АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА – ЧАСТЬ 1

November 7, 2011 by admin Комментировать »

Многие характеристики радиосистем: предельные значения дальности и точности пеленгации целей современных радиолокационных станций, предельные значения чувствительности и разрешающей способности радиотелескопов, предельные дальности радиосвязи в космосе и на Земле определяются антенными устройствами. Наиболее сложные антенные системы по своему функциональному назначению представляют собой своеобразный аналог глаза, обеспечивающий «радиовидение». Современные антенны работают в диапазоне волн от мириаметровых до оптических и в зависимости от условий эксплуатации должны удовлетворять настолько разнообразным и высоким требованиям, что конструкторская работа и связанные с ней теоретические исследования приобретают решающее значение. Все более широкое использование р адиоапи аратуры, высокая насыщенность р а диосистем а ми подвижных объектов (рис. 1) приводит ,к необходимости обеспечения электромагнитной совместимости радиосредств. И в этом случае большое значение имеют характеристики антенн.

Стремление повысить разрешающую способность антенных систем, улучшить помехозащищенность и электромагнитную совместимость, свести к минимуму их массу и габариты стимулировало освоение коротковолновой части миллиметрового диапазона и поиск новых методов и технических средств формирования и управления диаграммами направленности. В последние годы разработаны методы и алгоритмы синтеза сканирующих антенн оптического типа, в частности гибридных антенн с зеркалами специальной формы; создана система автоматизированного проектирования устройств СВЧ на основе метода декомпозиции с использованием автономных многомодовых блоков; развиты методы обработки сигналов и теория многоэлементных фазированных антенных решеток (ФАР) с излучателями различных типов. Построены новые совершенные антенны для космических аппаратов и земных станций спутниковой связи, уникальные по своим размерам и характеристикам зеркальные антенны и ФАР, а также сконструированы элементы волноводных трактов, охлажденные до сверхнизких температур.

Антенные устройства относительно дороги, поэтому возможности их реализации и использования все чаще определяются экономическими показателями. Разработка методов оценки этих показателей и (использование их при проектировании составили важное направление развития антенной техники.

За последнее десятилетие в СССР создана Государственная систем а метрологического обеспечения измерений характеристик антенн, не имеющая пока зарубежных аналогов. Аттестованы четыре антенны-меры с диаметрами раскрывав от 0,25 до 2 м. Завершается сооружение двух антенн с раскрывами 16 и 32 м, с помощью которых будет производиться «эталонирование» небесных источников радиоизлучения. В Государственном эталонном центре

по антенным измерениям хранятся также эталоны угла сдвига фаз на СВЧ.

Перечисленные достижения в теории и технике антенн нашли отражение в созданных «а протяжении последнего десятилетия антеннах для радиосвязи, радиоастрономии и радиолокации.

Для .радиовещания в гектометровом диапазоне волн разработаны антенны-мачты высотой до 320 м 1и более, построенные по •принципу разделения вертикальной излучающей части на секции, которые возбуждаются токами с соответствующими амплитудами через отдельные фидерные линии. При создании систем из вибраторных антенн-решеток декаметрового диапазона обеспечивались возможности эффективного управления диаграммами направленности с целью оптимизации линии связи и радиовещания в зависимости от условий распространения радиоволн, помеховой обстановки и расположения абонентов. Разработаны и применены устройства, обеспечивающие работу двух мощных передатчиков на одну антенну. На Останкинском телевизионном центре в Москве во время 0лимпиады-80 велась передача с помощью каска дно соединенных устройств сложения через одну антенну шести телевизионных каналов в дециметровом диапазоне волн.

