Антени військових радіостанцій (стр. 3 из 6)
Прийомні вібратори розраховують звичайно на більш широкий діапазон частот, чим передавальні.
Кришеві антени зенітного випромінювання.
Дальність зв'язку в русі до 300-350 км можна забезпечити тільки з використанням іоносферної хвилі, тому що енергетичні втрати при її проходженні через іоносферу відносно невеликі. Але для цього потрібна антена з ефективним випромінюванням майже в зеніт. Цій вимозі задовольняють кришеві антени, виконані у виді двох похилих штирів (рис.13), у виді симетричного вібратора (рис.14. рис.16) і у виді рамок (рис.17). Такі антени називаються антенами зенітного випромінювання (АЗВ) і застосовуються вони в радіостанціях Р-140, Р-161А2М і КШМ. Про принципову можливість роботи іоносферною хвилею з антеною у виді двох похилих штирів на далекі відстані свідчать приведені на рис.13 діаграми направленості в горизонтальній і вертикальній площинах.
Рис.13. Здвоєна штирьова антена
Кришеві антени у виді симетричних вібраторів (рис.14 і 16) і П-подібних рамок (рис.17) звичайно мають невеликі розміри, обумовлені габаритами кузова.
.Рис. 14. Симетричний кришевий вібратор.
Збільшення розмірів антен здійснюється застосуванням зігнутих вібраторів із широких полотнин чи декількох рамок, що забезпечує також зниження хвильового опору. Збільшення довжини плеча вібратора і зниження хвильового опору дозволяють зменшити реактивний опір і втрати в органах настроювання, а також підвищити електричну міцність. Проте така антена завжди працює в режимі великого подовження. Вхідний опір такої антени має реактивну складову ємнісного характеру великої величини і вимагає для настроювання котушки індуктивності з великим реактивним опором, у результаті чого ККД антени, а отже, і коефіцієнт підсилення виявляються дуже низькими. Активна складова вхідного опору антени має дуже малу величину (одиниці і частки ома), тому підключення антен здійснюється за допомогою спеціальних узгоджуючих пристроїв.
Антена зенітного випромінювання КШМ Р-145БМ (рис.15) складається з двох вібраторів, виконаних зі сталевих труб діаметром 25 мм і товщиною 1,6 мм і може працювати в двох варіантах: симетричному і несиметричному.
У симетричному варіанті (рис.15) випромінювання електромагнітної енергії, в основному, створюється струмами на ділянці ВР і В|С|. На цих ділянках струми спрямовані в одну сторону і, отже, поля в точці прийому складаються. На інших ділянках антени й у проводах зниження струми спрямовані в протилежні сторони, тому сумарне поле в крапці прийому мінімально чи дорівнює нулю. Антена в цьому варіанті працює в режимі зенітного випромінювання. У симетричному варіанті АЗВ має характеристику направленості, що дозволяє сконцентрувати випромінювання в зеніт у межах кутів від 500-600 до 900 до обрію (рис.16а).
У несиметричному варіанті випромінювання електромагнітної енергії, в основному, створюються струмами на проводах зниження антени АВ і А|В|, де струми мають однакові напрямки. Антена в цьому варіанті працює в режимі земного випромінювання (мал. 16 б).
 |
Антена зенітного випромінювання КШМ Р-142Н (рис. 17) являє собою систему з двох рознесених вертикальних синфазних П-подібних рамок, з'єднаних у нижній частині поперечними штангами. До них підключається
 |
блок узгодження (БС) і блок регулювання(БР).
Як видно з малюнка, на ділянках АВ і CD струми рівні по величині і протилежні по напрямку, унаслідок чого в місці прийому поля, створювані випромінюючими ділянками AB і CD, виявляються в протифазі і взаємно знищуються. Напруженість поля в місці прийому створюється тільки горизонтальною частиною антени (ділянка ВС).
З метою підвищення ефективності рамкові антени розташовуються на об'єктах, що мають металевий дах, тому що в цьому випадку діюча довжина й опір випромінювання рамки збільшуються в два рази. Крім того. розташування рамки поблизу металевої поверхні дозволяє без погіршення електричних характеристик виключити нижній провід рамки і перейти до несиметричної П-подібної антени, антени, що дозволяє живлення, коаксіальним кабелем.
Для зниження втрат у металі, а отже, підвищення ККД рамкові кришеві антени виконуються з мідних чи латунних провідників (труб) великого діаметра (20-40 мм). Застосування систем з декількох рамок дозволяє знизити втрати в органах настроювання й в опорних ізоляторах за рахунок зменшення напруги на кінцях антени.
Кришеві антени можуть також працювати земними хвилями. Для цього необхідно симетричний вібратор перетворити в Т-подібну антену, штирьову антену розташувати перпендикулярно поверхні землі, а в рамковій антені за допомогою конденсатора СІ змістити вузол струму на середину горизонтальної частини проводу в результаті чого у випромінюванні будуть брати участь тільки вертикальні проводи.
