Из-за шунтирующего действия вибраторов постоянная распространения волны в линии питания и, следовательно, длина волны изменяются. Известна следующая зависимость длины волны в линии питания от геометрических параметров ЛПА:

λ_л = λ/[1 + W_л(τ)^{1 2} tg (α/2)/W_В(1 - τ)],

где λ_л - длина волны в линии питания; λ - длина волны в свободном пространстве; W_л - волновое сопротивление линии питания; W_B - волновое сопротивление вибраторов полотна; α - угол раскрыва логопериодической антенны; τ - период логопериодической антенны.Рабочая полоса частот логопериодической антенны с нижней стороны ограничивается размерами самых длинных вибраторов l_макс ≈ λ_макс/4 и с верхней стороны - размерами самого малого вибратора l_мин ≈ λ_мин/4. Для сохранения удовлетворительного направленного действия на крайних частотах диапазона следует дополнительно применять по два лишних длинных и коротких вибратора. Это объясняется тем, что в логопериодической антенне на какой-либо заданной частоте возбуждается активная область, которая включает в себя вибратор, длина которого примерно равна λ/4, и пару вибраторов, примыкающих к нему с двух сторон. Другие вибраторы из-за значительной расстройки возбуждаются слабее, и их влияние на излучаемое поле невелико. В активной области более длинный вибратор является рефлектором, а более короткий - директором. Совместное излучение нескольких вибраторов активной области усиливается в направлении вершины антенны и компенсируется в обратном направлении. Диаграмма направленности ЛПА (рис. 2) из-за направленных свойств вибратора в плоскости Е (в плоскости, содержащей вибраторы) уже диаграммы в плоскости Н (в плоскости, перпендикулярной осям вибраторов).

Достоинством логопериодической антенны является ее сверхширокополосность. При правильном выборе размеров антенны удается в десятикратном диапазоне волн получать почти неизменные характеристики направленности при коэффициенте стоячей волны менее 1,5—1,7.

Недостатком логопериодической антенны является сравнительно низкое значение ее коэффициента усиления, так как активная область включает только небольшую часть всех вибраторов антенны (обычно от трех до пяти).

Для примера на рис. 3 и 4 приведен общий вид двух ЛПА, содержащих, соответственно, шесть и четырнадцать вибраторов.

 

                         Рис. 3                                                               Рис. 4

 

Рабочая полоса частот обеих антенн - 470...790 МГц, что соответствует 21 - 60 телевизионным каналам. В табл. 1 приведены их технические параметры. Из приведенных в табл. 1 данных следует, что увеличение длины антенны в шесть раз приводит к возрастанию коэффициента усиления примерно на 4 дБ, т. е. в 2,5 раза.

Таблица 1. Технические характеристики логопериодических антенн для 21—60 телевизионных каналов

 

На рис. 5, 6 и 7 приведены экспериментальные диаграммы направленности в Е и Н плоскостях шестиэлементной антенны на средних частотах 21, 37 и 60 каналов, а на рис. 8 - диаграммы направленности четырнадцатиэлементной антенны на средних частотах 21, 37 и 60 каналов.

Из анализа приведенных экспериментальных диаграмм направленности следует, что увеличение длины логопериодической антенны в шесть раз приводит к сужению ширины лепестка в Е плоскости примерно в 1,3 раза, а в Н плоскости - в 2 раза.

Рис. 5   Диаграмма направленности шестиэлементной логопериодической антенны на средней частоте 21 канала

Рис. 6   Диаграмма направленности шестиэлементной логопериодической антенны на средней частоте 37 канала

Рис. 7   Диаграмма направленности шестиэлементной логопериодической антенны на средней частоте 60 канала

                   а)                                       б)                                       в)      

Рис. 8   Диаграмма направленности четырнадцатиэлементной логопериодической антенны на средних частотах: а) 21 канала; б) 37 канала; в) 60 канала