Антенна АДЭ

Сложной ДЗА является антенна со смещённой фокальной осью, которая получила название антенна двузеркальная с эллиптическим малым зеркалом АДЭ.

Фазовый центр расположен на оси антенны. Фокальная ось ВВ параболы BQ параллельна оси АА и смещена на d/2.Поверхность антенны является телом вращения параболы BQ относительно оси АА. Антенна имеет лучшее согласование за счёт конического острия, которое уменьшает реакцию субрефлектора. Это позволяет сократить расстояние между облучателем и субрефлектором, уменьшить утечку энергии и упростить систему крепления субрефлектора. Обеспечивается большая равномерность амплитудного распределения поля, большая полоса за счёт хорошего естественного согласования. Коэффициент использования поверхности в диапазоне 4–6 ГГц – около 65%, КЗД – не хуже 65 дБ. Промышленность выпускает серию антенн

АДЭ-1 – диапазон 11 ГГц

АДЭ-3,5 – для диапазона 2,4,6 и 8 ГГц.

Для получения низкого уровня боковых лепестков АДЭ делается короткофокусной .

ПЕРИСКОПИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ

Использование высоких опор влечет за собой значительные потери в фидерах. В этом случае целесообразно применение двух и трехзеркальных перископических антенн (ПА). ПА является вариантом антенны с вынесенным облучателем, когда облучатель и зеркало разнесены в пространстве. Верхнее зеркало ПА обычно выполняется плоским.

Контур раскрыва нижнего зеркала в двухэлементной схеме – окружность, в трёхэлементной – эллипс, проекции которого на главное направление является окружность. Усиление перископической антенны зависит от коэффициента усиления излучателя, величины утечки энергии на участке излучатель – переизлучатель.

КНД перископической антенны (или коэффициент усиления, отнесенный к входу облучателя) определяется

,

где – КНД нижнего зеркала, – коэффициент выигрыша перископической антенны, – коэффициент использования поверхности излучателя, – радиус нижнего зеркала.

В типовой ПА малая ось верхнего зеркала 3,8 м, нижнего – 3,2 м. При высотах подвеса от 30 до 100 м коэффициент усиления составляет 40 дБ (4 ГГц) и 43 дБ (6 ГГц). До последнего времени перископические антенны использовались на РРЛ с малой пропускной способностью, работающих по четырёхчастотному плану. Это объясняется малым КЗД (45 – 50 дБ из-за отражений от элементов опоры решетчатой). Улучшенная ПА с переизлучателем специальной формы, расположенным на гладкой трубчатой опоре обеспечивает КЗД более 60 дБ.

ПА может дать большее усиление, чем ЗА помещенная на вершину мачты, если геометрическая площадь верхнего зеркала в 2,5 раза больше нижнего. зависит от соотношения Н и (он больше при малых отношениях и может достигать

ФИДЕРНЫЕ ТРАКТЫ

ТИПЫ ЛИНИЙ ПИТАНИЯ

Для передачи электромагнитной энергии от приемопередающего оборудования к антеннам используются коаксиальные и волноводные линии питания. Коаксиальные линии применяются для работы с аппаратурой в диапазоне частот до 2 ГГц, так как волноводные линии для этого диапазона имеют весьма большие габариты, массу и стоимость.

В диапазонах 4, 6, 8, 11 ГГц используются волноводные секции круглых и эллиптических сечений.

КОАКСИАЛЬНАЯ ЛИНИЯ

Коаксиальная линия передачи энергии работает на основном типе колебания – волна ТЕМ, которая не имеет критической частоты. ТЕМ поперечная электромагнитная волна у которой в направлении распространения отсутствуют составляющие векторов напряженностей электрического и магнитных полей. ТМ, ТЕ – волны имеют только одну поперечную и одну продольную составляющую.

Зависимость групповой скорости от частоты для ТМ, ТЕ при

.

При групповая скорость равна нулю, т. е. не имеет место распространение в направлении Z.

Для получения малого погонного затухания необходимо размеры сечения коаксиала выбирать наибольшими. Однако при этом не следует использовать коаксиал, размеры которого допускают существование высшего типа волны Н₁₁ критическая частота которого , где , – радиусы внутреннего и внешнего проводника коаксиала. Для .