Т-подібні антени.
Антени, називані Т-подібними чи несиметричними антенами з верхнім навантаженням, виходять із симетричних вібраторів шляхом з'єднання двох проводів фідера в один.
Горизонтальна (похила) частина такої антени поліпшує розподіл струму уздовж вертикального проводу. Струми в плечах рівні і протилежні по напрямку, тому плечі не беруть участь у випромінюванні, а поліпшують випромінювання вертикального проводу.
Така антена еквівалентна штирьовій антені, але з більш високим коефіцієнтом підсилення. Діаграма направленості в горизонтальній площині - кругова, ледве витягнута в напрямку пліч.
На мал.18 представлені криві, що дозволяють порівняти коефіцієнти підсилення Т-подібних антен ТН 40/12 і ТН 11/9 з коефіцієнтом підсилення штирьової антени висотою 10 м (Ш-10). Перевага Т-подібних антен очевидна.
Рис. 18 Залежність коефіцієнтів підсилення антен від частоти.
Основна область застосування антен даного типу - робота земною хвилею.
Однопровідна, низькорозташована, напівромбічна та λ-подібна антени.
Однопровідна низькорозташована антена біжучої хвилі, (АБХ) являє собою провід довжиною в декілька λ, натягнутий над землею, тобто є довгою лінією. Лінія навантажена на опір, рівний хвильовому (один кінець резистора навантаження приєднується до проводу, іншої – до лежачого на землі противага Хвильовий опір такої антени звичайно лежить у межах 400-600 Ом і мало залежить від частоти, завдяки чому режим біжучої хвилі зберігається в широкому діапазоні.
Вхідний опір антени дуже близький до хвильового, а реактивна складова вхідного опору дуже мала і не дереться до уваги при розрахунку узгоджуючих пристроїв.
Оптимальна довжина АБХ при висоті підвісу h=1-2 м дорівнює (5-7) λ.
АБХ – спрямована антена, максимум її випромінювання спрямований убік навантаження.
Діаграми направленості антени у вертикальній і горизонтальній площинах приведені на рис. 19.
Рис. 19. Діаграми направленості антени АБХ.
Коефіцієнт підсилення АБХ залежить від параметрів ґрунту і частоти. У діапазоні КХ він дуже малий (0,01-0,1), а в діапазоні метрових хвиль не тільки порівняємо з коефіцієнтом підсилення штирьових антен, але і перевершує його (З-10).
Коефіцієнт підсилення росте зі зниженням провідності ґрунту, тому розгортати АБХ рекомендується над сухим ґрунтом.
У силу існуючої залежності коефіцієнта підсилення від частоти як приемопередаюча антена АБХ використовується тільки в метровому діапазоні, причому вона дає збільшення дальності зв'язку (у порівнянні з дальністю при штирьових антенах) у 2-2,5 рази.
Типовими розмірами антени АБХ метрового діапазону є: ℓ= 40 м, h=1 м.
Для підвищення ефективності АБХ середню чи ближню до радіостанції частину проводу піднімають на опору, тоді антена стає напівромбічною чи λ-подібною (рис. 20).
Рис. 20. Напівромбічна і λ-образна антени АБХ.
Аналіз і досвід показують, що для напівромбічної антени метрового діапазону доцільними розмірами є наступні: ℓ1=ℓ2 = 30-35 м, h= 8-12 м.
Коефіцієнт підсилення напівромбічної антени більше, ніж горизонтальної, у 2-5 разів. Однак через роздвоєння головного пелюстка діаграми направленості в горизонтальній площині завадостійкість цієї антени трохи гірше. Усунення цього недоліку досягається збільшенням висоти опори з одночасним її переносом ближче до станції, т. б. перетворенням напівромбічної антени в λ-подібну.
У діапазоні КХ антени біжучої хвилі, незважаючи на низький коефіцієнт підсилення, широко використовуються як завадостійкі приймальні антени. Типовими розмірами АБХ у цьому випадку є: ℓ=150 чи 250 м, h = 3 м.
З огляду на те, що середній вхідний опір радіоприймачів дорівнює 75 Ом, приймальні АБХ підключають до приймачів через погоджуючі широкосмугові феритові трансформатори.
Рознесені територіально дві короткохвильові АБХ часто використовуються для рознесеного прийому (ОПМ Р-454Ф, РДП Р-453 і ін).
V-подібна антена.
V-подібна антена являє собою симетричну антену біжучої хвилі, що складається з двох дротів, натягнутих між антенною опорою і землею під деяким кутом (рис.21).
Рис.21. V-подібна антена.
Дроти антени являють собою довгі лінії, навантажені на хвильові опори. Антена живиться повітряним фідером. Як і всі антени біжучої хвилі, V-подібна антена є широкодіапазонною та напрямленою.