7. Влияние земной поверхности на распространение радиоволн.

Влияние рельефа земной поверхности учитывается путем замены истинного расстояния r между пунк­тами передачи и приема эквивалентным расстоянием r_э. Рису­нок 2.28 иллюстрирует зависимость r_э от углов закрытия и . (углов между направлениями касательных к ровной поверхности

Земли с эквивалентным радиусом R_э и к вершинам препятствий, проведенных из центров передающей и приемной антенн). Из рис. 2.28 видно, что при наличии препятствий угол рассеяния

При условии h_A, h_B <<R_э эквивалентное расстояние

где γ1 и γ2 выражены в радианах.

Если вершины препятствий находятся ниже касательной к по­верхности Земли (точки передачи или приема расположены на возвышенностях ), то соответствующие углы между касательными называются углами открытия и подставляются со знаком «минус». Для уменьшения эквивалентного рас­стояния r_э (за счет уменьшения углов γ1 и γ2) станции тропо­сферной связи располагаются на «господствующих» возвышен­ностях.

8. Основные виды антенн ррл сп и параметра антенн.

Передающей (приемной) антенной называют устройство, предназначенное для излучения (приема) радиоволн.

Зеркальные антенны. Это направленные антенны, содержащие первичный излучатель и отражатель антенны в виде металлической поверхности. Первичным излучателем называют излучающий элемент антенны, связанный с фидером. На РРЛ, ТРЛ и ССС используют зеркальные антенны: параболические, рупорно-параболические, двухзеркальные и др.

Поверхность отражателя 1 представляет собой металлическое зеркало.

Рупор излучает сферическую волну, которая, отражаясь от отражателя, превращается в плоскую в раскрыве антенны. Раскрывом называют плоскость S, перпендикулярную фокальной оси MN и ограниченную кромкой зеркала либо проекцией на нее этой кромки. Чем больше S, тем уже главный лепесток. На практике амплитуда поля в раскрыве S обычно спадает к краям.

1

S

2

M

N

F

3

F*

Рисунок 7.1 – Схемы параболических антенн:(1 – отражатель; 2 – облучатель; 3 – фидер).

Атмосферные осадки ухудшают электрические параметры антенны. Поэтому антенны защищают от осадков. Облучатели закрывают кожухами, а раскрывы антенн – чехлами из гибкой пленки или защитными крышками.

Параболические антенны (ПА). Бывают симметричными и несимметричными. В симметричной ПА форма отражателя симметрична относительно фокальной оси. Коэффициент использования поверхности ПА около 0,5; диаметр зеркала 1…5м. Симметричные ПА достаточно просты в изготовлении и сравнительно недороги.

Отражатель неосесимметричной ПА не имеет симметрии относительно фокальной оси MN. Угол раскрыва зеркала неосесимметричной ПА не велик. На отечественных РРЛ применяют неосесимметричные антенны с круглым раскрывом диаметром1,1 и 1,5 м типа АНК-1,1 и АНК-1,5. Зеркало представляет собой вырезку из параболоида вращения цилиндром. К нижней части зеркала присоединен металлический экран, улучшающий защитное действие антенны. Облучатель выполнен на основе рупора с изломом образующей. Благодаря наклону зеркала на рабочей поверхности почти не скапливаются осадки.

Рупорно-параболические антенны (РПА). В РПА параболическое зеркало 1 соединено с пирамидальным рупором 2 с помощью боковых металлических стенок 4, продолжающих рупор. Рупор соединяют с волноводом через переход 3 с плавно меняющимся сечением, обеспечивающим согласование. Чтобы через раскрыв 5 осадки и пыль не попадали внутрь антенны, его закрывают крышкой из пенопласта.

1

4

5

2

3

M

N

F*

F

Рисунок 7.2 – Схема рупорно-параболической антенны

Основные недостатки РПА – большие габаритные размеры, масса, стоимость.

Двухзеркальные антенны. У них облучатель состоит из двух элементов (рисунок 7.3) рупора 1 и вспомогательного зеркала 2 (контррефлектора).

Антенна двухзеркальная гиперболическая (АДГ) имеет гиперболическое вспомогательное зеркало.

Антенна двухзеркальная эллиптическая (АДЭ) имеет вспомогательное зеркало 2 в форме конуса, образующая которого представляет собой часть эллипса. Параболическое зеркало состоит из двух симметричных частей. Их фокальные оси MN смещены относительно АВ на 0,5d. Контррефлектор соединяют с рупором в неразборный герметический блок путем заливки пространства между ними пенополиуретаном, который также предохраняет облучатель от осадков.

1

1

F₂

M

N

F₂

M

N

А

В

d

2

F₁

F₁

M

N

2

_

3

а)

б)

Рисунок 7.3 – Схемы двухзеркальных антенн с гиперболическим (а) и эллиптическим (б) контррефлекторами

Перископические антенные системы (ПАС). В ПАС (рисунок 7.4) внизу устанавливают антенну 1, например АДЭ, а на опоре 2 – плоское зеркало 3, которое направляет излучение на корреспондента. Так сокращают длину фидера, заменив его вертикальный участок лучеводом. Потери в последнем меньше, чем в фидере. С этой позиции предпочтительна ПАС с неосимметричной антенной (рисунок 7.4б)

3

3

2

2

а)

б)

в)

1

1

Р исунок 7.4 – Схема ПАС:

а – двухэлементная; б – трехэлементная; в – верхнее зеркало специальной формы.

Высота подвеса верхнего зеркала 30…100 м. Диаметр раскрыва нижнего зеркала 3,2м, верхнего – 3,9м. Контур верхнего зеркала (рисунок 7.4в) несколько отличается от эллипса, что способствует снижению излучения в заднее полупространство.

Коэффициент усиления антенн для РРС составляет G = 30- 60 дБ. Антенны с большим усилением позволяют резко уменьшить мощность передающего устройства и облегчить требования к приемному устройству.

Диаграмма направленности антенн радиорелейной связи должна обеспечивать весьма малый уровень боковых лепестков. При большом уровне боковых лепестков в тракт приема сигнала одного направления передачи могут попасть сигналы противоположного направления.

Коэффициент защитного действия вводится для характеристики степени ослабления антенной сигналов, принятых с побочных направлений, по отношению к главному максимуму диаграммы направленности. Антенна должна иметь высокие защитные действия; обычно требуется 65-70 дБ.

Полоса пропуская. Несогласованность антенны с фидером и фидера с ВЧ аппаратурой нарушает линейность фазовой характеристики антенно-фидерного тракта. При этом в телефон­ных каналах возникают шумы нелинейных переходов, а при пере­даче телевизионных сигналов — искажения изображения.

Разделение сигналов по поляризации. В много­ствольных системах антенно-фидерный тракт обычно обеспечи­вает передачу и прием сигналов одновременно в двух плоскостях поляризации — вертикальной и горизонтальной. Защитное зату­хание, вносимое антенной составляет не менее 25—30 дБ в главном направлении излучения.

Антенны должны быть защищены от воздействия осадков. Должны быть предусмотрены уст­ройства для ориентации антенны в нужное направление (юстировка антенн).