Радиус наружного проводника коаксиала для работы в диапазоне 2 ГГц не должен превышать b<35 мм. Указанным требованиям удовлетворяет кабель РК 75-44-51, имеющий радиус b=22 мм, потери 0,035 дБ/м. При высшие типы волн быстро затухают, появляются паразитные резонансы.

ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ГОФРИРОВАННЫЕ ВОЛНОВОДЫ

Выпускаются в виде отрезков до 100 м., намотанные на барабаны. Эллиптический волновод, как и другие, является многоволновой системой, допускающей передачу ЭМ энергии

с помощью различных типов волн.

На неоднородных изогнутых участках

фидерной линии происходит преобразование ти

пов волн и образование попутных потоков, ухудшающих качественные показатели каналов связи. Геометрические размеры волноводов должны быть выбраны такими, чтобы обеспечить существование в волноводе только ЭМ волны основного типа. Волной основного типа в эллиптическом волноводе является волна , волнами высших типов является и другие. Затухание ЭВГ-8 на f=11 ГГц – 0,16 дБ/м; ЭВГ-2 на f=3,4 ГГц – 0,045 дБ/м.ЭВГ выпускается на диапазоны 2, 4, 6, 8 и 11 ГГц. Размеры осей эллипса ЭВГ-2 71,5 и 42,3 мм. Недостатком ЭВГ является несколько больший

коэффициент отражения.

ВОЛНОВОДЫ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

Основной тип волн . Чтобы исключить возможность возникновения высшего типа волн, размеры поперечного сечения (широкая a, узкая b) выбираются из условия .

КРУГЛЫЕ ВОЛНОВОДЫ

Круглые волноводы позволяют передавать две волны, имеющие ортогональные поляризации. Основным типом волн является .

Волновод собирается из отрезков 4,5 – 5 м. В практике нашли применение волноводы диаметром 70 мм, которые используются в диапазоне 4, 6, 8, 11 ГГц.

Затухание в волноводе диаметром 70 мм в диапазоне 4 – 8 ГГц не превышает 0,02 дБ/м, выполняется из меди. Эллиптичность составляет до 0,3 – 0,35 мм, что ухудшает согласование между секциями и уменьшает поляризационную развязку.У биметаллического волновода (стальная труба с толщиной стенки 3,5 мм и с нанесенным медным покрытием 0,3 мм) эллиптичность составляет 0,1 мм.

СХЕМЫ ФИДЕРНЫХ ТРАКТОВ

На рисунке приведена схема типового АФТ с рупорно-параболической антенной диапазона 4 ГГц. СОВТ – система осушки волноводного тракта достигается продувкой воздуха через слой реагента. Фидерный тракт может быть использован для организации 8 дуплексных стволов связи. В этом случае волна одной поляризации несёт сигналы приёмников и передатчиков чётных стволов, а волны ортогональной поляризации – нечётных стволов.

На рисунке:

1 – антенна;

2 – переход;

3 – волновод герметизирующий;

4 – секция со штуцером;

5 – поглотитель высших типов волн;

6 – биметаллический волновод круглого сечения диаметром 70 мм;

7 – корректор эллиптичности;

8 – поляризационный селектор;

9 – нагрузка;

10 – гибкий эллиптический волновод;

11 – герметизирующая вставка;

СОВТ – схема осушки волноводного тракта;

В описанном выше тракте может быть использована антенна типа АДЭ. При этом из типовой схемы исключается переход 2, герметизирующая вставка (облучатель герметизирован), а между секцией со штуцером и поглотителем устанавливается 90-градусный поворот круглого волновода.

Схема АФТ при малых высотах приведена на следующем рисунке. Такое построение тракта позволяет работать с ортогональными составляющими. Во избежание больших потерь и возникновения попутных потоков длина эллиптических волноводов не должна превышать 30 – 40 м.

АНТЕННО-ВОЛНОВОДНЫЙ ТРАКТ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

В современных спутниковых системах передачи применяют два типа АВТ – волноводный и лучевидный.