Совершенствование антенных систем радиорелейных линий состояло в улучшении эксплуатационных характеристик, помехозащищенности, расширении рабочего диапазона частот :и использовании двух ортогональных поляризаций электромагнитного поля. Например, для резервных быстро сооружаемых радиорелейных линий с небольшими расстояниями между ретрансляторами разработана антенная система, в которой мачтой служит круглыйби- металлический волновод со шпренгельными тягами (рис. 2). Наилучшим в настоящее время является волноводный тракт, построенный из изготовленных с высокой точностью круглых биметаллических труб диаметром 70 мм. Волновод можно использовать в многомодовом режиме на частотах 4, 6, 8 и даже 11 ГГц. Разработаны пассивные ретрансляторы (типа препятствий) с улучшенными характеристиками. Созданы эффективные зеркальные ретрансляторы, конструкция которых оптимальна с точки зрения электрических параметров и удобства монтажа. Зеркала собирают из треугольных элементов, устанавливаемых на сборочный каркас, и им может быть придана форма, обеспечивающая в каждом конкретном случае требуемую направленность и высокое защитное действие по определенным направлениям. Такие ретрансляторы наиболее пригодны для горных районов, где трудно применять активные станции. В частности, в последние годы построена радиорелейная линия через Кавказский хребет, которая содержит пять ретрансляторов зеркального типа, установленных на высоте до 4000 м.

Совершенствование земных антенн линий спутниковой связи шло по пути расширения рабочего диапазона частот и использования все более коротких волн. Для этих линий разработаны полноповоротные зеркальные антенны с лучеводными системами. Для расширения пропускной способности используют устройства частотного уплотнения, построенные по фазо- и амплитудно-разностной схемам. Например, устройство, реализованное по фазораз- ностной схеме, в диапазоне 6 ГГц складывает мощности трех передающих стволов, разнесенных по частоте на 100 МГц. Два таких устройства, соединенные амплитудно-разностной схемой, обеспечивают работу шести высокочастотных стволов с полосами пропускания 34 МГц, разнесенными по частоте .на 50 МГц.

Применение поляризационного уплотнения для расширения пропускной способности потребовало существенного улучшения параметров общей части волноводного тракта и облучателей, снижения уровня кроссполяризованного поля в диаграммах излучения антенн.

В системах связи через спутники как на стационарных, так и на подвижных объектах используются эффективные синфазные и электрически фазируемые антенные решетки (ФАР) с управляемой диаграммой направленности и зеркальные параболические антенны. В антенных решетках широко применяют модули, в которых конструктивно объединены элементы приемника и передатчика, фазовращатель и излучатель в полосковом исполнении. Необходимость разнесения по частоте приемного и передающего каналов потребовала объединения в одном раскрыве излучающих систем различных диапазонов и привела к созданию и применению специальных многочастотных антенных решеток и широкополосных облучателей для зер/Кальных антенн.

Антенны земных приемных установок системы «Экран» для связи через геостационарные спутники © дециметровом диапазоне волн представляют собой достаточно простые и легкие решетки из излучателей типа «волновой канал» либо из спиральных излучателей. В станции «Москва», работающей на частоте 4 ГГц, применены параболические антенны диаметром 2,5 м с автоматическим слежением за спутником © пределах 2,5° от исходного направления. Слежение осуществляется путем электромеханического’ перемещения облучателя.

Серийно выпускаемая морская станция спутниковой связи «Волна», работающая как через отечественный спутник «Горизонт», так и через спутники системы «Инмарсат», оснащена зеркальной антенной диаметром 1,2 м с широкополосным облучателем в виде конической спирали со встречным возбуждением через коаксиальный .волновод. С антенной конструктивно объединен транзисторный передатчик дециметрового диапазона. Антенна станции, установленная под радиопрозрачным укрытием на платформе маятникового типа с гиростабилизацией, обеспечивает автоматическое сопровождение спутника.

В качестве широкополосных слабонаправленных антенн используются плоские и пространственные логарифмические спирали, работающие на волнах с круговой поляризацией и логоперио- дические структуры, свойства которых периодически повторяются с изменением частоты. Логопериодичеокие антенны могут иметь десятикратное перекрытие по частоте >и .на декаметровых волнах применяются как самостоятельные антенны линий связи и радиовещания.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты