Антенны для связи пространственными волнам

Симметричный вибратор.

Симметричный вибратор представляет собой два провода равной длинны, называемых плечами и присоединенных к зажимам генератора. Горизонтальный симметричный вибратор обозначается BE.

Электрические параметры его зависят от длины плеча, высота подвеса и электрических параметров земли. Длину плеча берут L < 0,75λmin обеспечивающего сохранение максимального собственного излучения в направлении перпендикулярном его оси.

При h < λ / 4 максимум излучения направлен в зенит. При дальнейшем увеличении высоты максимум будет в направлении угла к горизонту. Для различных фиксированных углов возвышения (соответствующих различным дальностям связи ионосферной волной) видно, что при малых углах возвышения (больших дальностях) диаграмма направленности имеет вид восьмерки. Поэтому для радиосвязи на коротких трассах (до 300 км) ВГ можно располагать произвольно по отношению к направлению на корреспондента. Для работы с более удаленным корреспондентом необходимо разворачивать перпендикулярно к направлению на корреспондента.

Плоскость перпендикулярная оси вибратора

Плоскость вибратора

Для подвижных радиостанций малой и средней мощности симметричный вибратор выполняют из гибкого многожильного провода и подвешивают его плечи либо горизонтально (ВГ) на двух или трех мачтах, либо на одной мачте с небольшими наклонами (ВН).

В антенне ВН несколько выше потери в земле, поэтому ее КУ в низкочастотной части KB диапазона оказывается ниже примерно в 1,5 раза, чем у ВГ с той же высотой подвеса. Несмотря на это, благодаря возможности развертывания ВН на одной мачте (что снижает время развертывания и вес такелажа), она находит широкое применение.

Для обеспечения круглосуточной связи на различные дальности применяется несколько ВН, отличающихся длиной плеча и высотой подвеса.

Крышевые антенны зенитного излучения

Для работы отраженными волнами на сравнительно небольшие расстояния как в движении, так и на стоянке широкое применение получили крышевые антенны магнитного типа, то есть выполненные в виде системы из разнесенных рамок или П-образных излучателей и специальные дипольные крышевые АЗИ.

Такие антенны по сравнению с дипольными антеннами невысоко расположены над крышей радиостанции и обладают более высокой эффективностью (в 3-10 раз). Это обусловлено действием двух факторов.

Замена электрического диполя магнитным позволяет существенно уменьшить потери в органах настройки и почве.

Применение рамочной или П-образной антенны позволяет получать значительно больший КПД и КУ.

Важной особенностью П-образной антенны является малая абсолютная величина сопротивления излучения. Это делает необходимым принять специальные меры по уменьшению сопротивления потерь в металле антенны, что для обычных дипольных антенн несущественно, поэтому передающая рамочная антенна выполняется из медных трубок значительного диаметра. С этой целью применяется не одна, а система разнесенных рамок (п=2-4).

Несмотря на относительную простоту конструкции малогабаритные крышевые АЗИ характеризуются довольно сложным принципом работы и предусматривают в своей схеме рад дополнительных элементов, позволяющих повысить КПД.

Крышевая антенна обладает слабонаправленным излучением с максимумом в зенит.

Двухштыревая антенна зенитного излучения (Р-140М, БМП-1КШ, Р-161)

Рис.2: Диаграмма направленности АЗИ:

а) – в симметричном варианте;

б) - в несимметричном варианте

Фидерные системы

Необходимость питания антенн с помощью фидеров (линии передач) возникает при удалении антенн от передатчика (или приемника).

Непосредственное присоединение антенны к передатчику (приемнику) практикуется при работе антенн в диапазоне ДВ, СВ и отчасти КВ. Все сантиметровые антенны, а также антенны диапазона СВЧ питаются с помощью фидеров.

Фидерное питание антенн позволяет расположить антенну в наиболее благоприятных условиях местности, либо поднять антенну на необходимую высоту с помощью мачты, тем самым, обеспечивая получение наилучших характеристик излучения и приема.

При питании антенн фидерами возникает необходимость в правильном выборе типа фидера и обеспечении должного режима его работы. Поскольку любая линия имеет те или иные потери, важно получить достаточно высокий коэффициент полезного действия.

При значительных мощностях передатчика необходимо обеспечить электрическую прочность фидера, то есть сохранять его работоспособность при передаче в антенну заданной мощности. Если это требование не выполняется, то во время работы передатчика может произойти тепловой пробой или электрический перегрев в фидере и работа радиостанции будет нарушена.

Фидер как линия передачи не должен излучать или принимать электромагнитные волны, так как в противном случае будет изменяться диаграмма направленности антенны.

Фидер не должен нарушать режим работы передатчика (приемника), являясь промежуточным звеном между антенной и передатчиком (приемником) необходимо обеспечить хорошее согласование фидера, как с антенной, так и с передатчиком или приемником. Помимо ухудшения основных характеристик фидера (КПД, электрической прочности и т.д.), недостаточное согласование может вызвать различного рода искажения сигнала.

Фидерный тракт современных антенных устройств часто не ограничивается одной лишь линией между антенной и радиостанцией. В него входят согласующие устройства между антенной и фидером, согласующие устройства между фидером и радиостанцией, различного рода вспомогательные элементы (переключатели, защитные устройства и т.п.) и контрольные устройства для настройки, измерений и контроля за работой фидера.

Питание симметричных антенн обычно осуществляется симметричными фидерами, а несимметричных антенн - несимметричными, однако поскольку несимметричные фидеры (например коаксиальные кабели) более удобны в эксплуатации, имеют хорошие электрические параметры, то в ряде случаев целесообразно с их помощью питать симметричные антенны. В этих случаях, а также при питании симметричных антенн от передатчиков с несимметричным выходом, необходимо применять специальные устройства, называемые симметрирующими.

Кроме того, в фидерный тракт включаются специальные разделительные устройства, включаемые при работе нескольких передатчиков на одну антенну. Поэтому фидерный тракт представляет сложную систему из различного ряда элементов и приборов, в целом существенно расширяющих возможности использования антенн.