Типы антенн РРЛ

Требования, предъявляемые к антеннам

1. Антенна совместно с ФТ должна обладать высоким переходным затуханием (А _п, дБ) между трактами приема и передачи.

А _п=10 lg Р _и/ Р _пм,

где Р _и - излучаемая мощность,

Р _пм – мощность, попадающая на вход приемника.

2. Антенна должна обеспечивать приемлемое согласование с ФТ.

КБВ=1 имеем идеальное согласование с ФТ;

КБВ=0 – излучения нет

3. Антенны должны обеспечивать высокий КЗД (более 60 дБ).

4. Антенны должны обладать узкой ДН и за счет направленных свойств антенны обеспечивать дополнительное усиление сигнала.

5. Антенны должны иметь большой КИП.

Для РРСП 0,5-0,65; для ССП – 0,7-0,75.

Апертурные антенны – это антенны, излучение у которых происходит через раскрыв, называемый апертурой (апертура – отверстие, возбужденная поверхность).

Зеркальные антенны. Зеркальными, называются антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения ЭМВ от металлической поверхности специальной формы (зеркала).

Источником ЭМВ, как правило, служит небольшая элементарная антенна, называемая облучателем.

Конструкция зеркальных антенн включает два элемента: зеркало и облучатель.

Параболическая антенна (ПА)

Конструкция ПА включает два элемента:

сплошное металлическое зеркало, выполненное в виде параболоида вращения;

рупорный облучатель, размещаемый в фокусе

зеркала.

Соотношения, характеризующие параболическое зеркало:

- раскрыв зеркала – это плоскость, ограниченная краями параболоида вращения и осью z=Z ₀;

- R ₀ – радиус раскрыва, радиус плоскости раскрыва;

- 2φ ₀ – угол раскрыва, угол под которым видно зеркало из фокуса;

- f – фокусное расстояние;

- р – параметр параболоида, р =2 f.

Величины R ₀, φ ₀ и f связаны между собойсоотношением: tg (φ ₀/2)= R ₀/2 f.

В зависимости от параметров R ₀, φ ₀ и f зеркала бывают:

- мелкими или длиннофокусным, если φ ₀<π/2 или R ₀<2 f;

- глубокими или короткофокусными, если φ ₀>π/2 R ₀>2 f.

Требования, предъявляемые к облучателям:

- облучатель должен иметь небольшие (оптимальные) размеры, чтобы не затенять зеркало;

- облучатель должен быть однонаправленным;

- облучатель должен создавать равномерное и синфазное наведение токов.

Достоинство ПА: ее широкополосность, относительная простота и малая стоимость.

Н едостаток: заметная обратная реакция центральной части отражателя на облучатель.

Двухзеркальная гиперболическая антенна (АДГ)

Достоинство ДГА:

- небольшие габаритные размеры;

- небольшая длина ВТ;

- низкие шумовые температуры,

- высокие коэффициенты ЗД и БВ;

- хорошее согласование с ВТ.

Недостаток: сложность конструкции, настройки, узкий диапазон рабочих частот.

Антенна двухзеркальная эллиптическая (АДЭ)

Достоинство АДЭ:

- наличие конического острия у вспомогательного зеркала устраняет реакцию второго зеркала на облучатель, улучшает согласование антенны с ВТ, сокращает расстояние между облучателем и вторым зеркалом, уменьшает утечку энергии за основное зеркало;

- высокие коэффициенты усиления ЗД, ИП.

Недостаток: сложность конструкции.

Рупорно-параболическая антенна РПА образована плавным переходом рупорного облучателя (2) в отражающее зеркало (1). Рупор длиной 50-100λ, одним концом подключен к питающему волноводу, а другим непосредственно соединяется с сегментом параболоида вращения Угол раскрыва рупора ψ берется равным 30⁰ - 40⁰, что обеспечивает его хорошее согласование с питающим волноводом.

Достоинства РПА:

- отсутствует рассеивание энергии облучателя, которым является рупор, что повышает КПД зеркальной антенны и ведет к уменьшению боковых и обратных лепестков.

- отраженные от зеркала лучи не попадают в питающую линию, и, следовательно, не нарушают согласование (высокий КБВ).

Недостатки:

- большие размеры и вес, что приводит к парусности антенны, и большим ветровым нагрузкам;

- сложность в обслуживании.

Перископические антенные системы (ПАС). представляют собой комбинацию двух зеркал – верхнего (плоского) (1), размещаемого на мачте и нижнего (криволинейного) (2), куда поступает энергия облучателя (3).

Нижнее зеркало представляет собой часть эллипсоида вращения, один из фокусов F₁ которого совпадает с центром облучателя. Верхнее зеркало располагают во втором фокусе F₂ эллипсоида на необходимой высоте.

Достоинства ПАС:

- короткий волноводный тракт (нет потерь в волноводе), что обеспечивает высокие значения КПД и КБВ в широкой полосе частот;

- устойчивость в работе при неблагоприятных климатических условиях;

- легкость обслуживания.

Недостатки:

- экологическая опасность (мачта излучает энергию); - низкий КЗД, что не позволяет использовать их при ПРЧ-2.

2-х элементная ПАС

Сравнительная оценка параметров зеркальных антенн разных типов

Характеристики антенн	Типы зеркальных антенн
ПА	АДГ	АДЭ	РПА	ПАС
G = D (дБ)
КИП (дБ)	0,5	0,6	0,65	0,65	0,6
КЗД (дБ)	30-50		65-70

Фидерные тракты (ФТ) / (ВТ)

ФТ - специальная линия передачи электромагнитной энергии от передатчика к антенне (или от антенны к приемнику)

Требования к антенно-волноводному тракту:

1. малые потери энергии

2. хорошее согласование

3. высокая линейность фазовой и частотной характеристики

4. минимальное взаимное влияние между сигналами, которые идут на прием и передачу.

5. многократность использования АФТ достигается следующим путем:

Предусмотрено три вида селекции:

- по поляризации (ПС);

-по направлению (ФЦ, НО)

- по частоте (РФ, ПФ)

ПС представляет собой волноводный тройник, сочетающий отрезки волноводов круглого и прямоугольного сечений

Дата добавления: 2014-01-20