En geniş tanımıyla Log-Periyodik Antenler, belli bir geometrik katsayı ile gitgide büyüyen ya da küçülen elemanların elektriksel olarak birleştirilmesiyle oluşturulan ve bu özel yapıları sayesinde geniş bantlar içerisinde frekanstan bağımsız ışınım özellikleri gösterebilen antenlerdir [1]. Bu tür antenlerde elektriksel özellikler frekansın logaritmasına bağlı olarak periyodik şekilde tekrarlanır. Ancak, kazanç ve anten ayak izi dirençlerinin bu periyodik tekrarları, uygun bir boyutlandırma ile söz konusu frekans aralığındaki bir periyot içinde sabit, kabul edilebilir bir seviyede oldukça küçük tutulabilir [2]. Yönlü antenlerin bir çeşidi olan Log-Periyodik Antenler dar hüzmeli ve geniş bantlı antenlerdir. VHF (very high frequency) ve UHF (ultra high frequency) bantlarında kullanılırlar. Aslında Log-Periyodik Antenler bir eksen üzerinde, frekansın logaritmik fonksiyonu olan aralıklarla dizilmiş çok sayıda dipol antenden oluşur. Art arda gelen anten elemanları (dipoles) 180 faz farkı ile beslenirler.
Kullanım alanı da bant genişliği gibi oldukça geniştir.
Modern kablosuz haberleşme sistemlerinde maksimum kapsama ile yüksek oranda ve yüksek hızda veri aktarımı amaçlandığı için geniş bantlı ve yüksek kazançlı antenlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüzden geniş bant özelliğine sahip, yüksek kazançlı ve ilgili frekans bandı aralığında mümkün olduğunca sabit bir ışıma deseni gösteren antenler tercih edilmektedir. Hem endüstriyel alanda hem de askeri alanlarda bu tür antenler hiçbir zaman önemini kaybetmemekte ve yaygın olarak kullanılmaktadır [3]. Baskılı devre antenler teorik olarak dar bant özellikli ve düşük verimli oldukları için radar ve kablosuz haberleşme gibi uygulamalarda pek tercih edilmemektedir. Bu tür dezavantajların giderilmesinde Log-Periyodik Anten modelinin PCB üzerine uygulanabilmesi önemli bir özellik olarak karşımıza çıkmaktadır[4].
Düzlemsel yapıya sahip ilk Log-Periyodik Anten, Campbell ve arkadaşları tarafından sunulmuştur [5]. Düzlemsel yapılı Log- Periyodik dipol dizi antenler çalıştıkları frekans aralığında hemen hemen sabit bir ışıma desenine sahip olması, geniş bant özelliği göstermesi, düşük maliyeti, hafif olması, kolay üretimi ve pratik montajlama gibi avantajlarından dolayı kablosuz haberleşme uygulamalarında sıkça tercih edilmektedir [6].
İkizi olarak bilinen Yagi-Uda Anteniyle farkları nelerdir?
Log Periyodik Anten, Yagi-Uda Anteniyle oldukça benzerlik gösterir. Her biri farklı bir frekansa ayarlanmış iki veya üç elemanlı Yagi Antenleri olarak da düşünülebilirler. Bu durum Log-Periyodik Antenlere geniş bir frekans aralığında çalışma yeteneği verirken Yagi-Uda Antenleri; belirli, dar bir frekans aralığı için optimize edilmiştir. Log-Periyodik Anten, geniş bantlı ve frekanstan bağımsız anten olarak bilinse de Yagi Anteni kadar yaygın olarak kullanılmaz. Geniş banta hitap etmeye ihtiyaç duyulduğunda ise LPDA (Logarithmic Periodic Dipole Antenna) öne çıkmaktadır.
Bir Log-Periyodik Anten’in şekli, Yagi-Uda Anten’e benzer. Ancak Yagi-Uda Anteni’nin dizi elemanları herhangi bir örüntü takip etmezken; Log Periyodik Anten’ de uzunluklar, çaplar, aralıklar ve hatta dizinin dipol merkezleri arasındaki mesafeler logaritmik olarak artar. Bu sebeple Yagi-Uda’ya nispetle daha büyüktür. Log-Periyodik tasarımı kullanan güçlü bir VHF anteni 3 m uzunluğunda olabilirken, benzer kazanıma sahip bir UHF Yagi-Uda Anteni, muhtemelen 1 m civarında bir tasarıma sahiptir. Yagi-Uda ile karşılaştırıldığında Log-Periyodik Anten daha maliyetli bir yapıdır.
Bir Yagi-Uda Anten’inde koaksiyel besleme, antenin tek aktif elemanı olan dipole bağlanır, sadece bir çift eleman radyo sinyali gönderir ve alır; diğer elemanlar sinyali güçlendirir ve aktif eleman çiftine yansıtır. Log-Periyodik Anten’de ise tüm elemanlar aktiftir ve koaksiyele bağlanmıştır.
Log Periyodik Anten’in kazanç ve yönlülüğü gereksinimlere göre değişmesine rağmen genel olarak LPDA Anten’den 6–10 dBi (serbest alan) anten kazancı elde edilebilir, daha yüksek kazançlar elde etmek zordur. Oysa Yagi-Uda Antenler 20 dBi’ye kadar kazanç sağlayacak şekilde tasarlanabilirler.
KAYNAKLAR
[1] Özgür E., Levent G. “Log-Periodic Antenna Design Using Electromagnetic Simulations”, Bilkent University, (2002).
[2] Christian W., çev. Zafer Yener “ www.radartutorial.eu”
[3] Volakis J. , “Antenna Engineering Handbook”, 4th Edition McGraw-Hill Companies. (2007)
[4] Avila-Navarro E., Blanes J. M., Carrasco J. A., Reig C., , “A new bi-faced log periodic printed antenna”, Microwave and Optical Technology Letters, 48, 402–405. (2006).
[5] Chao Y., Chen Y., Wei H., Zhen Q. K., Wei Q.“Band-notched UWB printed log-periodic dipole antenna fed by half mode substrate integrated waveguide”, International Symposium on Antennas and Propagation, Bangkok, Thailand, 20–23 October. (2009)
[6] Fatma Z., “Ultra geniş bantlı balun beslemeli düzlemsel log periyodik anten tasarımı, analizi ve gerçeklemesi”, Gebze Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. (2018).
[7] Constantine A. B., Antenna Theory:Analysis, 3rd Edition.
Bu yazıda, hakkındaki Türkçe kaynakların kısıtlı olduğu bir anten çeşidine değindim. Kullandığım kaynakları ilgililer için belirtmeye özen gösterdim. Fayda sağlaması ümidiyle.
