Приемные антенны бегущей волны

Прием декаметровых волн сопровождается глубокими замира­ниями сигнала и требует смены рабочих частот во времени в за­висимости от состояния ионосферы. Для повышения надежности радиосвязи применяют сдвоенный (реже строенный) прием на два (три) приемника, работающими с разнесенными в простран­стве антеннами. В результате число антенн на приемной станции оказывается достаточно большим. Для уменьшения числа антенн, фидеров и упрощения их коммутации приемные антенны должны быть широкодиапазонными.В этих антеннах можно допустить не­сколько пониженный КПД, поскольку уровни сигнала и внешних помех при этом уменьшаются одинаково и отношение сигнал-шум не изменится. В качестве приемных применяются симметричные и несимметричные антенны бегущей волны.

Симметричные антенны бегущей волны представляют собой систему горизонтальных симметричных вибраторов (рис.17,а), равномерно расположенных в пространстве и подключенных че­рез сопротивления связи к собирательной линии.

Собирательная линия выполняется многопроводной с пониженным волновым со­противлением W=160—200 Ом. С одного конца собирательная линия посредством фидера подключается к приемнику, а с друго­го - замыкается на сопротивление R = Wo. Число и длину виб­раторов желательно брать большими, при этом увеличивается мощность, принимаемая антенной. Однако увеличение длины пле­ча более значения 0.64λ нежелательно, поскольку приводит к уве­личению уровней боковых лепестков. Для работы в диапазоне волн 12,5... 70 м длину плеча вибратора выбирают равной l = 0,64λкор = 8 м. Длина полотна антенны L (собирательной ли­нии) определяет величину КНД. Из

конструктивных соображе­ний длину антенны ограничивают значением 90 ...100 м. С увели­чением числа вибраторов увеличивается действующая длина ан­тенны и уменьшается расстояние между вибраторами. При рас­стояниях между вибраторами меньше 0,5λ. дальнейшее уменьше­ние этого расстояния слабо сказывается на уровнях боковых ле­пестков, но увеличивается шунтирующее действие вибраторов на собирательную линию. Расстояние между вибраторами выбира­ют в пределах d= (0,3 ... 0,4) λкор, а число вибраторов n= 20—30.

В общем случае входное сопротивление вибратора является комплексным. Непосредственное подключение вибраторов к со­бирательной линии изменяет ее погонные параметры, изменится и фазовая скорость в ней. Всякое подключение к линии сосредо­точенного сопротивления нарушает однородность линии и вызы­вает некоторое отражение энергии от точек подключения. Чтобы уменьшить шунтирующее действие и отражения, вибраторы к со­бирательной линии подключаются через сопротивления связи. В качестве сопротивления связи может использоваться активное со­противление (рис.17,а), конденсатор (рис.17,6) или индук­тивность (рис.17,в). В соответствии с этим антенны бегущей волны обозначаются БС, БЕ или БИ.

Из эконо­мических соображении высоту антенн уменьшают до 17... 25 м.

На рис.18 приведены ДН антенны бегущей волны. В сравнении с синфаз­ными и ромбическими антенны БС имеют меньшие уровни боко­вых лепестков. Активные сопротивления связи исключают резонансные явления, позво­ляют увеличить длины вибраторов и получить значительно боль­шее перекрытие по диапазону. Одна антенна БС практически пе­рекрывает весь диапазон декаметровых волн. С увеличением со­противления связи уменьшается влияние вибраторов на собира­тельную линию, улучшается согласование, но из-за возрастания потерь ухудшается КПД. Низкий КПД позволяет использовать антенны бегущей волны только в качестве приемных.

Для сужения ДН и увеличения КНД два полотна антенны рас­полагают рядом и соединяют параллельно с помощью экспонен­циальных фидерных трансформаторов.

В практике радиосвязи большое распространение получили антенны типа БС-2 (21/8) (200/4,5)25. Данное обозначение имеет следующую расшифровку: антенна бегущей волны (Б) с актив­ными сопротивлениями связи (С) состоит из двух параллельно соединенных полотен (2). Каждое полотно имеет по 21 симмет­ричному вибратору с длиной плеча l= 8 м и расстоянием между ними d=4,5м. Сопротивление связи в каждом плече вибратора по 200 Ом. Полотна имеют высоту подвеса над землей 25м.

