Антенны для связи радиорелейных станций

Антенна волновой канал (директорная антенна)

Антенна волновой канал представляет собой ряд параллельных вибраторов длиною около полволны каждый, расположенных на общей штанге на расстояниях поряд­ка четверти длины волны друг от друга. Один из вибраторов питается от генератора и называется активным. Остальные вибраторы возбуждается электромагнитным полем питаемого вибратора и называется пассивными .

Пассивный вибратор, располагаемый позади активного вибратора называется рефлектором. Обычно в качестве рефлектора используется только один вибратор, так как последующие вибраторы возбуждаются слабо- и не оказывает существенного влияния на излучение антенны.

Пассивные вибраторы, располагаемые впереди активного, играют роль директоров. Их может быть несколько, в зависимости от ширины диаграммы направленности.

Настройка всех пассивных вибраторов производится изменением их длин таким образом, чтобы, начиная от рефлектора, имело место последовательное запазды­вание фаз токов в вибраторах. При этом в направлении директоров происходит сложение полей от всех вибраторов, а в обратном направлении - их более или менее полная взаимная компенсация. Поэтому антенна излучает в направлении директоров, образуя волновой канал в этом направлении (отсюда и название антенны).

Расчет диаграммы направленности, коэффициента усиления и входного сопротивления антенны волновой канал при заданном числе вибраторов, их взаимном расположении и заданной настройке не представляет трудностей и сводится к решение системы уравнений для комплексных амплитуд токов в вибраторах. Однако решение обратной задачи, т.е.определение количества взаимного расположения и настройки вибраторов по званной диаграмме излучения или коэффициента усиления окапывается сложным, тем более что решение может быть и неоднозначным. Поэтому выбор расположения вибраторов и их настройку производят экспериментальным путем.

Диаграмма направленности антенны волновой канал имеет вид (когда в антенне б директоров), показанный на рисунке

Антенна волновой канал получила широкое применение на метровых и дециметровых волнах в радиолокации, телевидении, радиорелейной связи, в радиосвязи с использованием рассеяния радиоволн в ионосфере. Такая антенна используется в радиорелейной станции Р-405

(Р-401)в метровом диапазоне волн.

Угол раствора главного лепестка диаграммы в горизонтальной плоскости:

Уголковая антенна

Уголковая антенна представляет собой вибратор или систему вибраторов, расположенных в плоскости биссектрисы уголкового зеркала, образованного двумя плоскими прямоугольными отражающими стенками.

Оптимальные электрические параметры антенны обеспечивается соответствующий выбором угла ψ вибратора до вершины уголкового зеркала.

При надлежащем выборе величины угла ψ и расстояния α. Получается благоприятное сложение полей волн, отраженных от рефлектора и волны, создаваемой непосредственно излучением вибратора.

При этом максимальное излучение получается в направлении биссектрисы угла ψ. Обычно угол ψ берется равным - 180/п, где п. - целое число (1,2,3...)

Высота рефлектора h берется несколько больше длины вибратора, а ширина его стенки 1 берется порядка длины волны и больше.

Целесообразно выбирать антенну при соотношении а/А в следующих пределах:

0,25 0,75 при ψ - 90°

0,35 0,8 при ψ - 60°

0,5 I,I при ψ - 45°

Уголковая антенна применяется на ДЦВ в радиорелейной станции Р-905 в диапазоне 309-420 МГц.

Отражающие стенки зеркала выполнены из дюралюминиевых трубок, закрепленных в райках параллельно вибраторам, примерно через 0,1 Я друг от друга. Облу­чающая система состоит из 2-х полуволновых вибраторов, синфазное питание которых осуществляется через соединительную линию. Для согласования антенны с питавший 75-омным фидером внутри соединительной линии расположены два четверть вольтовых трансформатора, повышающих входное сопротивление каждого вибратора (порядка 75 Ом) до 150 Ом.

Зигзагообразная антенна

Антенна состоит из плоского решетчатого рефлектора зигзагообразного облучателя.

Полотно зигзагообразного облучателя Z-облучателя состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образует две ромбовидные ячейки.

Для формирования диаграммы направленности антенны не обходимо, чтобы токи в проводниках были сфазированы и разнесены относительно друг друга. Благодаря конструкции Z-облучателя его проводники возбуждается так, что образуется своеобразная синфазная решетка. Характер распределения тока на проводниках Z-облучателя существенно изменяется 'по мере роста рабочей частоты. В результате можно выделить условно 3 режима работы антенны. Первый из них имеет место в начале рабочего диапазона, когда распределение тока близко к синусоидальному. На рисунке А для этого случая схематично показаны направления и распределение токов на проводниках полотна облучателя в один из моментов времени для случая, когда 1=λ/4

Питание антенны осуществляется фидером.

Характеристика направленности Z-антенны симметрична относительно плоскости, в которой расположены проводники ее полотна. На рисунке изображены характеристика направленности Z-антенны для 1 макс и Ямин и изменение коэффициента усиления антенны в диапазоне частот.

Для получения более острой диаграммы направленности применяют антенну, у которой в качестве облучателя применяется сдвоенный Z-облучатель или счетверенный. Такие антенны применяется в войсковых радиорелейных станциях.

Ширина диаграммы для счетверенной антенны в следующих пределах: