Министерство образования Республики Беларусь УО «Брестский государственный политехнический колледж»

Радиотехника

Раздел 7. Антенны

Тема 7.4. Декаметровые антенны

7 Антенны

7.4 Декаметровые антенны

7.4.1 Общие сведения

В диапазоне декаметровых (коротких) волн (КВ) дальность приема поверхностными лучами не превышает нескольких десятков километров, тогда как при распространении лучами, отраженными от ионосферы, можно достичь дальности связи до 10...20 тыс. км, даже если передатчик радиостанции маломощный. Это определило и области применения КВ (дальняя радиосвязь, радиовещание, радионавигация и др.), и требования к ДН коротковолновых антенн, которые сводится к следующему.

1. ДН должна быть по возможности постоянной в широком диапазоне волн, так как на КВ, по условиям их распространения, приходится часто менять рабочую волну.

2. В ДН антенны боковые и задние лепестки должны быть сведены к минимуму по числу и уровню. На это требование следует обращать особое внимание, так как на КВ велика вероятность интерференции волн, принимаемых с различных направлений.

3. Направление максимального излучения и приема нужно выбирать исходя из требования минимального числа отражений волн от ионосферы и земли, поскольку каждый «скачок» волны сопровождается потерями энергии. Значит, линиям связи большей протяженности должен соответствовать меньший угол возвышения луча δ. Например, для линии протяженностью 600 км выбирают δ=30...45⁰, а для линии длиной 3000 км δ=3...20⁰.

4. Направленность антенны не должна быть чрезмерно большой, иначе вследствие неустойчивости ионосферы излучаемая волна окажется вне действия приемной антенны. Ширину ДН коротковолновой антенны рекомендуется устанавливать не меньше 4...6⁰ для горизонтальной плоскости и не меньше 10⁰ для вертикальной.

5. В связи с тем, что источники промышленных помех излучают преимущественно вертикально-поляризованные волны, рекомендуется составлять антенны КВ из горизонтальных вибраторов. При этом максимум ДН возвышается над земной поверхностью и, следовательно, потери в почве оказываются меньше, чем при антеннах, составленных из вертикальных вибраторов.

7.4.2 Симметричный вибратор в качестве декаметровой антенны

Узкополосный симметричный вибратор применяется на декаметровых волнах как слабонаправленный. Вибратор располагают горизонтально. Диапазонность вибратора ограничивается тем, что когда рабочая длина волны λ отклоняется от номинальной λ₀, происходит изменение формы ДН и нарушается согласование вибратора с фидером. Границы полосы пропускания определяются так: если относительная длина вибратора l/λ 1,25, то максимум луча заметно отклоняется от направления связи, поперечного оси вибратора, а если l 0,4λ, то естественный (т.е. в отсутствие элементов согласовании) коэффициент стоячих волн k_св>7…10.

Горизонтальный вибратор (рисунок 7.41) подвешивается на двух деревянных мачтах и изолируется от них несколькими изоляторами.

Рисунок 7.41 – Горизонтальный симметричный вибратор

Симметричные половины вибратора также отделяются друг от друга изолятором. Двухпроводный фидер соединяет передатчик (приемник) с ближайшими к среднему изолятору точками обеих половин вибратора. Высота подвеса равна 0,25...0,65λ, причем нижний предел относится к небольшим линиям связи (до 250 км), а верхний - к более дальним (до 1500 км).

Широкополосные симметричные вибраторы. С. И. Надененко предложил конструкцию симметричного вибратора в виде 8...12 параллельных проводов, монтируемых на кольцах из оцинкованной железной проволоки (рисунок 7.42, а).

Рисунок 7.42 – Широкополосные симметричные вибраторы: а – диполь

Надененко; б – биконический вибратор

Провода расположены по образующим цилиндра радиусом 0,25... 1 м. При таком большом радиусе диполя его распределенная емкость особенно быстро возрастает в направлениях к фидеру. Для улучшения согласования диполя с фидером емкость вблизи места его подключения уменьшена постепенным уменьшением радиуса системы проводов с помощью конического перехода. Уменьшение радиуса целесообразно начинать с расстояния 3... 5 м от середины вибратора.

Увеличение диаметра вибратора приводит к уменьшению его волнового сопротивления примерно от 600 до 200...250 Ом. Это сглаживает изменения активной и реактивной составляющих входного сопротивления вибратора при расстройке и облегчает согласование его с фидером в диапазоне волн.

Если питание к диполю Надененко подводится четырехпроводным фидером, имеющим пониженное по сравнению с двухпроводным волновое сопротивление (Z_вф= 200...300 Ом), то в большей части диапазона волн λ= (0,8...2)l получаем k_бв= 0,4...0,5 даже без дополнительных согласующих элементов. Если используется двухпроводной фидер, то необходим согласующий элемент в виде промежуточной экспоненциальной линии.

Итак, диполь Надененко является диапазонной антенной.

Биконический симметричный вибратор (рисунок 7.42, б) - другая разновидность простой широкополосной КВ антенны.