7.3.4. Антенны, антенные комплексы, антенные поля вч-диапазона

В общем случае к передающим и приемным антеннам предъявляются разные требования, определяющие и характеризующие их электродинамический режим. Однако основное принципиальное отличие требований следующее:

• для передающих антенн на первый план выдвигается требование по обеспечению как можно большего КПД;

• для приемных антенн на первый план выдвигается требование по обеспечению высокой помехоустойчивости, т.е. высокого КНД и отсутствию или низкому уровню боковых лепестков.

Большинство направленных передающих и приемных антенн ВЧ диапазона представляют собой антенные решетки, хотя по внешнему виду их часто трудно отнести к разряду антенных решеток: ромбические антенны (РГ, РГД), вибраторные антенны бегущей волны (БС, БСВН), логопериодические антенны (ЛПА).

Передающие антенны

В настоящее время на передающих радиостанциях и радиоцентрах для связи на малые (до 300 км) и средние (до 1000 км) дальности применяют слабонаправленные диапазонные антенны типа ВГ, ВГД, ВГДШ (вибратор горизонтальный (диапазонный) (шунтовой)) (ВГ, гдеl – длина плеча вибратора; h – высота подвеса антенны над землей; d – диаметр кольца вибратора.), а также антенны УГД и УГДШ (уголковая горизонтальная диапазонная (шунтовая) антенны), имеющие в горизонтальной плоскости круговую ди­аграмму направленности. Для перекрытия диапазона волн от 12 до 150 м необходим антенный комплекс из пяти антенн типа ВГДШ (рис. 7.40):

ВГДШ; ВГДШ; ВГДШ; ВГДШи ВГДШ.

Основными недостатками этих антенн является низкий коэффициент усиления (КУ) и их слабая направленность, что приводит к созданию помех на больших территориях.

Для устранения указанных недостатков применяют для передачи сигналов направленные антенны. До настоящего времени в качестве передающих направленных диапазонных антенн широко применяют ромбические антенны РГ, РГД (РГ, гдеФ – половина тупого угла ромба; a – отношение длины стороны ромба к оптимальной длине волны ромбической антенны λ₀; b - отношение высоты подвеса к оптимальной длине волны ромбической антенны λ₀). Для работы в ДКМ диапазоне на разные дальности связи с использованием данных типов антенн необходим антенный комплекс из 4 – 5 антенн: РГД 57/1,7-0,5 — для трасс протяженностью 600—1000 км; РГД 65/2,8-0,6 — для трасс протяженностью 1000—2000 км; РГД 65/4-1 — для трасс протяженностью 2000-4000 км; РГД (70/6)1,25— для трасс протяженностью свыше 4000 км [1,4].

вид сбоку

б) вид сверху

Рис. 7.40. Антенна ВГДШ

Ромбические антенны типа РГ имеют большой уровень боковых лепестков (до 70% от максимального в рабочем диапазоне частот) [1]. Данного недостатка а) лишена синфазная решетка из двух идентичных антенн РГ, разнесенных в горизонтальной плоскости, называемая двойным ромбом (РГД). Кроме того, антенна РГД имеет вдвое больший коэффициент направленного действия (КНД). Достоинство ромбов – высокий КПД.

Основными недостатками «всенаправленного» антенного комплекса на антеннах типа РГД являются большая площадь, занимаемая антенным полем, большая его стоимость и сложность в эксплуатации из-за большой высоты подвеса антенн (20 – 35 м).

Для обеспечения излучения на дальности до 2000-3000 км рекомендуется применять логопериодические антенны. Использование ЛПА позволяет сократить общее количество антенн на ПРЦ и существенно уменьшить размеры антенного поля не столько за счет малых габаритов антенны, сколько за счет ее широкодиапазонности. Основные харак­теристики ЛПА в сравнении с антеннами РГД приведены в табл. 7.20.

Поворотная ЛПА позволяет оперативно изменять направления излучения для работы с произвольно ориентированными корреспон­дентами на дальности до 2000-3000 км. Эта антенна может быть смонтирована на мачтовой опоре, установленной как на поверхности земли, так и на крыше здания.

Таблица 7.20