В условиях ограниченного по размерам антенного поля сдвоен­ный прием можно осуществить, используя антенны с взаимно перпендикулярными вибраторами (поляризационно-разнесенный прием). Если одна из антенн имеет горизонтальные вибраторы, например БС, то вторая должна иметь вертикальные вибраторы. Такой антенной может быть БСВН — вертикальная несимметрич­ная антенна бегущей волны, вибраторы которой связаны с соби­рательной линией через активные сопротивления (резисторы) свя­зи (рис.19,а). Число вибраторов, их длина и расстояния меж­ду ними выбираются из тех же соображений, что и для антенны БС Собирательная линия (рис. 19,6) выполняется несиммет­ричной, многопроводной с волновым сопротивлением 140 Ом. Вне­шние провода собирательной линии под каждым вибратором за­земляются. Вибраторы через сопротивления связи 350... 800 Ом подключаются к двум внутренним проводам. Антенны БСВН по сравнению с БС имеют меньшую стоимость.

Антенна БСВН2 по сравнению с БС2 в горизонтальной плос­кости имеет несколько большие уровни боковых лепестков, по­скольку вертикальный вибратор в горизонтальной плоскости не обладает направленными свойствами. Диаграмма направленности антенны БСВН в вертикальной плоскости существенно зависит от параметров почвы. При идеально проводящей почве максимум главного лепестка ДН совпадает с направлением вдоль земли. В условиях реальной проводимости почвы волна, распространяю­щаяся вдоль земной поверхности, испытывает поглощение и на­правление главного лепестка составляет с плоскостью земли угол 10...200.

В диапазоне декаметровых волн в качестве приемной антен­ны можно использовать провод диаметром 3 ... 4 мм длиной 100... ... 300 м, расположенный на высоте 2,5... 3,5 м над землей, вытя­нутый в направлении на корреспондента. К одному концу через согласующий трансформатор подключается приемный фидер, а к другому — через нагрузочное сопротивление, равное волновому сопротивлению провода,— заземление или противовес.

Вертикальные провода в начале и конце антенны могут су­щественно ухудшить ее направленные свойства. Чтобы уменьшить длины этих проводов, нагрузочное сопротивление в конце и на­ружный проводник фидера в начале антенны подключают не к заземлениям, а к приподнятым над землей противовесам. При работе на одной частоте противовес можно выполнить из трех лу­чей, расположенных в горизонтальной плоскости, расходящихся под углами 120° и имеющих длину 0,25 λ, каждый. При работе в диапазоне противовес выполняют многолучевым, длины лучей ко­торого выбирают по логопериодическому закону Противовес представляет систему из 15 лучей, расположенных в горизонтальной плоскости, расходящихся иод углами 360/15=24° друг к другу.

Для понижения волнового сопротивления провод антенны вы­полняют из нескольких проволок, разнесенных в пространстве. При работе на трассах небольшой протяженности углы прихода волны Δ≥40° и длина антенны оказывается малой. Например, при Δ = 40° Lопт = 2к, а при Δ = 60° Lопт = λ. Такие антенны об­ладают слабыми направленными свойствами. Для улучшения на­правленных свойств антенну выполняют в виде синфазной ре­шетки из двух и более проводов.

При работе с дальними корреспондентами, когда углы прихо­да волны в вертикальной плоскости Δ≤18°, оптимальная длина антенны Lопт≥10λ. Направленные свойства такой антенны луч­ше.

Антенна, представляющая собой синфазную решетку, состоя­щую из двух проводов, разнесенных на 20... 60 м, при длине каж­дого провода 100 ...300 м, может быть использована на магист­ральных линиях связи большой протяженности как временная или резервная.

На трассах протяженностью свыше 2000 км применяют сдво­енный прием на разнесенные в пространстве антенны. Если про­странственный разнос антенн осуществить затруднительно, при­меняют поляризационно-разнесенный прием с использованием ан­тенн БС2 и БСВН2, располагая вертикальные вибраторы БСВН2 непосредственно под собирательными линиями антенны БС2.