אנטנה לוגריתמית-מחזורית היא אנטנה רחבת פס שעקרון הפעולה שלה מבוסס על תהודה ומבנה לוגריתמית-מחזורית. מאמר זה יציג בפניכם גם אנטנות לוגריתמיות-מחזוריות משלושה היבטים: ההיסטוריה, עקרון הפעולה והיתרונות של אנטנות לוגריתמיות-מחזוריות.

ההיסטוריה של אנטנות לוגריתמיות מחזוריות

אנטנה לוגריתמית-מחזורית היא אנטנה רחבת פס שתכנונה מבוסס על מבנה לוגריתמית-מחזורית. ההיסטוריה של אנטנות לוגריתמיות-מחזוריות מתחילה בשנות ה-50.

האנטנה הלוגריתמית-מחזורית הומצאה לראשונה בשנת 1957 על ידי המהנדסים האמריקאים דווייט איזבל וריימונד דוהאמל. במהלך מחקר במעבדות בל, הם תכננו אנטנת פס רחב המסוגלת לכסות מספר תחומי תדרים. מבנה אנטנה זה משתמש בגיאומטריה לוגריתמית-מחזורית, המעניקה לו מאפייני קרינה דומים על פני כל טווח התדרים.

בעשורים שלאחר מכן, אנטנות לוגריתמיות מחזוריות נמצאות בשימוש נרחב ונחקרו. הן משמשות בתחומים כמו תקשורת אלחוטית, קליטת טלוויזיה ורדיו, מערכות מכ"ם, מדידות רדיו ומחקר מדעי. מאפייני הרוחבי של אנטנות לוגריתמיות מחזוריות מאפשרים להן לכסות תחומי תדרים מרובים, להפחית את הצורך בהחלפת תדרים והחלפת אנטנות, ולשפר את גמישות ויעילות המערכת.

עקרון הפעולה של אנטנה לוגריתמית-מחזורית מבוסס על המבנה המיוחד שלה. היא מורכבת מסדרה של לוחות מתכת מתחלפים, שכל אחד מהם גדל באורכו ובמרווחו בהתאם למחזור לוגריתמי. מבנה זה גורם לאנטנה לייצר הפרשי פאזה בתדרים שונים, ובכך להשיג קרינה רחבת פס.

עם התקדמות הטכנולוגיה, שיטות התכנון והייצור של אנטנות לוגריתמיות מחזוריות השתפרו. אנטנות לוגריתמיות מחזוריות מודרניות משתמשות בחומרים ותהליכי ייצור מתקדמים כדי לשפר את ביצועי האנטנה ואמינותה.

ניתן לתאר בקצרה את עקרון הפעולה שלו כדלקמן

1. עקרון התהודה: תכנון אנטנה לוגריתמית-מחזורית מבוסס על עקרון התהודה. בתדר מסוים, מבנה האנטנה ייצור לולאת תהודה, המאפשרת לאנטנה לקלוט ולקרין גלים אלקטרומגנטיים ביעילות. על ידי תכנון מדויק של אורך ומרווח בין יריעות המתכת, אנטנות לוגריתמיות-מחזוריות יכולות לפעול בטווחי תדר תהודה מרובים.

2. הפרש פאזה: היחס הלוגריתמי-מחזורי של אורך חתיכת המתכת והרווח ביניהם של האנטנה הלוגריתמי-מחזורית גורם לכל חתיכת מתכת לייצר הפרש פאזה בתדרים שונים. הפרש פאזה זה מוביל להתנהגות התהודה של האנטנה בתדרים שונים, ובכך מאפשר פעולה בפס רחב. חתיכות מתכת קצרות יותר פועלות בתדרים גבוהים יותר, בעוד שחתיכות מתכת ארוכות יותר פועלות בתדרים נמוכים יותר.

3. סריקת אלומה: מבנה האנטנה המחזורית-לוגריתמית גורם לה למאפייני קרינה שונים בתדרים שונים. ככל שהתדר משתנה, כיוון הקרינה ורוחב האלומה של האנטנה משתנים גם כן. משמעות הדבר היא שאנטנות מחזוריות-לוגריתמיות יכולות לסרוק ולכוונן אלומות על פני פס תדרים רחב.

יתרונות של אנטנות לוגריתמיות מחזוריות

1. מאפייני פס רחב: אנטנה לוגריתמית-מחזורית היא אנטנה רחבת פס שיכולה לכסות מספר תחומי תדרים. המבנה הלוגריתמית-מחזורית שלה מאפשר לאנטנה מאפייני קרינה דומים על פני כל טווח התדרים, ובכך מבטלת את הצורך בהחלפת תדרים או בהחלפת אנטנה, ומשפרת את גמישות המערכת ויעילותה.

2. יעילות הגבר וקרינה גבוהים: לאנטנות לוגריתמיות מחזוריות יש בדרך כלל יעילות הגבר וקרינה גבוהים. המבנה שלהן מאפשר תהודה בטווחי תדרים מרובים, ומספק יכולות קרינה וקליטה חזקות.

3. בקרת כיווניות: אנטנות לוגריתמיות-מחזוריות הן בדרך כלל כיווניות, כלומר, יש להן יכולות קרינה או קליטה חזקות יותר בכיוונים מסוימים. זה הופך אנטנות לוגריתמיות-מחזוריות למתאימות ליישומים הדורשים כיווניות קרינה ספציפית, כגון תקשורת, מכ"ם וכו'.

4. פישוט תכנון המערכת: מכיוון שאנטנות לוגריתמיות מחזוריות יכולות לכסות טווח תדרים רחב, ניתן לפשט את תכנון המערכת ולהפחית את מספר האנטנות. זה עוזר להפחית את עלויות המערכת, להפחית את המורכבות ולשפר את האמינות.

5. ביצועי מניעת הפרעות: לאנטנה לוגריתמית מחזורית יש ביצועי מניעת הפרעות טובים בפס תדרים רחב. המבנה שלה מאפשר לאנטנה לסנן טוב יותר אותות תדר לא רצויים ולשפר את עמידות המערכת להפרעות.

בקיצור, על ידי תכנון מדויק של אורך ומרווח בין יריעות המתכת, אנטנה לוגריתמית-מחזורית יכולה לעבוד בטווחי תדרים תהודה מרובים, עם מאפייני פס רחב, יעילות הגבר וקרינה גבוהים, בקרת כיווניות, תכנון מערכת פשוט ויתרונות ביצועים נגד הפרעות. זה הופך אנטנות לוגריתמיות מחזוריות לשימוש נרחב בתקשורת אלחוטית, מכ"ם, מחקר מדעי ותחומים אחרים.