آنتن نامتغیر با فرکانس (Frequency-Independent Antenna)، در فیزیک (Physics)
انواع آنتن ها (Antenna) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آنتن نامتغیر با فرکانس (Frequency-Independent Antenna) :
آنتن نامتغیر با فرکانس (Frequency-Independent Antenna) نوع خاصی از آنتن های پهن باند هستند که در آنها الگوی تشعشعی، امپدانس و قطبش در یک محدوده فرکانسی بسیار وسیع (از نظر تئوری بی نهایت) ثابت می ماند. این آنتن ها بر اساس اصول خود-متشابهی (Self-Similarity) و اصل مکمل بودن (Complementary Principle) طراحی می شوند.
ایده اصلی آنتن های نامتغیر با فرکانس این است که اگر ابعاد آنتن با فرکانس به طور متناسب تغییر کند (یعنی اگر آنتن را با ضریب
\[ 1/f \]مقیاس کنیم)، عملکرد آن در فرکانس جدید مشابه عملکرد آنتن اصلی در فرکانس مرجع خواهد بود. بنابراین، اگر ساختار آنتن دارای خاصیت خود-متشابهی (مقیاس ناپذیری) باشد، می تواند در یک باند وسیع عملکرد ثابتی داشته باشد.
دو دسته اصلی آنتن های نامتغیر با فرکانس عبارتند از: آنتن های لگاریتمی-دوره ای (مانند LPDA) و آنتن های مارپیچی لگاریتمی (Log-Spiral). در آنتن های لگاریتمی-دوره ای، اگر نسبت فرکانس ها برابر با عامل مقیاس
\[ \tau \]باشد، عملکرد تکرار می شود (از این رو "دوره ای" نامیده می شوند). در آنتن های مارپیچی لگاریتمی، به دلیل تغییر پیوسته ابعاد، این تکرار پیوسته است.
اصل مکمل بودن نیز نقش مهمی در طراحی این آنتن ها دارد. اگر یک ساختار فلزی (آنتن) و مکمل آن (شکاف ها) را در نظر بگیریم، بر اساس اصل ببوک (Babinet's principle) در اپتیک، امپدانس های آنها با یکدیگر رابطه دارند. برای یک ساختار خود-مکمل (Self-Complementary)، امپدانس ورودی ثابت و برابر
\[ Z_0/2 \]است که
\[ Z_0 = 120\pi \approx 377 \]اهم امپدانس ذاتی فضا است، بنابراین امپدانس حدود ۱۸۸.۵ اهم خواهد بود.
آنتن های نامتغیر با فرکانس انقلابی در طراحی آنتن های پهن باند ایجاد کردند و امروزه در بسیاری از کاربردهای پیشرفته مانند جاسوسی الکترونیکی، مخابرات نظامی و تحقیقات فضایی استفاده می شوند. محدودیت عملی آنها اندازه فیزیکی است که فرکانس پایین کار را تعیین می کند.
