Антени військових радіостанцій

Антени військових радіостанцій Загальні положення

Антенами називаються пристрої, призначені для випромінювання і прийому електромагнітних хвиль.

Передавальна антена призначена для перетворення енергії ВЧ коливань в енергію електромагнітних хвиль. Прийомна антена призначена для перетворення енергії електромагнітних хвиль в енергію ВЧ коливань.

Антени військових радіозасобів є необхідними і найважливішими технічними елементами, що беруть участь у формуванні радіоканалу. Позитивною властивістю антен є те, що вони, не споживаючи потужності від джерел енергії, забезпечують дії, еквівалентні посиленню потужності сигналу. Як відомо, потужність сигналу на вході приймача визначається виразом (1):

(1)

де: Р пров. - потужність передавача;

Gпер - коефіцієнт підсилення передавальної антени;

G ін - коефіцієнт підсилення прийомної антени;

Wтр - множник ослаблення потужності за рахунок поглинання на трасі;

З формули видно, що потужність передавача сама по собі ще не визначає надійність радіозв'язку. Коефіцієнти підсилення антен Gпер і Gпр входять у приведений вираз як рівноправні множники, тому з метою зниження витрати потужності від первинного джерела, що приводить до зменшення маси і габаритів радіостанцій, необхідно прагнути до збільшення коефіцієнта підсилення антен.

Мінімально необхідна потужність сигналу на вході приймача залежить від його чутливості, однак у декаметровому діапазоні вона практично визначається середньою потужністю перешкод на вході приймача (шуми самого приймача, шуми в антені і середовищі, а також зовнішні перешкоди).

Зменшити рівень перешкод на вході приймача можна за рахунок застосування прийомних антен зі спрямованими характеристиками: чим вужче її діаграма направленості при деякім значенні коефіцієнта підсилення, тим менше потужність перешкод.

Звідси видно, настільки велика роль антен у визначенні енергетичного потенціалу, особливо якщо врахувати, що збільшення потужності передавачів мобільних радіостанцій має межу.

Військові радіозасоби працюють в особливих умовах. Це викликає необхідність у створенні і застосуванні антен спеціальних типів і конструкцій. Крім необхідних електричних характеристик, приймаються в увагу габарити, транспортабельність, час розгортання і згортання, маскування, надійність і захищеність антен.

Грамотне застосування антен у різноманітних умовах місцевості, на стоянці, при зупинках і в русі, маскування і захист від розвідки і поразки, маневр частотами й антенами для підтримки стійкого радіозв'язку в суцільний перешкодовій обстановці жадає від особового складу радіопідрозділів чіткого знання властивостей антен і творчого використання їх можливостей.

Основні характеристики антен

1. Потужність випромінювання Р∑ - потужність, що витрачається на створення ЕМХ (поля випромінювання). Напруженості електричного  і магнітного векторів електромагнітного поля у вільному просторі зменшуються пропорційно відстані r.

2. Потужність передавача РА – потужність, що надходить в антену від передавача. Вона визначається вираженням (2):

 (2) де: IA - амплітуда струму на вході антени;

RA_– активна складова вхідного опору антени.

Однак не вся підведена до антени потужність РА затрачається на створення поля випромінювання.

3. Потужність втрат РП - частина потужності передавача РА, що витрачається на нагрівання металу провідників, на діелектричні втрати в ізоляторах, на втрати в землі з кінцевою провідністю і втрати іншого фізичного походження. Тому:

РА=Р∑ +РП (3)

4. Вхідний опір антени ZА визначається вираженням (4):

 (4) де: RA і XA - активна і реактивна складові вхідного опору антени.

