Was ist eine periodische Log-Antenne?
Eine logarithmische periodische Antenne ist ein spezieller Typ einer Hochfrequenzantenne. Im Gegensatz zu Rundstrahlantennen empfängt eine logarithmische periodische Antenne nur in einer Richtung, und im Gegensatz zu Standardrichtantennen, den typischen Fernsehantennen auf Dächern, können diese Antennen einen breiten Frequenzbereich empfangen. Typischerweise bestehen diese Antennen aus einer Reihe paralleler Metallröhren, die im hinteren Bereich groß und zunehmend kleiner werden und eine Art Dreieck bilden. Diese Antennen werden am häufigsten für spezielle Anwendungen verwendet. Sie werden jedoch manchmal als UHF- und VHF-Fernsehantennen verwendet.
Die meisten Hochfrequenzantennen haben ein einzelnes Paar Dipolantennenelemente, ein Paar Metallröhren, die als aktive Elemente der Antenne dienen, und eine Reihe von Reflektoren und Direktoren, die Signale an den Dipol weiterleiten. Da die Frequenzen, die eine Antenne empfangen kann, auf den physikalischen Abmessungen des Dipols basieren, können die meisten Hochfrequenzantennen nur Signale in einem engen Bereich empfangen. Eine logarithmische periodische Antenne überwindet diesen Mangel, indem sie eine Reihe von Dipolelementen unterschiedlicher Größe einsetzt, deren physikalische Größe und Empfangsfähigkeit gemäß einem Logarithmus variieren.
Der zum Entwerfen einer periodischen Logarithmusantenne verwendete Logarithmus beginnt mit der physikalischen Größe, die für die höchste zu empfangende Frequenz benötigt wird, die der kleinste Satz von Dipolelementen ist. Es wird ein Logarithmus erstellt, der die Größe des zweiten Satzes von Dipolen bestimmt, so dass deren minimaler Frequenzempfang den maximalen Empfang des ersten Satzes geringfügig überlappt. Dieser Vorgang wird wiederholt und jedes Dipolelementpaar wird mit jeder Iteration größer, bis die Antenne alle für die Anwendung gewünschten Frequenzen empfangen kann.
Dipolpaare unterschiedlicher Größe sind dann auf einer einzigen Achse parallel zueinander ausgerichtet, wobei sich der größte Dipol mit niedrigerer Frequenz auf der Rückseite der Antenne und der kleinste Dipol mit höherer Frequenz auf der Vorderseite befinden. Da die Phasen der empfangenen Signale an einem Dipol andere Dipole stören können, ist jeder Dipol gegenüber dem nächsten und dem letzten um 180 Grad phasenverschoben verdrahtet. Auf diese Weise erreichen die Dipole schließlich eine Differenz von 360 Grad und sind dann elektrisch miteinander ausgerichtet, wodurch der Gesamtgewinn der Antenne erhöht wird.
Bei logarithmischen periodischen Antennen treten auch Probleme mit der Impedanz, der Höhe des elektrischen Widerstands zwischen den beiden Elementen eines einzelnen Dipols, auf. Um dieses Problem zu lösen, ist es üblich, dass die Metallrohre der Dipole einen größeren Durchmesser haben, wenn sie länger werden, wodurch die Impedanz des Dipols verändert wird. Eine weitere Methode zur Anpassung der Impedanz besteht darin, kleine Anpassungstransformatoren mit unterschiedlichen Werten für jedes Dipolpaar zu installieren, damit die Impedanz für alle aktiven Elemente der Antenne gleich ist.
Das Ergebnis ist eine Antenne, die wie eine Yagi-Antenne nur Signale in einer Richtung sehen kann, eine Empfangsleistung aufweist, die mit einer Rundstrahlantenne vergleichbar ist, und die einen viel größeren Frequenzbereich als beide empfangen kann. Obwohl sie manchmal als Fernsehantennen verwendet werden, werden logarithmische periodische Antennen am häufigsten von Amateurfunkbetreibern verwendet, die über ein breites Frequenzspektrum arbeiten möchten. Diese Antennentypen standen auch im Zentrum der Untersuchungen zum experimentellen Senden und Empfangen von elektrischem Strom.