Волноводный тракт содержит:

1 – облучатель; 2 – герметизирующая секция;

3 – круглый волновод; 4 – блок поляризации;

5 – угломестное вращающееся сочленение; 6 – герметизирующая вставка;

7 – входной заградительный фильтр; 8 – приёмник;

9 – передатчик; 10 – устройство сложения;

11 – герметизирующая секция; 12 – азимутальное вращающееся сочленение;

13 – угломестное вращающееся сочленение; 14 – дегидратор;

Эта схема предполагает, что приемное оборудование размещено в азимутальной кабине

Блок поляризации на приём преобразует вращающуюся поляризацию в линейную.

Волноводный тракт имеет приемлемые габариты до 6 ГГц при работе без поляризационного уплотнения. Недостатки – большие потери в тракте передачи, особенно при больших зеркалах, тракт достигает 50 м; трудность получения кроссполяризационной развязки; на частотах выше 10 ГГц из-за малых размеров сечений приходится принимать меры по принудительному охлаждению АВТ.

АВТ ЛУЧЕВОДНОГО ТИПА

Наилучшие характеристики имеет АВТ лучеводного типа который включает:

8 – герметизирующую секцию;

9 – блок поляризации;

10 – устройство сложения;

11 – заградительные фильтры;

12 – передатчик;

13 – приёмник.

Сферическая волна излучается рупором 1, попадает на плоское зеркало 2, наклонённое под углом 45 градусов, а затем, на эллиптическое зеркало 3, фокус которого находится в точке F1. В зеркале 3 сферическая волна преобразуется в плоскую, на зеркале 4 – снова в сферическую с фазовым центром в F2.

При вращении по азимуту (вокруг оси А1-А2) все 4 зеркала вращаются одновременно. При вращении по углу места (вокруг оси В1-В2) вращается только зеркало 5. Благодаря большим зеркалам лучевода (30 - 40) получается полный перехват и переотражение энергии, потери на приём и передачу весьма малы (около 0,2 – 0,3 дБ).

ВОЛНОВОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ФИДЕРНЫХ ТРАКТОВ

Корректор эллиптичности КЭ служит для выравнивания фазовых скоростей ортогональных составляющих ЭМ поля в круглом волноводе. Разность фазовых скоростей получается из-за наличия эллиптичности в волноводе. При этом появляется дополнительный фазовый сдвиг между ортогональными составляющими. Корректор представляет собой отрезок эллиптического волновода с плавным переходом к круглому сечению с обоих концов. Настройка осуществляется вращением вокруг оси, добиваясь требуемой степени компенсации.

ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ ВОЛНОВОДНАЯ ВСТАВКА

В вставках используется пенопластовый вкладыш, прижимаемый резиновыми уплотнительными кольцами. Согласование вкладыша обеспечивается его конической формой. Герметизирующая вставка используется на частотах диапазона 4 ГГц. В диапазоне 6 и 8 ГГц гермовставка не пригодна, так как является возбудителем высших типов волн . В волноводных трактах диапазона 4, 6 и 8 ГГц используется герметизирующая вставка, изображённая на рисунке.

1 – волновод;

2 – прокладка;

3 – штуцер;

4 – дополнительная шайба из пленки ПЭТФ (полиэтилентерефталант). Гермосекция для прямоугольных волноводов диапазона 4, 6, 8 ГГц.

Гермосекции имеют отверстия для слива воды и подогреватель для предотвращения замерзания воды. Возможны другие конструкции гермосекции.

ПОГЛОТИТЕЛЬ ВЫСШИХ ТИПОВ ВОЛН

Предназначен для поглощения паразитных волн с продольной составляющей электрического поля: волны (диапазон 4, 6, 8 ГГц) и волны в диапазоне 6, 8 ГГц.

Основным элементом является один или четыре стеклянных стержня, в поверхностном слое которых содержатся окислы металлов, обладающие свойствами полупроводниуов. Ослабление высших типов волн на 25 дБ, потери основных видов – 0,1 дБ.

Поглотитель представляет собой пенопластовый челнок со встроенным стерженем. Вдоль оси волновода имеет место максимальное значение продольной составляющей напряжённости поля паразитной волны типа . Затухание дБ. Для диапазона 6 и 8 ГГц возможно существование волны , имеющей продольной составляющей в двух точках, отстоящих от оси волновода на расстоянии r=0,4a. Затухание дБ Конструкция поглотителя волны представлена на рисунке. Стержни подвешены на нитях.

Дата добавления: 2014-01-13