5. Коефіцієнт корисної дії антени ηА визначається як відношення випромінюваної потужності Р∑ до підведеної до антени потужності РА (5):

 (5) Коефіцієнт корисної дії визначає ефективність антени як перетворювача ВЧ енергії в енергію ЕМХ. Для того щоб передавач віддавав в антену максимальну потужність необхідно погодити вихідний опір передавача вхідним опором антени. Однак активна складова RА вхідного опору антени може відрізнятися від величини вихідного опору передавача, тому виникає необхідність у трансформації активної частини вхідного опору антени. Ця задача вирішується за допомогою органів зв'язку з антеною. Компенсація ж реактивної складовий XА вхідного опору антени здійснюється за допомогою органів настроювання антени (рис.1). Номінали органів настроювання і зв'язки залежать від значень реактивної й активної складових вхідного опору антени.

Рис.1. Спрощена схема узгодження передавача з антеною.

6. Характеристика направленості – це залежність амплітуди напруженості поля від напрямку в просторі на однаковому, досить великому, відстані від антени. На однаковій відстані від антени, але в різних напрямках, величина напруженості поля різна. Інакше кажучи, антена має спрямовану властивість. Графічне зображення характеристики направленості називають діаграмою направленості. Для порівняння різних антен по направленості користаються нормованою характеристикою направленості, у якої максимальне значення дорівнює одиниці. Вона виходить шляхом розподілу всіх значень характеристик направленості на максимальне значення:

 (6) Побудова діаграм направленості можлива в полярній чи прямокутній системах координат. На практиці користаються перетинами просторової діаграми направленості звичайно в двох взаємно перпендикулярних площинах, що проходять через напрямок максимального випромінювання. Для антен, розташованих на поверхні землі, перетину вибирають таким чином, щоб одержати діаграми направленості в горизонтальній (функція F(j)) і вертикальної (функція F(q)) площинах, де q і j - кутові координати в сферичній системі координат.

У діаграмі направленості антени розрізняють головний і бічний пелюстки, рівень яких визначається стосовно головного.

Ступінь концентрації електромагнітної енергії в головному напрямку характеризується шириною головного пелюстка (шириною діаграми направленості).

Шириною головного пелюстка (шириною діаграми направленості) називають кут між двома напрямками, у межах якого напруженість поля зменшується в  раз.

7. Коефіцієнт спрямованої дії D показує властивість антени концентрувати випромінювання у визначених напрямках і він визначається як відношення потужності випромінювання ненаправленої (гіпотетичної) антени Р∑0 до потужності випромінювання спрямованої антени Р∑, що створюють на однаковій відстані рівні напруженості поля:

 (7) Оскільки при застосуванні спрямованої антени потужність випромінювання затрачається на створення поля в більш вузькому секторі кутів, можна говорити про виграш у величині напруженості поля:

8. Коефіцієнт підсилення антени G показує, у скількох разів меншу потужність можна підвести до спрямованої антени в порівнянні з потужністю, підведеної до ненаправленої антени без утрат, щоб одержати однакову напруженість поля в крапці прийому. Коефіцієнт підсилення антени застосовується для оцінки виграшу, що дається застосуванням спрямованої антени і визначається вираженням (8):

 (8) де: РАо - потужність, підведена до ненаправленої антени;

РА - потужність, підведена до спрямованої антени.

При цьому вважається, що ненаправлена антена має ККД рівний 100%, тобто РАо=Р∑0, тому вираження для коефіцієнта підсилення G можна записати у виді:

 (9) 9. Діапазонні властивості антени визначаються інтервалом частот fmin-fmax, у межах якого такі параметри, як спрямовані властивості і вхідний опір антени залишаються постійними.

Смуга частот може визначатися у відсотках щодо середньої частоти діапазону:

 (10) Антени, що забезпечують роботу в смузі частот менше 10%, називаються вузькосмуговими (вузькодіапазонними, резонансними), а при смузі більше 10% - широкосмуговими. Якщо смуга робочих частот більше 100%, то антени називають діапазонними (широкодіапазонними). Коефіцієнт перекриття широкодіапазонних антен лежить у межах від 2 до 10.

10. Діючою довжиною антени ℓg називається довжина вібратора з рівномірним розподілом струму, рівним току на її затисках, що створює в напрямку максимуму випромінювання ту ж напруженість поля, що і розглянута антена (мал. 2):

Рис.2. Визначення діючої довжини симетричного вібратора.

