对数周期天线的技术特点与核心参数解析

一、技术特点

1.超宽带特性

频带覆盖：对数周期天线通过特殊设计(如周期率τ和结构张角2α)，实现频带宽度比可达10:1甚至更宽(如0.05-0.512GHz、0.178-0.864GHz等频段)。其电特性(阻抗、方向图、增益)随频率对数周期性变化，在宽频带内保持稳定。

非频变设计：天线结构按比例因子τ缩放后，性能在频率f和τf时重复，理论上频带可趋近无穷(实际受限于物理尺寸和加工精度)。

2.定向辐射与高增益

端射特性：最大辐射方向沿集合线从最长振子指向最短振子，方向性强，波束宽度一般为几十度(如水平波束宽度65°-85°)。

增益可控：通过增加振子数量可提高增益(典型值5-12dBi)，但相同尺寸下增益略低于八木天线。例如，698-960/1710-2700MHz频段天线增益可达10dBi。

3.稳定的电性能

频率无关性：在频带内，输入阻抗、驻波比(VSWR≤1.5)、方向图等参数变化小，确保通信稳定性。

辐射区动态移动：工作频率变化时，辐射区(激励电流最大的振子区域)在天线上前后移动，保持电性能一致。

4.结构与成本优势

结构简单：由平行排列的对称振子构成，易于制造和调试，成本较低。

形式多样：包括平面型、梯形型、锯齿型、V型等，最常用的是对数周期偶极子阵列(LPDA)。

5.极化与适应性

线极化：电场极化方向平行于振子方向，可通过调整振子面实现水平或垂直极化。

环境适应性强：结构紧凑，可应用于地面电视接收、EMC测量、无线通信等领域。

二、核心参数

1.频率范围

典型值：如806-960MHz/1710-2690MHz、0.178-0.864GHz等，覆盖短波及短波以上频段。

设计依据：通过频带高端和低端截止常数(K1、K2)确定振子长度，进而确定频带范围。

2.增益（Gain）

定义：天线在最大辐射方向上的功率密度与理想点源天线的比值(dBi)。

典型值：5-12dBi，可通过增加振子数量提高，但受限于天线尺寸。

3.波束宽度

水平波束宽度（Hor）：65°-85°，决定天线水平覆盖范围。

垂直波束宽度（Ver）：50°-60°，影响信号垂直覆盖高度。

4.前后比（Front-to-Back Ratio）

定义：最大辐射方向功率与后向辐射功率之比(dB)。

典型值：≥15dB，抑制后向干扰，提高通信质量。

5.驻波比（VSWR）

定义：传输线上电压最大值与最小值之比，反映天线与馈线的匹配程度。

典型值：≤1.5.确保高效传输，减少信号反射。

输入阻抗

定义：天线输入端电压与电流之比，通常为50Ω(移动通信天线标准值)。

匹配要求：虚部接近零，实部与馈线特性阻抗匹配，以减少反射。

极化方式

类型：线极化(垂直/水平)，通过调整振子面方向实现。

匹配要求：发射与接收天线极化方式需一致，否则导致信号衰减。

功率容限

定义：天线能承受的最大功率，典型值为50W，确保在高功率场景下稳定工作。

接头类型

常见类型：N-Female，便于与馈线连接，确保信号传输可靠性。

三、应用场景

广播与电视接收：利用宽频带特性覆盖多个频段，实现稳定接收。

无线通信：如4G/5G基站天线，支持多频段、大容量通信需求。

测试雷达：定向辐射特性适用于目标探测与跟踪。

无线电监控：宽频带覆盖便于监测多频段信号。

EMC测量：稳定电性能确保测量准确性。