Лекции.ИНФО


Спиральная антенна с равномерной намоткой.



Эта антенна несколько отличается по конструкции от простой штыревой антенны. Здесь уже нет металлического штыря, вместо него используется стеклопластиковый стержень или трубка, на которую наматывается обычный провод с некоторым шагом, так чтобы индуктивность этой получившейся «растянутой» катушки обеспечила настройку на рабочую частоту. В результате конструкция получается чрезвычайно прочная и легкая. Благодаря тому, что катушка как-бы распределена по всей длине антенны, распределение тока вдоль антенны получается линейным. Но площадь тока при этом увеличивается средне. Применяется не часто.

 

Спиральная антенна с неравномерной намоткой.

Совсем другой эффект дает неравномерная намотка спиральной антенны. Уменьшение шага намотки в одном месте ближе к вершине антенны дает максимальное увеличение площади тока антенны, и, как следствие, максимальное повышение эффективности излучения.

Усовершенствование предыдущей конструкции - добавление на вершине спиральной антенны легкого металлического штыря с возможностью его настройки путем укорочения. Штырь фиксируется в нужном положении специальным упорным винтом. Это дает возможность в реальных условиях оперативно подстроить антенну в некоторых пределах на нужную верхнюю рабочую частоту. Конструкция остается легкой и прочной с максимальным увеличением площади тока.

 

Некоторое время назад компания Moonraker выполнила морские испытания для сравнения влияния физической длины антенны и ее нагрузки при работе в диапазоне КВ. Испытания проводились по чистой воде на судне, пришвартованном носом и кормой. Мощность сигнала поверхностной волны была измерена на расстоянии в 1 навигационную милю (1.852 км), используя ненагруженные (без настроечной катушки) 1/4 волновые штыревые KB антенны Moonraker. Сигналы были измерены на 2.284, 4.1343, 6.2062, 7.697 и 13.3995 МГц.

Длина Антенны

Используя ненагруженную 3.65m/12ft антенну (12 серии) в качестве эталона, было измерено увеличение мощности сигнала и определено, какого уровня достигает увеличение сигнала в децибелах при увеличении длины антенны, используя антенны 4.6m/15ft (15 серия), 5.5m/18ft (18 серия), 6.7m/22ft (22W) или 8.8m/29ft (29W). Результаты показывают, что любое дополнительное увеличение в длине является заслуживающим внимания, особенно на более низких частотах. При работе на 6.206 МГц увеличение почти на 5 децибелов может быть достигнуто только, при длине антенны 6.7m/22ft или 8.8m/29ft

 

Для получения диаграммы направленности с одним главным на-
правлением излучения или приема рассмотрим систему, состоящую
их двух вибраторов 1 и 2, удаленных друг от друга на расстояние
, токи в которых равны по амплитуде, а фазы сдвинуты отно-
сительно друг друга на 90° (рис. 1.24, а) так, что ток вибратора 2 опе-
режает ток вибратора 1. Следовательно, в любой момент около виб-

ратора 2 формируется поле E2, опережающее по фазе на 90° поле
E1, излученное вибратором 1. За время прохождения полем E2 рас-
стояния от вибратора 2 до вибратора 1 произойдет отстава-
ние по фазе на угол 90°. Имевшееся опережение по фазе окажется
скомпенсированным, и около вибратора 1 поля E1 и E2 обоих излуча-
телей будут иметь одинаковые фазы. Таким образом, в направлении
вибратора 1 будет распространяться волна с удвоенной напряженно-
стью поля (левая векторная диаграмма на рис. 1.24, а).

При распространении в направлении вибратора 2 поле E1 вибра-
тора 1, пройдя путь до вибратора 2, получит отставание по
фазе на угол 90° и окажется в противофазе с полем E2 вибратора 2

Здесь поля взаимно компенсируются, и излу-
чения в этом направлении не будет (правая векторная диаграмма на
рис. 1.24, а). В рассмотренной системе вибратор 2 является отража-
телем и называется рефлектором или зеркалом. Рефлектор, кото-
рый питается непосредственно от генератора, называется активным
рефлектором.

Для упрощения конструкции антенн вибратор 2 часто выполняется
пассивным. К нему не подводят питания. Пассивный вибратор возбу-
ждается в этом случае полем активного вибратора. Рассмотрим, на-
пример, систему, состоящую из активного вибратора 1 и пассивного
вибратора 2 (см. рис. 1.24, б). Предположим, что в вибраторе 1 гене-
ратором возбуждается ток Л. В вибраторе, как и в разомкнутой на
конце линии с малыми потерями, устанавливается режим стоячей
волны, при котором напряжение U1 отстает от тока I1 на угол, близ-

кий к 90° (векторная диаграмма на рис. 1.24, б). Напряжение U1 соз-
дает около вибратора 1 поле Е1 , совпадающее с ним по фазе. При
распространении поля Е1 до пассивного вибратора 2 произойдет за-
паздывание фазы поля на угол 90° и поле у вибратора 2 - E12 будет
отставать по фазе от тока 11 на 180°. Поле Е12 в вибраторе 2 наведет
ЭДС е2, совпадающую по фазе с Е12.