Симетричний вібратор – це прямолінійний провід, розділений по середині на два відрізки, називаних плічми ℓ, між якими включається генератор.

Власною довжиною хвилі вібратора λ0 називається найбільша довжина хвилі, при якій реактивний вхідний опір антени дорівнює нулю. Для симетричного вібратора власна довжина хвилі складає λ0=4ℓ.

Вібратор називають напівхвильовим, у якого повна довжина антени дорівнює половині довжини хвилі (довжина плеча антени дорівнює ℓ=0,25λ). Вібратор налагоджений у резонанс і тому реактивна складова ХA вхідного опору антени дорівнює нулю.

Вібратор називається хвильовим, якщо загальна довжина антени дорівнює довжині хвилі (довжина плеча дорівнює половині довжини хвилі), реактивна складова ХА вхідного опору антени дорівнює ±∞.

Режимом подовження називають роботу вібратора при ℓ<0,25λ Антена в цьому режимі має ємнісний реактивний опір.

Режим укорочення має місце при ℓ>0,25λ. При 0,25λ< ℓ<0,5λ вхідний опір вібратора має індуктивний характер. Для настроювання такого вібратора в резонанс необхідно використовувати ємність (скорочуючий конденсатор).

Штирьові антени

Штирьова антена являє собою твердий несиметричний напівхвильовий вібратор. Поверхнею штиря, що підстилає, можуть бути: земля, металевий кузов рухомого об'єкта, корпус радіостанції і спеціальні дроти - противаги.

А

Б

Рис. 3. Діаграми направленості штирьової антени у вертикальній (А) і горизонтальної (Б) площинах.

Діаграма направленості штирьової антени в горизонтальній площині - кругова, у вертикальній площині - пелюсткова (мал. 3).

З діаграм випливає, що штирьова антена не випромінює в зеніт, а максимум випромінювання спрямований уздовж поверхні, що підстилає, причому коефіцієнт підсилення антени в цьому напрямку росте з подовженням штиря. Однак при h>0,5λ з'являються додаткові пелюстки з максимумами під великими кутами q, тому коефіцієнт підсилення антени для поверхневих хвиль зменшується, тому що збільшується потужність, випромінювана додатковими пелюстками.

Діаграми направленості антен формуються в результаті додавання хвиль, що приходять у кожну крапку простору по прямій, із хвилями, відбитими від поверхні, що підстилає, тому провідність поверхні, що підстилає, позначається на формі діаграм. На мал.4 показана еволюція форми діаграми направленості у вертикальній площині, зв'язаної з погіршенням провідності ґрунту, над якою розгорнута антена. Коефіцієнт підсилення антени зменшується з погіршенням провідності, а його максимум піднімається на більший кут θ.

Рис. 4. Еволюція діаграми направленості, зв'язана з погіршенням провідності ґрунту.

З діаграм направленості можна зробити висновок, що штирьові антени можуть використовуватися, насамперед, як ненаправлені антени для зв'язку в декаметровому діапазоні земною хвилею і, крім того, як ненаправлені антени для зв'язку іоносферною хвилею, випромінюваної під відносно невеликими кутами до земної поверхні.

Дальність зв'язку в обох випадках істотно залежить від співвідношення h/λ і провідності ґрунту.

Носимі радіостанції метрового діапазону забезпечуються штирьовими антенами висотою від 1 до 2,7 м, а радіостанції рухомих об'єктів висотою до 4 м. У цьому діапазоні штирьові антени дуже ефективні.

На мал.5 представлені криві залежності абсолютних коефіцієнтів підсилення штирьових антен GА від частоти при роботі земною хвилею, що дозволяють зробити порівняльну оцінку ефективності антен.

Рис. 5. Коефіцієнти підсилення штирьових антен.

Для збільшення дальності зв'язку в діапазоні метрових хвиль штирьову антену часто встановлюють на щоглі висотою 11-18 м. Роль поверхні, що підстилає, у цьому випадку грають тверді противаги (мал.6). Живлення антени здійснюється за допомогою коаксіального кабелю (фідера).

Оскільки антенний пристрій, що погоджує, знаходиться в передавачі, а не в основі штиря, більш-менш задовільне узгодження фідера з антеною виходить в обмеженій ділянці довжин хвиль (у межах ±10-15% від власної довжини хвилі штиря, що дорівнює λ/4). Тому конструкція антени передбачає можливість зміни висоти штиря і довжини противаг (таблиця 1.3). Така антена називається комбінованою штирьовій антеною (КШМ Р-142 Н).

Висота штиря повинна бути якомога ближче до величини λ/4, а противаги небагато коротше. Коефіцієнт хвилі, що біжить, КБХ у цьому випадку досягає 0,8, але при відхиленні довжини хвилі від власної на 10-15%, він може упасти до 0,4. При КБХ <0,5 різко знижується ККД фідера.

Розглянута антена обмежує можливість частотного маневру в ході ведення зв'язку, тому поряд з нею знаходить широке застосування антена, що називається об'ємним вертикальним вібратором (КШМ Р-145 БМ, БМП-1 КШ).

Такі об'ємні антени (мал.7) володіють зниженим вхідним опором, а це поліпшує діапазонність узгодження з фідером. У діапазоні з двократним перекриттям по частоті (наприклад, 30-60 МГц) КБХ у фідері такої антени звичайно міняється в межах 0,5-0,8.

Рис.6. Комбінована штирьова антена. Рис.7. Об'ємний вібратор.

Штирьові антени дуже зручні для установки на рухомих об'єктах, однак їхня висота по причинах зручності руху і габаритів розв'язок транспортних магістралей не може бути більш 4 м.

Зв'язок у русі на закритих трасах земною хвилею можна здійснити тільки в діапазоні декаметрових хвиль. Однак неефективність 4-метрового штиря в цьому діапазоні і великі втрати енергії хвиль у землі приводять до того, що дальність зв'язку навіть при такій потужності передавача, як 1 кВт, обмежується декількома десятками кілометрів.

Симетричні вібратори

Симетричний похилий вібратор показаний на рис.8.

Характер випромінювання похилого вібратора визначається додаванням хвиль, випромінюваних безпосередньо вібратором, і хвиль, відбитих від землі. Форма діаграи направленості залежить від висоти підвісу антени над землею і довжини пліч щодо довжини хвилі збудливих коливань.

На рис.9 представлені діаграми направленості типового похилого вібратора у вертикальних площинах. З діаграм видно, що в межах деякого діапазону частот (для даного вібратора в межах 1,5-6 МГц) максимум випромінювань приходиться в зеніт. На більш високих частотах діаграми деформуються, а максимум випромінювання зміщається в область менших кутів θ, іншими словами, зменшується кут узвишшя максимуму.

б

Рис.8 Симетричний похилий вібратор.

Рис. 9. Діаграми направленості у вертикальних площинах антени.

Ця властивість сприятлива тим, що при правильно обраних частотах антену можна використовувати в широкому діапазоні відстаней зв'язку без яких би то ні було провалів чи мертвих зон (від 0 до 1000-1500 км).

Рис. 10. Діаграми направленості в горизонтальній площині.

Діаграми направленості в горизонтальній площині показані на рис.10. З них випливає, що при роботі на відстані до 300 км антену можна вважати ненаправленою і немає необхідності її орієнтувати. При роботі на відстані, що перевищують 300 км, антену варто орієнтувати так, щоб напрямок на кореспондента був перпендикулярним до площини вібратора.

Усі приведені діаграми дозволяють судити про відносний коефіцієнт підсилення антени. Коефіцієнт підсилення антени в зеніт істотно змінюється у діапазоні: швидко росте з ростом частоти, досягає максимуму і потім знову падає. Хід залежностей коефіцієнта підсилення від частоти окремо показаний на мал.11.

Великі межі зміни коефіцієнта підсилення вказують на те, що вібратор є відносно вузькодіапазонною антеною. Щоб перекрити широкий діапазон частот при високому коефіцієнті підсилення антени, необхідно з ростом частоти укорочувати довжину пліч ℓ і зменшувати висоту підвісу h. Практично це досягається включенням у комплект антен радіостанцій щонайменше двох антен з розмірами, що відрізняються, (іноді укорочення пліч досягається включенням перемичок).

Рис. 11. Залежність коефіцієнтів підсилення симетричних вібраторів.

Оскільки вібратор є резонансною антеною, то КБХ у фідері антени в більшій частині робочого діапазону виявляється дуже низьким, тому як фідер використовується повітряна лінія, що вносить менше втрат при низькому КБВ, чим наприклад, симетрична коаксіальна лінія.

Вхідний комплексний опір фідера змінюється в дуже широких межах, що створює значні труднощі при розробці узгоджуючих антенних пристроїв передавачів. Це є однією з причин, що спонукають скорочувати ширину робочого діапазону вібратора.

Рис. 12. Узгоджуючий трансформатор.

Оскільки антени оборотні з погляду збереження властивостей при роботі на передачу і на прийом, то розглянуті вібратори використовуються і для передачі і для прийому сигналів.

Автономні радіостанції середньої потужності зі спільним розміщенням передавача і приймача для забезпечення дуплексної роботи мають окремі передавальні і приймальні антени. В інтересах ЭМС прийомна антена відноситься якомога далі від передавальної антени (до 50м) і з'єднується з приймачем коаксіальним кабелем. Хвильовий опір кабелю відрізняється від середнього вхідного опору вібратора, крім того, кабель є несиметричним ланцюгом. Для узгодження опорів і переходу від симетричного вібратора до несиметричного кабелю використовується широкополосний феритовий трансформатор (рис.12).

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.

Діаграми направленості антени залежать від співвідношення її лінійних і кутових розмірів (ℓ, h і 2j), а також від параметрів ґрунту. Вони формуються шляхом додавання діаграм кожного з двох дротів.

На рис. 22 представлені діаграми направленості у вертикальній і горизонтальній площинах типової V-подібної антени, що входить у комплект антен радіостанцій середньої потужності. Ці діаграми відбивають залежність коефіцієнтів підсилення антен від частоти.

З діаграм випливає, що з ростом частоти коефіцієнт підсилення антени росте, кут θ зменшується, а діаграма в горизонтальній площині сигналу звужується, але потім розширюється за рахунок роздвоєння.

Зовсім очевидно, що V-подібна антена застосовна у верхній області декаметрового діапазону для роботи на великі відстані (1000-2000 км).

Рис. 22. Діаграми направленості V-образної антени.

Ефективність V-подібної антени можна підвищити шляхом одночасного подовження проводів, збільшення висоти антеною опори і підбором величини кута 2j, що пов’язується з робочою областю частот.

Збільшення габаритів антени дозволяє розширити діапазон її використання (за рахунок збільшення коефіцієнта підсилення) убік нижніх частот.

Оскільки зі збільшенням розмірів антени її розгортання вимагає більшого простору і часу, то такі антени входять у комплект найбільш потужних радіостанцій, тобто рідше переміщуються.

Глава 3. Керування радіостанціями КШМ 3.1. Керування радіостанціями КШМ у телефонному режимі А

Даний вид керування здійснюється з усіх робочих місць КШМ і по лінії Л2. Вибір радіостанції виконується з пультів робочих місць. Для абоненту Л2 вибір радіостанції здійснюється з ПР2. Живлення апаратури КШМ ввімкнено, радіостанції підготовлені до роботи.

Керування радіостанцією РС-1 з ПР2 у режимі А.

Сутність керування.

Керування радіостанцією РС-1 здійснюється за допомогою ПмН, підключеного до робочого місця ПР2, або до блоку БТЗ. Переключення радіостанції з прийому на передачу та навпаки виконується за сигналом від тангенти ПмН. При натиску тангенти у напрямку передачі виконується комутація кіл для переключення радіостанції у режим передачі. В разі передачі сигнал НЧ з мікрофону МТГ ПР2 через елементи комутації подається на вхід передавача РС-1. В передавачі формується сигнал ЧМ на робочій частоті, підсилюється і подається в антену. При віджатій тангенті ПмН здійснюється переключення радіостанції у режим прийому. В разі прийому сигнал НЧ з виходу приймача РС-1 через елементи комутації подається на телефони МТГ.

Положення органів керування.

На ПР: · перемикач КАНАЛИ Р2 – РС-1;

перемикач КАНАЛИ Р1 – ВС;

перемикач КАНАЛИ СА – вімкн;

перемикач ЛІНІЯ 2 – вімкн;

тумблери К1, К2, Р1, Л1 – вімкн;

тумблер БЛОКУВАННЯ – вімкн;

На БТЗ: · перемикач ЗОВНІШ. РС – вімкн;

перемикач ВНУТР. РС – ТЛФ;

При цьому подається живлення на реле Р28 і Р29 в БТЗ; на реле Р20 і реле Р34 в БР1, які забезпечують коло керування з МТГ, підключеного до БТЗ. Контакти реле Р34 забезпечують підключення ПмН до РС-1.

Тракт передачі.

При натиску тангенти ПмН робочого місця ПР2 подається живлення на реле Р38: +26 В, обмотка реле Р38 з. контакти реле Р34, н. з. контакти Р23, з. контакти Р20 у блоку БР1, з. контакти реле Р29 і Р28 у блоку БТЗ, н. з. контакти Р3 у ПР2, контакти тангенти ПмН у напрямку передачі, корпус, - 26 В. Реле Р38 спрацює і забезпечить подачу корпуса для переводу радіостанції РС-1 у режим передачі і підключає мікрофон до входу передавача РС-1. В разі передачі сигнал НЧ з мікрофону МТГ ПР2 через підсилювач НЧ, н. з. контакти реле Р3, з. контакти Р28, Р29, Р20, н. з. контакти Р23, з. контакти Р34 і Р38 поступає на вхід передавача радіостанції РС-1.

Тракт прийому.

При віджаті тангенти ПмН на реле Р38 живлення не подається і РС-1 переходить у режим прийому. В разі прийому сигнал НЧ з виходу приймача через н. з. контакти реле Р38, з. контакти реле Р34 і Р20, н. з. контакти реле Р3, регулятор гучності R7 і підсилювач НЧ поступає на телефони МТГ.

Органи регулювання та контролю.

Контроль за проходженням інформації у тракті передачі здійснюється шляхом самопрослуховування, тобто шляхом підключення коло прийому до кола передачі через резистор R13, а також по приладу РС-1. Регулювання рівня передачі виконується потенціометром РІВЕНЬ ПРД на радіостанції РС-1. Регулювання рівня прийому здійснюється потенціометром РІВЕНЬ ПРМ на РС-1, регулювання гучності – потенціометром ГУЧНІСТЬ на ПР2.

Керування радіостанцією РС-4 з ПО

Сутність керування.

Керування радіостанцією РС-4 здійснюється за допомогою ПмН, підключеного до ПО. Переключення радіостанції з прийому на передачу і навпаки виконується за сигналом від тангенти ПмН. При натиску тангенти виконується комутація кіл для переключення РС-4 у режим передачі. В разі передачі, сигнал НЧ з мікрофону МТГ ПО через елементи комутації подається на вхід передавача РС-4. В передавачі формується сигнал ЧМ на робочій частоті, підсилюється і подається в антену. При віджатій тангенті ПмН здійснюється переключення РС-4 у режим прийому. В разі прийому сигнал НЧ з виходу приймача через елементи комутації подається на телефони МТГ.

Положення органів керування.

На ПР: · перемикачі КАНАЛИ Р1 і Р2 у положення ВС;

перемикачі КАНАЛИ СА, ЛІНІЯ 2 – вімкн.;

перемикачі К1, К2, Р1, Л1 – вімкн.;

тумблер БЛОКУВАННЯ – вімкн.;

На БТЗ: · перемикач ЗОВНІШ. РС – вімкн.;

перемикач ВНУТР. РС - у положення ТЛФ;

На ПО: перемикач КАНАЛИ - у положення РС-4;

На ПД: перемикач ПД - у положення ГАРН.;

При цьому подається живлення на реле Р21 і Р37, які забезпечують коло керування з МТГ ПО радіостанцією РС-4. На всіх пультах загораються лампочки зайнятості РС-4.

