Antena L. Weinera – logarytmiczno-spiralna, częstotliwościowo niezależna, literatura, modele

Pytanie

antena L. Weinera

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• W ogólnie dostępnej literaturze antenowej nie występuje powszechnie uznany termin „antena L. Weinera”.
• Najczęściej wątek ten pojawia się w kontekście logarytmiczno-spiralnych, częstotliwościowo-niezależnych anten (planar logarithmic spiral / log-periodic spiral), których opis można znaleźć u autorów takich jak Rumsey, Isbell czy Carrel.
• Nazwisko Weiner (lub Wiener) wiąże się raczej z innymi obszarami (np. adaptacyjne układy antenowe – Melvin M. Weiner, eksperymenty optyczne falowe – Otto Wiener), a nie z samodzielnym, odrębnym typem anteny.

Szczegółowa analiza problemu

1. Brak wzmianki w głównych źródłach
   – IEEE Xplore, IET, książki „Antenna Theory – Balanis”, „Frequency-Independent Antennas – Rumsey”, „Log-Periodic Structures – Carrel” nie notują hasła „Weiner antenna” ani „L. Weiner antenna”.
   – Patenty USPTO dotyczące anten spiralnych wymieniają m.in. Isbella (US 3 255 474, 1966), lecz nie Weinera.

2. Możliwe źródła nieporozumienia
   a) Logarytmiczno-spiralna antena (planar log-spiral):
   • Dwuramienna spirala opisana równaniem r(φ)=r₀·e^{aφ}.
   • Częstotliwościowo niezależna (pasmo > 10:1), polaryzacja kołowa, stabilna impedancja ~150 Ω.
   • Używana w SIGINT, ECM, EMC od 0,5 GHz do > 20 GHz.
   b) Log-periodic dipole array (LPDA) – nazwisko Carrel/Isbell, czasem mylone z „Weiner”.
   c) Melvin M. Weiner – autor książek o adaptacyjnych systemach antenowych; „Weiner” występuje tu jako badacz, nie nazwa konkretnej konstrukcji.
   d) Otto Wiener – eksperyment optyczny (węzły/antywęzły pola świetlnego, 1890 r.), bez związku z nowoczesnymi antenami.

3. Jeżeli użytkownik miał na myśli log-spiralę (najczęstsze skojarzenie)
   • Region aktywny przesuwa się wzdłuż ramion tak, aby obwód lokalnego zwoju ≈ λ.
   • Impedancja i charakterystyka są quasi-stałe, bo geometria jest samopodobna w skali logarytmicznej.
   • Zasilanie – szerokopasmowy balun (Marchand, infinite balun, coax-in-arm).
   • Typowe parametry: zysk 4-8 dBi, axial ratio < 3 dB, SWR < 2 w paśmie 10:1.

Aktualne informacje i trendy

• Prace najnowsze dotyczą minispirali na podłożach o wysokiej przenikalności (mm-wave, 24–60 GHz) i integracji z metamateriałami chłonnymi w celu ograniczenia promieniowania tylnego.
• W radarach FMCW (76–81 GHz) rozwijane są mikroskopijne spirale zintegrowane z układem scalonym (antenna-in-package).
• Trend ku antenom drukowanym z tzw. gradient-index substrate (GRIN) dla poszerzenia pasma bez zwiększania średnicy.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Równanie spirali logarytmicznej:
  \[ r(φ)=r_0 e^{aφ} \]
  Stała a wiąże się z współczynnikiem skalowania τ: τ=e^{-2πa}.
• Dolna granica pasma:
  \[ f{\text{low}} \approx \frac{c}{π D{\text{max}}} \]
  gdzie D_max – średnica zewnętrzna spirali.
• Górna granica zależy od promienia wewnętrznego r_\text{min} i tolerancji wykonania ścieżki (< λ/20).

Aspekty etyczne i prawne

• Brak aktualnych patentów blokujących amatorskie zastosowania klasycznej spirali; jednak elementy balunów szerokopasmowych mogą być objęte licencjami.
• W zastosowaniach wojskowych (ECM/SIGINT) export control (ITAR/EAR) ogranicza transfer projektów > 18 GHz.

Praktyczne wskazówki

• Dokładność fotolitografii ±50 µm wystarcza do 10 GHz; dla mm-wave potrzebna laserowa obróbka lub LDI.
• Balun Marchanda na laminacie Rogers 4350B 0,508 mm daje pasmo 1–18 GHz przy SWR < 1,5.
• Do pomiarów EMC spirala powinna pracować w absorberowej wnęce, 30 cm nad stożkowym tłumikiem ferryt-poliuretan.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Jeżeli nazwa „antena L. Weinera” pochodzi z materiałów uczelnianych/wojskowych, możliwe jest istnienie wewnętrznego oznaczenia konkretnego egzemplarza lub patentu nieindeksowanego publicznie.
• Spotykana w niektórych skryptach „spirala Weinera” bywa efektem literówki (Weiner ↔ Wiener ↔ Rumsey/Isbell).

Sugestie dalszych badań

• Weryfikacja oryginalnych publikacji: IRE Transactions on Antennas and Propagation (lata 1958-1968) pod kątem autorów o nazwisku Weiner/Wiener.
• Eksperyment: porównanie spirali Archimedesa i log-spirali na tym samym laminacie – pomiar zmian SWR i zysku w paśmie 2–12 GHz.
• Analiza wpływu podłoża o zmiennej ε_r(z) (substraty ceramiczne LTCC) na stałość axial ratio.

Krótkie podsumowanie

Nie istnieje szeroko uznany, odrębny typ anteny określany w literaturze jako „antena L. Weinera”. Najczęściej chodzi o klasyczną logarytmiczno-spiralną konstrukcję – jedną z głównych klas anten częstotliwościowo-niezależnych. Jeżeli potrzebne są parametry projektowe lub praktyczne porady, można bezpiecznie posłużyć się opisami i bibliotekami modeli „planar logarithmic spiral antenna” (Isbell/Rumsey). Jeśli jednak nazwa pochodzi z zamkniętych materiałów, warto zweryfikować ją u źródła, gdyż może dotyczyć specyficznej, firmowej modyfikacji spiralnej anteny szerokopasmowej.