Виды логопериодических антенн
Редко можно встретить такое явление, как самодельная логопериодическая антенна. А зря! Итак, конструкция… логопериодические антенны бывают трех типов:
Плоские. Они похожи на непонятный круг, из которого вырезаны беспорядочно (на первый взгляд) дорожки и сектора. Получается некая комбинация мишени, с кольцами поршней двигателя внутреннего сгорания и еще непонятно чем… Но в результате такая штуковина принимает и излучает волны.

Пространственная логопериодическая антенна самая страшная на вид. Навевает ассоциации с каким-то фантастическим фильмом, где космические флагманы увешаны точно такими же штуковина. Не исключено, что режиссеры на это и равнялись. Выглядит просто фантастично, но работает вполне реально.
Плоские однонаправленные логопериодические антенны как раз то, что мы видим в магазинах. Это такой торчащий вперед длинный стержень, который по обеим сторонам усеян, словно усами, поперечинами различной длины. Выглядит уже более упорядоченно, но для понимания недостижимо.
Ошибочно было бы думать, что логопериодические антенны годятся только для телевидения. Дело здесь в другом: конструкция изделий очень сложна, а первый методики предлагали номограммы, руководствуясь которыми, мастерам-самоучкам много раз все приходилось переделывать. Первые логопериодические антенны очень сложно было настроить. Вот почему интерес к ним так и не развился до последнего времени, хотя известны они уже более полувека. Конструкции для GSM, WiFi и других протоколов СВЧ уже имеются, давно предложены, но… никому не известны толком. Если не верите, попробуйте найти что-нибудь в Интернете, соотнесите с результатами по биквадрату Харченко и сразу поймете, о чем идет речь.
Что касается математики, то решение задачи сталкиваем нас напрямую с целым сонмом интегральных уравнений, которые по зубам далеко не каждому. Наиболее осведомленные авторы считают, что нужно пользоваться просто уже готовыми конструкциями, либо самостоятельно разрабатывать такую, но больше методом научного тыка. Понятно, что первую задачу на бумаге решать утомительно, поэтому люди опытные рекомендуют попросту использовать различные языки программирования. Лучше всего подходят MathCAD и С++.

Конструкция логопериодической антенны
Конструкция логопериодической антенны поражает своей сложностью. Попробуем описать ее. Начнем немного упрощенно, чтобы не запутать читателей еще больше
Стержень, похожий на тот, что у волнового канала, на самом деле дает раздельное питание для левых и правых вибраторов. Более того, они находятся симметрично в противофазе.
Причем попеременно левый и правый ряд вибраторов как бы меняются своей несущей (их две, близко расположенных и параллельных). То есть, например, первый левый вибратор принадлежит верхней несущей, а первый правый – нижней. Со вторыми все наоборот. Левый теперь находится на нижней, правый, – на верхней.
Количество вибраторов зависит от конструктива, но длина самых больших (которые находятся в задней части) составляет (в сумме левый и правый) половину длины волны крайней нижней частоты диапазона.
Питание подводится именно к передней части. Это можно сделать проводом, проложенным внутри несущей, либо сразу присоединить симметричную линию к вершине. По первому случаю поясним, что коаксиальный кабель ложится внутри одной из направляющих, причем одной частью линии служит сама эта направляющая. При выходе из носика центральная жила замыкается на вторую несущую. Так получается, что эта двухпроводная линия еще и играет роль четвертьволнового симметрирующего трансформатора.

Закорачивание линии сделано позади самого длинного вибратора на расстоянии восьмой части длины волны самой нижней частоты диапазона. По некоторым данным это сделано из соображений согласования. Кстати, такой метод хорош тем, что все вибраторы получаются замкнутыми на землю, следовательно, при ударе молнии первой сгорит именно оплетка кабеля.
Действие логопериодической антенны
Согласно теории в логопериодической антенн постоянно имеется некая активная область, образованная вибраторами, где уровень тока выше 10 дБ. Лишь только частота начинает уменьшаться, эта зона перемещается в сторону более длинных вибраторов. При повышении происходит обратный процесс. То есть не все элементы линии работают равноценно. Некоторые отдыхают. Вот за счет этого и получается такая феноменальная широкополосность. Особенностью линии является то, что волна сначала доходит до вибраторов, которые имеют размер, немного отличающийся от резонансного (меньший). По мере продвижения сигнала к «идеальному» для него вибратору часть мощности уже рассеивается. За счет этой особенности удается укоротить самый длинный излучатель, что немного снижает габариты всей логопериодической антенны.

Итак, читатели должны понять одну простую вещь: дельной и простой методики расчета на сегодняшний день еще не придумано, но все любители покопаться в интегралах приглашаются к изданию Логопериодические вибраторные антенны 2005 года выпуска, где подробно обмусоливаются все тонкости. В частности, несколько разделов посвящается программированию. Мы не будем копаться во всех тонкостях MathCAD, приводить расчёт логопериодической антенны, потому что предпочитаем С++, но выводы покажем, чтобы читатели могли сами заняться проектированием:
Диапазон работы антенны от 470 до 790 МГц.
Количество вибраторов по 9 штук на каждую сторону.
Коэффициент геометрической прогрессии 0,895.
Расстояние между вибраторами 0,17 метра.
Входное сопротивление 75 Ом.
Волновое сопротивление фидерной линии 97,143 Ом.
Диаметр проводников фидерной линии 8 мм.
Расстояние между проводниками (несущими) 10,768 мм.
Расстояние от самого длинного вибратора до замыкания линии 72,556 мм.
Но на самом деле, как объясняет автор идеи, в расчете по формулам выходили разные толщины вибраторов, а некоторые из них так и не получали своей порции энергии в ходе работы (о чем уже говорилось выше), поэтому по мере того, как создавалась ДМВ логопериодическая антенна, было решено всю проволоку взять толщиной 6 мм, а расстояния и длины вышли следующие: (См. также: ДМВ антенна своими руками)Поясняем по поводу этих данных, что длина самого длинного вибратора (левый и правый в сумме) должна быть равна половине длины волны самой низкой частоты (в теории). Найдем этот параметр. Длину волны вычисляем по известной формуле 299792458 / 470000000 = 637,85 мм. Делим на четыре, чтобы найти длину одного (левого или правого) вибратора, получаем 159,5 мм. Каждый последующий вибратор находите, умножая это число на коэффициент из данных. Все они концами лежат на линии, проведенной из некоего воображаемого центра, лежащего вдоль оси антенны, где-то впереди ее. Расстояния также домножаются на этот коэффициент. А начальное вроде бы 17 см…
Расстояние 0 мм, длина 145,1 мм.
Расстояние 98,7 мм, длина 128,4 мм.
Расстояние 186 мм, длина 113,6 мм.
Расстояние 263,3 мм, длина 100,5 мм.
Расстояние 331,7 мм, длина 89 мм.
Расстояние 392,2 мм, длина 78,78 мм.
Расстояние 445,8 мм, длина 69,7 мм.
Расстояние 493,2 мм, длина 61,7 мм.
Расстояние 535,2 мм, длина 54,6 мм.
Настраивается антенна изменением расстояния между несущими. Также варьируется и удаление короткого замыкания линии от самого длинного вибратора. Берите размеры из таблицы, автор лучше знал, что делал, наверняка учел расстояния между несущими и все прочее. Рассматриваемая логопериодическая антенна отлично подходит для цифрового мультиплекса, причем захватит их все, скорее всего, более подробно сверяйтесь с Википедией. Для работы на прием телевидения следует расположить конструкцию так, чтобы все вибраторы находились в горизонтальной плоскости. В большом городе луч может прийти вовсе не с направления вышки, а также и под углом. Если не можете поймать, пробуйте наклонить логопериодическую антенну для достижения нужного эффекта.
Про питание мы уже рассказали, пропускайте кабель в одну из несущих, а в районе носика обеспечьте соединение любой из них с оплеткой, а второй — с жилой. Замыкается линия позади самого длинного вибратора. Теперь каждый из наших читателей может самостоятельно сделать логопериодическую антенну по приведенным данным.
Мы желаем всем читателям удачи в экспериментах. Вы теперь знаете, как изготавливается логопериодическая антенна своими руками. Мы прощаемся с нашими читателями. Напоминаем, что рассмотренная конструкция далеко не самая простоя и нужна только для того, чтобы смотреть весь диапазон по частотам. Если в этом нет необходимости, создавайте обычные четвертьволновые вибраторы и не лезьте в дебри.