Керування радіостанцією РС-3 з лінії Л2.

Сутність керування.

Керування радіостанцією РС-3 здійснюється з телефонного апарату ТА-57 по двопроводній лінії Л2, яка підключається до ЩЛ2.

Переключення РС-3 з прийому на передачу і навпаки здійснюється за сигналом тангенти телефонного апарату ТА-57. При натиску тангенти виконується комутація кіл для переключення РС-3 у режим передачі. В разі передачі сигнал НЧ з ТА-57 по двопроводній лінії Л2, через елементи комутації подається на вхід передавача РС-3. В передавачі формується сигнал ОМ на робочій частоті, підсилюється і подається в антену. При віджатої тангенти телефонного апарату ТА-57 здійснюється переключення РС-3 у режим прийому. В разі прийому сигнал НЧ з виходу приймача через елементи комутації подається на телефони телефонного апарату ТА-57.

Положення органів керування.

На ПР: · перемикач КАНАЛИ Л2 – в положення РС-3;

перемикач КАНАЛИ СА – вимкн.;

перемикач КАНАЛИ Р1 і Р2 – в положення ВС;

тумблер К1, К2, Р1, Л1 – вимкн.;

тумблер БЛОКУВАННЯ – вимкн.;

При цьому подається живлення на реле Р22 і Р36 (в БР-1), які забезпечують коло керування РС-3, на ПР загораються лампочки Робота Л2 і Зайнятість РС-3.

Тракт передачі.

При натиску тангенти ТА-57 подається живлення на реле Р17 блоку БПЗ: +26 В, обмотка реле Р17, н. з. контакти реле Р12, клеми Л2 на ЩЛ2, двопроводна лінія, контакти тангенти трубки телефонного апарату ТА-57, корпус, - 26 В. Реле Р17 забезпечує подачу живлення на реле управління РС-3: - 26 В, корпус, з. контакти реле Р17 і Р22, н. з. контакти реле Р23, з. контакти реле Р36, обмотка реле управління в РС-3, +26 В. Реле управління в РС-3 спрацює і забезпечить перевід РС-3 у режим передачі, а також підключає мікрофон телефонного апарату ТА-57 до входу передавача РС-3. В разі передачі сигнал НЧ з мікрофону ТА-57 по двопроводній лінії через ЩЛ2, н. з. контакти реле Р12, конденсатор C3, з. контакти реле Р17 і Р22, н. з. контакти реле Р-23, з. контакти реле Р36 поступає на вхід передавача РС-3.

Тракт прийому.

При віджатої тангенти трубки телефонного апарату ТА-57 на реле Р17 живлення не подається, при цьому на реле управління РС-3 живлення також не подається і РС-3 переходить у режим прийому. В разі прийому сигнал НЧ з виходу приймача РС-3 через з. контакти реле Р36, з. контакти реле Р22, н. з. контакти реле Р17, конденсатор С3, н. з. контакти реле Р12, клеми Л2 на ЩЛ2 по двопроводній лінії поступає на телефони телефонного апарата ТА-57.

Органи регулювання і контролю.

Контроль за проходженням інформації здійснюється з допомогою приладу радіостанції РС-3. Регулювання гучності також здійснюється на РС-3.

3.2. Керування радіостанціями КШМ у телефонному режимі Б

Даний вид керування здійснюється з робочих місць ПК1, ПК2, ПР1 і лінії Л1. Вибір радіостанції виконується на ПР перемикачем Канали СА. Підключення СА до відповідних пультів здійснюється тумблерами К1, К2, Р1 і Л1 на ПР. Живлення апаратури КШМ ввімкнено, радіостанції та СА до роботи підготовлені.

Керування радіостанцією РС-3 з ПР1.