Большое распространение при приеме телевизионных сигналов получили широкодиапазонные антенны, способные принимать сигналы нескольких телевизионных каналов. Особый класс этих антенн составляют логопериодические, с частотно-независимыми свойствами.
Изображенная на рисунке рамочная логопериодическая антенна отличается от известных формой элементов и способом их возбуждения. Основными достоинствами рамочной антенны являются высокий коэффициент усиления и небольшие габариты. Ее можно использовать при приеме телевизионных сигналов как в дециметровом, так и в метровом диапазонах волн.
Антенна состоит из нескольких квадратных рамок, расположенных в параллельных плоскостях. Периметр рамок S и расстояние между ними l должны изменяться по геометрической прогрессии со знаменателем (масштабным множителем) τ < 1. Масштабный множитель τ и параметр σ, представляющий собой число длин волн между резонансной и соседней, с меньшим периметром, рамкой, являются основными расчетными параметрами антенны.
Периметр первой рамки следует выбирать равным 3/2 λ m, где λ m — максимальная длина волны диапазона или канала.
Для определения периметра остальных рамок и расстояний между ними необходимо воспользоваться формулами:
Периметр последней рамки должен быть не более 3/2 τ ³λ мин,
где λ мин — минимальная длина волны диапазона или канала.
При расчете выбирают любую пару значений параметров τ и σ в интервалах 0,93 ≤ τ < 1 и 0,05 ≤ σ < 0,2. Коэффициент усиления антенны достигает 12,5 дб, если взять большие значения τ и σ.
Рамки антенны присоединяют к двум трубам, как показано на рисунке: одну из рамок присоединяют к одной трубе, а соседние с ней рамки — к другой. Эти две несущие трубы образуют двухпроводную линию, к которой подключен коаксиальный кабель, проложенный внутри одной из труб. Оплетку кабеля соединяют с этой трубой, а центральный проводник кабеля — со второй.
Логопериодическая антенна с десятью квадратными рамками, изображенная на рисунке, рассчитана для приема телевизионных сигналов в дециметровом диапазоне волн 470—622 МГц. Ширина диаграммы направленности антенны на уровне половинной мощности в плоскостях Е и Н равна соответственно 50 и 55°. Коэффициент защитного действия равен — 17 дб, а коэффициент усиления — 9 дб. Коэффициент бегущей волны — не хуже 0,48.
Периметр рамок и расстояние между ними вычислены по формулам при τ=0,94868 и σ =0,1125 (см. табл. 1). Однако для улучшения характеристик излучения на верхних частотах периметр последних пяти вибраторов несколько уменьшен. Несущие трубы в месте присоединения первой квадратной рамки замкнуты, что приводит к некоторому улучшению диаграммы направленности и согласования антенны с фидером. При этом первая квадратная рамка является пассивным рефлектором на самых низких частотах. Около последней рамки несущие трубы скреплены изоляторами.
Таблица 1
Таблица 2
Рамки изготовлены из медной проволоки диаметром d1 = 3мм, несущие трубы диаметром d2 = 12мм и толщиной стенки 2мм — латунные. Рамки припаяны к несущим трубам припоем ПОС-40. Кабелем снижения служит РК-75-4-11.
Логопериодическую антенну можно построить для приема сигналов одного, двух или нескольких телевизионных каналов.
В табл. 2 приведены размеры рамок и расстояния между ними логопериодической антенны с параметрами τ =0,94868 и σ =0,1125 для приема сигналов шестого — двенадцатого телевизионных каналов.
Следует отметить, что в качестве элементов антенны можно использовать вибраторы П-образной формы. Длину провода для изготовления вибраторов рассчитывают по формулам, приведенным в статье. Средняя часть вибратора, посередине которой присоединяют элементы к несущим трубам, может быть длиной 0,25—0,33 Sn . Антенна с такими элементами имеет больший коэффициент усиления, чем у рамочной логопериодической антенны при тех же значениях параметров τ и σ, а при σ ≥ 0,18 может быть в два раза больше.