装好的天线塔和两节升起，依次中节放入升降塔内安装（还剩余中节20节），调节好方向，并用螺栓紧固。
中节:⑤、将底节放入升降塔内安装，底节上端与中节下端相连，调节方向，用螺栓紧固。
底节下端与地脚螺栓相连。
底节：2、调试：安装完毕后统一对天线杆体进行检测并调试。
对数周期天线
实验六测对数周期天线的方向图一、实验目的加深对方向图的理解，了解方向图的测试方法。
二、设备三、方向图自动测试1.布置示意图室内近距离测试时，可不加放大器；将控制电缆一头接在控制器上，一头接在转台上；将方位电缆一头接在仪器上，一头接在转台上；将连接电缆一头接在仪器的输出口上，一头接在发射天线(螺旋天线)上；将另一根连接电缆一头接在仪器的输入口上，一头接在转台的天线连线输入口上，转台侧面的天线连线输出口上，用连接电缆与接收天线(对数周期天线)相连。
2.仪器的设置仪器预热30分钟后，将仪器菜单首项(频域、时域、点迹)选为点迹；在点迹菜单下将测试用的频率2450MHz设置好；Bθ即起始记录点，一般定为270°；△θ即每隔多少度记一点，一般定为1°；N△θ即终止记录点一般为360°，即记录时由270°经过0°、90°、180°，再到270°一共361点。
仪器己按上标准作法设置好了，一般不必改动。
3.设置参考方位控制器置手动(MAN)，接通电源；按控制器右转(或左)按键，将天线转到底使其限位停下；左右微动使得转台停在指示灯亮的方位上，以这点为参考方位。
此点习惯上为一90°(或270°)；将待测天线的一90°(或270°)方向，对准发射天线并固定之。
4.校最大值菜单右下角数目字即代表讯号强度，最小为000，最大为210，可用来对天线最大值，可按仪器→或←键以选择合适强度，以避免最大值饱和；控制器置手动(MAN)，左右转动以便找到最大值。
找到最大值后，按下仪器执行键。
即完成了校最大值步骤，此时屏幕右下角显示测试频率值。
校最大值要求并不严格，只要正负误差不超过6dB即可，仪器会自动归一。
因此宽波瓣可在转动中进行校最大值。
5.测试按控制器右转(或左)键将天线转到底使其限位停下，然后再按一次仪器执行键，仪器进入测试状态，画面转为直角坐标；再按入控制器自动(AUT0)键使天线按270°→0°→90°→180°方向旋转；过270°后仪器即进入记录状态，这样记的目的是为了得到完整的主瓣与尾瓣；测完后，转台自动反转，待转到天线最大值方位时，按开控制器自动键使转台停下，以便进行下一个测试。
天线第十二讲对数周期天线与平面超宽带天线
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
LPDA上的 电流分布可 以利用数值 方法算出。
South China University of Technology
左图是用矩 量法计算的 18元LPDA 振子上的电 流分布。
相应的传输 线上的电压 分布、方向 图、增益和 阻抗见后。
不同频率下LPDA振子上的电流分布
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tan ln ln1
2 2rn 2rn1
即，每一个振子的长度与到顶点的间距的比例保 持常数
ln1 ln rn1 rn
几何因子定义为相邻振子的长度比，显然也等于 到顶点的距离比
ln1 rn1 1
ln
rn
ln1 n
l1
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当电磁波从短振子端馈入时，由于短振子辐射很 小，电磁波主要是通过双导线传输到辐射区，所 以短振子所构成的区域也称为传输区。
电磁波到达辐射区时，长度接近半波长的振子上 的电流最大，辐射最强，称为主振子。在它后面 较长的振子犹如一个反射器，称为反射振子。如 果电磁波是直接通过双导线馈入到反射振子上， 其上的电流相位势必滞后于主振子。但通过交叉 馈电，使得反射振子上的电流相位超前主振子， 因而保证了天线阵的最大辐射方向朝向馈电端。
天线第十二讲对数周期天线与平面超宽带天线
LPDA上的 电流分布可 以利用数值 方法算出。
South China University of Technology
左图是用矩 量法计算的 18元LPDA 振子上的电 流分布。
相应的传输 线上的电压 分布、方向 图、增益和 阻抗见后。
不同频率下LPDA振子上的电流分布
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ln fn1 ln fn +ln(1 / ) 即，当工作频率的对数以 ln(1/ ) 作周期变化时， 天线电性能保持不变，故名对数周期天线。
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South China University of Technology
第12讲内容
对数周期天线 平面超宽带天线