Пассивный вибратор 2 должен иметь плечо т.е. общую

длину, несколько большую Реактивное сопротивление такого

вибратора имеет индуктивный характер, и ток 12, обусловленный ЭДС
е2, будет отставать от нее на угол, близкий к 90°. В результате ток I2
пассивного вибратора 2 оказывается отстающим от тока I1 активного
вибратора 1 на угол, близкий к 270°, что эквивалентно опережению на
90°. Пассивный вибратор с длиной в рассматриваемой сис-

теме ведет себя как пассивный рефлектор.

Если пассивный вибратор взять короче (см. рис. 1.24, в), то
его реактивное сопротивление будет иметь емкостный характер. Те-
перь ток I2 будет опережать ток I1 на угол, близкий к 90°. Максимум
излучения будет направлен в сторону пассивного вибратора 2. За ак-
тивным вибратором поле будет ослаблено. Такой пассивный вибра-
тор называется директором.

Отметим, что антенны, использующие вышеописанный принцип,
широко применяются и в диапазоне метровых волн.

Установка антенн на судне

При установке КВ-антенн на возвышениях (мачтах, трубах, высоких надстройках) необходимо учитывать, что в этом случае форма их диаграмм направленности в вертикальной плоскости будет зависеть от размеров и конфигурации «подставки». Поэтому антенны, предназначенные для работы в высокочастотной части КВ-диапазона, следует размещать на невысоких надстройках, чтобы их диаграмма направленности в вертикальной плоскости имела один лепесток, прижатый к земле.

Зачастую штыревые КВ антенны пытаются установить на судне как можно выше. Если для антенн УКВ диапазона это оправдано, т.к. увеличивает дальность связи, то для антенн КВ диапазона это условие не является необходимым. И дело не только в том, что антенна, по требованиям Российского Речного регистра, не должна быть выше верхней точки мачты, а еще и в том, что штыревая антенна КВ диапазона лучше работает, когда установлена как можно ближе к земле или к поверхности воды. Поэтому более подходящим для такой антенны будет место не на мачте, и возможно даже не на крыше рубки, а где-то еще ниже на борту судна, лишь бы ее не заливала вода. Нужно сказать, что вертикальная штыревая антенна очень хорошо обеспечивает связь на дальних и средних дистанциях (более 400 км). Для обеспечения связи на ближних расстояниях (от 50 до 400 км) необходимо устанавливать штыревую антенну под углом к горизонту (70°), и желательно использовать в качестве базовой антенну зенитного излучения.

В этом отношении заслуживают внимание штыревые антенны с отдельно наклоняемой верхней частью. Такую антенну не надо устанавливать полностью наклонно, т.к. наличие радиоволны с горизонтальной поляризацией обеспечивает горизонтальная верхняя часть антенны, которую при необходимости можно поднять и вертикально, что обеспечит улучшение связи на дальних расстояниях.

 

Характер влияния металлических конструкций на характеристики судовых антенн зависит от диапазона рабочих частот антенны.

На параметры судовых антенн, работающих в диапазоне частот до 2 МГц, оказывают вредное влияние в основном крупные металлические конструкции, такие как надстройки и трубы, в направлении которых и наблюдается некоторый провал диаграмм направленности. Влияние окружающих металлических масс на входное сопротивление этих антенн проявляется в увеличении их статической емкости и падении сопротивления излучения.

Начиная приблизительно с 2 МГц, на параметры судовых антенн оказывают вредное влияние не только мачты и надстройки, но и весь металлический такелаж, имеющийся па судне. Это влияние усиливается с ростом частоты. При этом одна и та же антенна на разных частотах КВ-диапазона имеет отличные друг от друга диаграммы направленности с провалами в различных направлениях. В высокочастотной части КВ-диапазона диаграммы направленности имеют многолепестковый характер, что объясняется большим влиянием корпуса судна, мачт, надстройки, трубы, а также других антенн. Это является основной причиной, приводящей к снижению эффективности и надежности дальней морской радиосвязи.

С понижением частоты заметнее становится преобладающее влияние наиболее крупных металлических масс, таких как надстройки, трубы и мачты.

Диаграмма направленности наклонной антенны в горизонтальной плоскости отличается от круговой. Она получается вытянутой в сторону наклона и тем больше, чем больше угол наклона антенны. Поэтому угол наклона лучевых антенн к горизонту должен быть не менее 65—70°.

Передающие антенны рекомендуется группировать в районе верхнего мостика судна (в непосредственной близости от радиорубки), а приемные — на максимально возможном удалении от передающих антенн в районе носовых (или кормовых) сооружений.

Горизонтальное полотно главной проволочной антенны обычно располагается между судовыми мачтами. Снижение антенны необходимо выполнять таким образом, чтобы оно было максимально удалено от металлических мачт, но не менее чем на 5—8 м.

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-26; Просмотров: 167;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная