7.2 Расчет диаграммы направленности антенны

В горизонтальной плоскости диаграмма направленности антенны в любом направлении формируется суммой полей двух соседних панелей. Поля излучения двух других панелей практически не участвуют в формировании диаграммы, так как экранируются рефлекторами.

Таким образом, диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости описывается выражением:

, (7.3)

где F₁() и F₂() – диаграммы направленности каждой панели в этаже,

 - разность фаз этих полей в пункте приема, которая учитывает пространственную разность фаз и разность фаз по питанию панелей на этаже.

При синфазном питании панелей разность фаз определяется только разностью хода лучей до пункта приема. В этом случае:

, (7.4)

где R_ф – расстояние от оси опоры до фазового центра панели.

При переменно-фазном питании:

. (7.5)

В случае полуволновых вибраторов

(7.6)

, (7.7)

где d_р – расстояние от вибратора до рефлектора.

В случае волновых вибраторов

, (7.8)

. (7.9)

В вертикальной плоскости антенна представляет собой синфазную решетку из вибраторов (рис.7.2).

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости вычисляется по формуле:

F() = F_ср() ^. F_p(),

где F_ср() – множитель синфазной решетки,

F_р() – множитель рефлектора.

В окончательном виде формула для диаграммы направленности имеет вид:

F() = , (7.10)

где n_э – число этажей, которое определяется исходя из заданного коэффициента усиления антенны (таблица 7.1 ),

d_э – расстояние между этажами.

Основные конструктивные размеры панельной антенны выбираются из условия

d_э = (0.45 – 0,6), d_р = (0.2 – 0.35),

d_в = (0.05 – 0.2) - диаметр вибратора.

Размеры апериодического рефлектора в Е и Н плоскости:

L_E  0.6 и L_Н  (0.8  1) – для полуволновых вибраторов,

L_Е  (0.8  1) L_Н  (0.8  1) –для волновых.

R_ф = 0.5d_р + 0.5L_Е + (50  100).

Все величины в формулах в мм.

Прежде, чем окончательно выбрать тип антенны, необходимо оценить неравномерность поля в горизонтальной плоскости.

Для увеличения напряженности поля у поверхности Земли диаграмма направленности в вертикальной плоскости должна иметь наклон под углом _макс  1  2⁰ относительно линии горизонта. Для этого каждый следующий по высоте этажа вибраторов питается с опережением по фазе на определенный угол. Эта величина определяется из условия  = , где d_э – расстояние между соседними этажами. Тогда формула (7.10) принимает вид:

(7.11)

7.3 Графическая часть проекта

К графической части проекта относится:

1. Эскизный чертеж панели антенны с указанием основных размеров;

2. Графики диаграмм направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Литература

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев.Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

2. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

3. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,

2006.

4. Конспект лекций.

8 Передающие антенны на коротковолновых

линиях радиосвязи

Ромбические антенны относятся к классу антенн бегущей волны и получили широкое распространение в качестве передающих антенн КВ диапазона. Для обеспечения режима бегущей волны ромб со стороны острого угла нагружен на активное сопротивление в виде двухпроводной поглощающей линии из проводов с большим удельным сопротивлением. Фидер, связывающий передатчик с антенной, подключается к антенне со стороны второго острого угла (рис. 8.1).

Рис.8.1. Ромбическая антенна

Для увеличения коэффициента направленного действия (коэффициента усиления) и подавления боковых лепестков применяют два полотна ромбических антенн, нагруженных на общую поглощающую линию (рис. 8.2) и сдвинутую относительно друг друга в горизонтальном направлении на величину D₁. Если необходимо подавить боковые лепестки под углами 30º ÷ 40º, то величина смещения

,

где λ₀ – рабочая длина волны.

Р ис.8.2. Двойная ромбическая антенна

Для определения конструктивных размеров ромбической антенны необходимо знать оптимальную рабочую частоту (ОРЧ) на радиолинии заданной протяженности.

В начале определяется максимально применимая частота (МПЧ) из условия:

МПЧ = f_кр ^. sec₀, (8.1)

где f_кр – максимальная частота вертикально падающего луча при отражении его в области отражения наклонного луча с углом падения ₀.

У

гол падения ₀ (рис. 8.3) определяется из соотношения

, (8.2)

где  - геоцентрический угол,

а – радиус Земли (а = 6370 км),

град, (8.3)

где r в км;  в градусах.

Критическая частота f_кр = .

Оптимальная рабочая частота ОРЧ = 0,7 МПЧ.

Вертикальный угол наклона ДН (угол возвышения)  определяют из условия:

(8.4)