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
天线知识概要
天线知识1 对数周期天线1.1对数周期天线的结构对数周期天线是60年代中期发展起来的一种新式天线。
它的结构有多种类型：①平面型对数周期天线；②圆齿形金属面对数周期天线；③梯齿形金属面对数周期天线。
其中以平面型对数周期天线应用较广泛。
因此，这里只介绍平面型对数周期天线。
对数周期天线具有极宽的频率特性及十分稳定的输入阻抗。
因此，它可以覆盖从VHF 的48.5MHz 到UHF 的960MHz 的全频段范围。
平面型对数周期天线的结构如下图所示。
它由许多对称单元构成，即由N 对振子组成，记为N，N-1，……. 振子的长度分别为l n ，l n −1……l 2，l 1。
振子最长的端称天线的尾端，振子的最短的端称首端。
最长振子到最短振子的距离l ，称天线的梁长。
天线轴与振子尾端的尖角称为顶角α。
各振子与顶角的距离称为Rn ，R n −1，……R 2，R 1，振子的间隔分别为d n ，d n −1……d 2，d 1。
各振子的长度及间隔均按一特定不变的比例因子τ变化，变化后的结构和原来结构相同。
这样，在频率f 和τf 上就具有相同的电性能，即天线在频率为f 时所具有的一切特。
可见，该天线电气特性随频率的性，将在τf ，τf ……τf 频率上重复（n为正整数）对数做周期性变化，（周期为lg 2n 1τ）因此，该天线为对数周期天线。
对数周期天线意味着，当接收信号频率变化时参与工作的振子周期性的前后移动。
这既是说，在每一频率周期内，天线只有一部分振子工作，其余的振子不工作。
这就是对数周期天线的一个缺陷。
相邻两个振子的长度之比及相邻振子与天线顶点距离之比由固定值比例因子τ确定。
τ可表示为：τ===l n −1l n −2l ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅=1l n l n −1l 2R n −1R n −2R ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅=1 R n R n −1R 2d n −1d n −2d ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅=1d n d n −1d 2τ是略小于1的正数，一般在0.78～0.95之间。
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对数天线
引言
在现代通信领域中，天线是不可或缺的元件之一。
天线的作用是将传输信号从一个点转移到另一个点，以使无线通信成为可能。
其中一种被广泛应用的天线类型是对数天线。
对数天线是一种特殊设计的天线，具有广泛的应用领域。
本文将介绍对数天线的原理、结构和应用。
一、对数天线的原理
对数天线的原理基于对数周期天线的概念。
对数周期天线是一种无限期周期结构，其特点是在多个方向上具有相同的响应。
这种特性使得对数天线在多个方向上的性能均衡并且稳定。
对数周期天线的设计基于一种高度复杂的几何形状，通过这种形状可以实现宽频带、宽角度的覆盖范围，以及减小信号波束的波前畸变。
通过采用对数天线作为传输介质，可以提高通信性能，并减小衰减、多径干扰等不利因素的影响。
二、对数天线的结构
对数天线的结构包括两个主要部分：基座和天线体。
基座是对数天线的支撑结构，用于提供稳定的安装平台。
天线体是对数天线的主要部分，包括天线辐射器、天线驻波器、馈电缆等组件。
对数天线的辐射器采用特殊的几何形状，以实现宽带、宽角度的辐射特性。
同时，天线驻波器用于匹配辐射器和馈电缆之间的阻抗，以确保信号的传输效率。
馈电缆则用于将信号从天线传输到接收或发射设备。
三、对数天线的应用
对数天线由于其独特的设计和性能特点，在多个领域中得到了广泛应用。
以下是对数天线在几个不同领域的应用案例：
1. 通信领域：对数天线在无线通信领域中被广泛使用。
其宽带、宽角度的辐射特性使得其可以实现更远距离的信号传输，提高通信质量和可靠性。
2. 雷达系统：对数天线在雷达系统中的应用也非常重要。
其对多个方向的响应使其成为检测和跟踪目标的理想选择。
3. 无人机和航空领域：对数天线在无人机和航空领域中的应用也得到了广泛关注。
其稳定的性能和高度可见性使其成为无人机导航和通信的理想选择。
4. 卫星通信：对数天线在卫星通信中的应用也被广泛采用。
其宽角度和宽带特性使其可以实现更稳定、高效的卫星通信。
结论
对数天线是一种特殊设计的天线，具有广泛的应用领域。
通过对数天线的应用，可以实现更远、更稳定和更可靠的信号传输。
对数天线的结构简单，具有良好的性能稳定性和宽带特性，因此在多个领域中被广泛采用。
对未来天线技术的发展和改进，对数天线有望发挥更重要的作用，为无线通信领域带来更大的创新和进步。