Диапазонный симметричный вибратор

 

Симметричный вибратор, одна из наиболее простых и распространенных антенн, применяется как передающая и как приемная антенна.

Для работы в широком диапазоне волн, а также для подведения к вибратору большой мощности применяют вибраторы с пониженным волновым сопротивлением (диполь Надененко), конструкция которого представлена на рис. 8.19.

Понижение входного сопротивления может быть достигнуто трансформацией входного сопротивления путем объединения в одном вибраторе двух параллельно питаемых ветвей - разомкнутой и короткозамкнутой. Классическим образцом вибратора такого типа является шунтовой вибратор Айзенберга (рис 8.20).

Точки 1,3,5 и 2,4,6 принадлежат плечам вибратора (открытая ветвь), а точки 1,3,7,4,2 - шунту (закрытая ветвь). В достаточно широком диапазоне,

 

Рис. 8.19

 

        рис.8.20                                              рис.8.21

вблизи резонансов этих частей антенны, реак­тивная составляющая входного сопротивления вибратора ( ) компенсируется реактивной составляющей шунта ( ).

Выполнение шунта из жестких труб позволяет крепить вибратор к металлической мачте без изоляторов в точке 7, которую можно заземлять.

 

Синфазная горизонтальная диапазонная антенна

 Применявшаяся в течение ряда лет синфазная горизонтальная антенна (У) явля­лась узкополосной, т.е. могла использоваться только при работе на одной частоте.

 Синфазная горизонтальная диапазонная (СГД) антенна (рис.8.21) работает без перестройки в непрерывном диапазоне с коэффициентом перекрытия 2-2,5.

В этой антенне синфазность возбуждения всех вибраторов на любой длине волны обеспечивается за счет того, что расстояние от точки присоединения главного фидера до любого из вибраторов одина­ково. Диапазонность антенны по входному сопротивлению обеспечивается тем, что вибраторы имеют пониженное сопротивление (аналогич­но диполю Надененко или вибратору Айзенберга), а для согласова­ния применяется специальная система распределительных фидеров с трансформирующими вставками длиной .

Для получения однонаправленного излучения СГД антенны снаб­жаются рефлектором, представляющим собой плоский экран, выполнен­ный из горизонтальных проводов параллельных осям вибраторов и устанавливаемый сзади антенны на расстоянии . Расстояние между проводами должно быть примерно (0,035-0,07) .

Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости тем уже, чем больше вибраторов в этаже. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости зависит от числа этажей и высоты подвеса антенны.

Чем больше число этажей, тем уже главный лепесток и меньше угол . Увеличение высоты подвеса антенны сопровождается сужением и прижатием к земле главного лепестка диаграммы направленности, а также увеличением уровня боковых лепестков в вертикальной плоскости (рис.8.22). Высота подвеса нижнего этажа обычно выбирается равной   или .

Высокая направленность СГД антенны при обеспечении достаточно малых углов  позволяет применять их на протяженных магистралях КВ радиосвязи.

Антенны СГД могут быть использованы для построения фазированных антенных решеток (ФАР), управление которыми позволяет изменять направление главного максимума диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

 

              рис.8.22                                     рис.8.23

 

Ромбическая антенна

 

В диапазоне коротких волн для радиосвязи широко применяются ромбические горизонтальные антенны (РГ). Они явились следствием дальнейшего развития идей применения проводников с бегущей волной тока.

Ромбическая горизонтальная антенна представляет собой двухпроводную симметричную линию, выполненную в виде ромба (рис 8.23).

К одному из острых углов ромба подводится ЭДС высокой частоты, к другому - присоединяется нагрузочное сопротивление, равное волновому сопротивлению ромбовидной линии, вследствие чего в проводах антенны устанавливается режим бегущей волны. В случае использования ромбической горизонтальной антенны в качестве передающей в нагрузочном сопротивлении выделяется 20-50 % подводимой мощности. Поэтому при больших мощностях нагрузочное сопротивление выполняется в виде двухпроводной линии из стального или фехралевого провода с большим затуханием.

Так как расстояние между проводами, из которых выполнена антенна, непостоянно, то ее волновое сопротивление увеличивается от 600-700 Ом у острого угла ромба до 1000 Ом у его тупого угла. Чтобы сделать изменение волнового сопротивления менее существенным, каждую сторону ромба выполняют из двух расходящихся к тупому углу проводов. Расстояние между этими проводами изменяется от нуля y острого угла до 2-2,5 м у тупого угла (рис. 8.23).

Направленные свойства ромбической антенны зависят от величины тупого угла ромба 2Ф (град), относительных размеров его сторон , относительной высоты подвеса , где - оптимальная длинна волны (рис. 8.24).

 

рис.8.24

В соответствии с указанным выше, ромбические антенны маркируются следующим образом: РГ  b.

Размеры ромба выбираются таким образом, чтобы обеспечить наиболее интенсивное излучение (прием) под наиболее вероятными углами прихода в место приема. При длине магистрали порядка 1500-2000км обычно применяют  .При этом набирается Ф ; ;  . В случае большей длины магистрали оптимальные размеры ромба возрастают (  увеличивается), а при меньшей-уменьшаются.

Основными недостатками ромбической антенны являются:

- высокий уровень боковых лепестков (значительно больший, чем у антенны СГД);

- сравнительно низкий КПД.

Для улучшения электрических параметров антенны Г.З. Айзенбергом была предложена двойная ромбическая антенна (РГД), состоящая из двух горизонтальных, наложенных один на другой ромбов с небольшим разносом по вертикали, смещенных друг относительно друга в направлении малой диагонали на расстояние    порядка .

Уровень боковых лепестков диаграммы направленности антенны РГД в горизонтальной плоскости значительно меньше, чем у антенны РГ таких же размеров и, соответственно, в 1,5-2 раза больше коэффициент усиления. Кроме того, поскольку входное сопротивление РГД оказывается в 2 раза меньше, чем у антенна РГ, то её КПД увеличивается до 65-85 %.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Какими свойствами обладают короткие волны?

2. Какие виды помех действуют в каналах КВ радиосвязи?

3. Назовите основные виды аналоговых и дискретных сигналов и виды модуляции, применяемые в коротковолновых системах радиосвязи.

4. Нарисуйте обобщенную структурную схему КВ передатчика.

5. Как формируется однополосные сигналы и какие они имеют преимущества?

6. Что такое частный тракт приема?

7. Какие особенности приема однополосного сигнала?

8. Как можно на приемном конце восстановить местную несущую?

9. Нарисуйте частный тракт приема сигналов ОФТ.

10. Какие методы повышения помехоустойчивости систем КВ радиосвязи вы знаете?

11. Почему в системах КВ радиосвязи необходимо применять разные антенны?

 

Глава 9.

 СИСТЕМЫ УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ

 

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Бурное развитие теории и техники сверхвысоких и ряда других наук позволило создать принципиально новые системы дальней радиосвязи, обеспечивающие многоканальную связь с труднодоступными районами и с подвижными объектами. Для работы этих систем используется диапазон УКВ (30МГц-30ГГц), где относительно легко реализуется высокая помехоустойчивость и большая пропускная способность канала связи. Однако прямолинейный характер распространения ультракоротких волн требует применения промежуточных ретрансляционных или так называемых релейных станций, позволяющих наращивать необходимую длину линии радиосвязи. Поэтому практически все современные системы УКВ радиосвязи относятся к классу радиорелейных. Исключением служат лишь некоторые маломощные радиостанции УКВ диапазона, обеспечивающие оперативную (низовую) связь.

Системы УКВ радиосвязи разделяются на два вида:

- системы, использующие для связи прямую волну;

- системы, использующие для связи волны, рассеянные от неоднородностей тропосферы или ионосферы, а также волны отраженные от каких-либо предметов.

Системы первого вида требуют наличия прямой (квазиоптической) видимости между антеннами двух станций или ретрансляторов. В этих системах используются активные ретрансляторы на Земле и в Космосе (на искусственных спутниках Земли, космических кораблях и т.п.).

В системах второго вида используются волны, рассеянные неоднородностями тропосферы и ионосферы, от следов сгоревших метеоритов, от металлизированной поверхности спутников Земли и др.

В соответствии с изложенным выше все средства УКВ радио­связи можно подразделить на радиостанции прямой видимости, радиорелейные линии связи прямой видимости, тропосферные линии связи, ионосферные линии связи и спутниковые линии свя­зи.

На интервалах радиостанций прямой видимости и радиорелей­ных линий связи (рис. 9.1) должна соблюдаться квазиоптиче­ская видимость антенн соседних станций. Для увеличения интер­вала антенны могут устанавливаться на специальные опоры или на возвышенных местах. Протяженность интервала в этом слу­чае обычно не превышает нескольких десятков километров.

В тропосферных линиях связи (рис. 9.2) в качестве рассеи­вающих участков радиоволн используются слои тропосферы, рас­положенные от нескольких сотен метров до десятков километров над Землей и «видимые» одновременно из точек расположения двух соседних станций. Протяженность интервала между станция­ми при этом составляет несколько сотен километров.

 

Рис.9.1

В ионосферных линиях связи используются слои рассеивания радиоволн на высотах порядка 70—100 км, поэтому интервал меж­ду соседними станциями здесь возрастает до полутора-двух тысяч километров.

 

Рис.9.2

Спутниковые линии связи (рис. 9.3) в зависимости от высо­ты полета спутника могут обеспечить дальность связи, измеряе­мую многими тысячами километров.

Рис.9.3

Системы УКВ радиосвязи обладают рядом характерных до­стоинств. К ним относятся: высокое качество связи, относительная дешевизна каналокилометра связи по сравнению с проводными системами связи, возможность связи в труднодоступных районах и т. п. Но не следует думать, что системы дальней УКВ радио­связи будут вытеснять кабельные линии связи. Напротив, они бу­дут дополнять последние, образуя с ними гибкий комплекс разветвленной сети связи внутри нашей страны и с зарубежными странами.

Однако для сопряжения систем дальней УКВ радиосвязи с системами дальней проводной связи необходимо решить ряд про­блем.

Основной проблемой техники дальней связи является обеспечение необходимого числа каналов на заданную дальность при требуемом качестве связи, оцениваемом отношением сигнал/поме­ха на выходе телефонного канала.

Эта проблема выдвигает перед системами дальней связи сле­дующие требования:

- основным каналом должен быть дуплексный канал ТЧ с полосой 0,3—3,4 кГц;

- требуемое число каналов связи должна обеспечивать ти­повая каналообразующая аппаратура путем наращивания кана­лов ТЧ;

-  электрические характеристики каналообразующей аппара­туры должны быть унифицированы, что позволит решить вопрос сопряжения любых каналов связи, а следовательно, строить ли­нии связи большой протяженности;

-  величина остаточного затухания должна быть стабильной, что необходимо для осуществления вторичного уплотнения и ис­ключения самовозбуждения канала ТЧ связи;

- надежность системы связи должна быть высокой.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 710; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!