Author: Шпиндпер Э.
Tags: электротехника общая радиотехника антенны свч переводная литература издательство мир для радиолюбителей антенные устройства телевизионная техника
ISBN: 5-03-000361-4
Year: 1989
Text
Eberhard Spindler
Antennen Anleitung zum Selbstbau von VHF-tind UHF-Antennen fiir alle Normen der Welt fiir FM-Rundfunk FM-Stereo-Rundfunk Schwarz weifl-F erns ehen Farbfernsehen Amateurfunk und-fernsehen fiir Weitempfang (DX)
11durchgesehene Auflage
VEB Verlag Technik, Berlin
1988
Э. Шпиндлер
ПРАКТИЧЕСКИЕ
КОНСТРУКЦИИ
АНТЕНН
Перевод с немецкого
А. А. Левина и А. П, Сахарова
под редакцией
д-ра техн, наук, проф. В. А. Крицына
МОСКВА «МИР» 1989
ББК 32.845
Ш 83
УДК 621.37
Шпиндлер Э.
Ш 83 Практические конструкции антенн: Пер. с
нем. — М.: Мир, 1989. — 448 с., ил.
ISBN 5-03-000361-4
В книге автора из ГДР описываются телевизионные
антенны метрового и дециметрового диапазонов воли, на
которых работает большинство современных телевизионных
передатчиков и приемников. Приводятся сведения о мето-
дах их проектирования и конструирования. Рассматрива-
ются телевизионные стандарты различных стран и рас-
пределение каналов ТВ-вещания.
Для радиолюбителей, занимающихся телевизионной и
СВЧ-техникой, а также конструкторов антенных устройств
и средств связи.
m 2302020300-281
Ш 041(01)—89
ББК 32.845
Редакция литературы по электронике
ISBN 5-03-000361-4 (русск.)
© VEB Verlag Technik,
Berlin, 1988
© перевод на русский язык,
«Мир», 1989
Предисловие редактора перевода
(Книга известного немецкого специалиста Э. Шпиндле-
,ра «Практические конструкции антенн» посвящена в
основном телевизионным приемным антеннам метро-
вого и дециметрового диапазонов волн. Как следует
из предисловия автора, в книге не рассматривается
возможность теоретической оценки характеристик та-
ких антенн, однако наличие большого количества ри-
сунков, таблиц и рекомендаций по выбору типа антенн
позволяет даже неспециалисту в области их проекти-
рования обстоятельно разобраться в вопросах, связан-
ных с практической реализацией многочисленных ва-
риантов конструкций, и изготовить антенну с парамет-
рами, близкими к оптимальным.
При переводе мы сочли возможным незначительно
сократить отдельные абзацы, не влияющие на смысл
и логику изложения соответствующих разделов, и уст-
ранить ряд повторяющихся определений характерис-
тик антенн; при этом мы также пытались сохранить
стиль автора книги и терминологию.
Остановимся на некоторых особенностях книги.
В первую очередь следует отметить систематизацию
материалов по телевизионным антеннам, насыщен-
ность книги справочными материалами и практичес-
кими рекомендациями с учетом технологии сборки
антенн. Другой особенностью книги является деталь-
ная проработка схемных и конструктивных решений
всех рассматриваемых типов, антенн с анализом фак-
торов, влияющих на их параметры: диаграмму на-
правленности, коэффициент усиления, широкополос-
ность и помехозащищенность, характеризующуюся
коэффициентом обратного излучения в заднюю полу-
сферу (передне-заднее отношение — ПЗО — по тер-
минологии автора).
Кроме того, особенно это относится к последней
главе книги, большинство технических решений, пред-
ложенных читателю, отвечает уровню современной
техники. В частности, это касается рекомендаций по
6
Предисловие редактора перевода
использованию высших типов волн при проектирова-
нии зеркальных антенн с рупорными облучателями
микроволновых приемных устройств для оптимизации
параметров антенн, применения импедансных струк-
тур с целью уменьшения уровня бокового излучения
антенн и др.
Не останавливаясь на ряде несущественных за-
мечаний по содержанию книги, отметим лишь некото-
рые неточности, связанные с утверждением автора о
преимуществе горизонтальной поляризации перед вер-
тикальной. Этот вопрос относится к особому классу
задач, и его можно рассматривать только с учетом
конкретных значений коэффициентов отражения от
земной поверхности, углов падения электромагнитной
волны, конфигураций и конструкций зданий, диапазо-
на волн и т, д.
Нуждаются также в уточнении рассуждения авто-
ра, относящиеся к вопросу предельности габаритов
фазированных антенных решеток по сравнению с
зеркальными антеннами в смысле достижения срав-
нимых параметров, в частности коэффициента усиле-
ния из-за возрастания потерь в линиях питания излу-
чающих элементов. Отсутствие в книге списка лите-
ратуры в ряде случаев ограничивает возможности чи-
тателя с точки зрения более глубокой проработки не-
которых вопросов, связанных с построением оптималь-
ных антенных систем, особенно при работе с космиче-
скими линиями связи.
Необходимо отметить, что за последние три деся-
тилетия в различных отечественных изданиях, особен-
но в журнале «Радио», опубликовано большое- коли-
чество статей и оригинальных технических решений,
посвященных вопросам расчета и проектирования те-
левизионных антенн различных диапазонов волн, не
имеющих аналогов как в книге Э. Шпиндлера, так и
в книгах А. Фибранца и К. Ротхаммеля, переведенных
на русский язык в 1964 и 1967 гг. В работах советских
авторов читатель найдет дополнительный справочный
материал по расчету и конструированию рассмат-
риваемого класса антенн, особенно перспективных
совмещенных многодиапазонных конструкций, полу-
чивших широкое распространение в отечественной
П редисловие редактора перевода 7
практике, а также коммутирующих устройств, пред-
назначенных для переключения телевизионных кана-
лов при использовании совмещенных многодиапазон-
ных антенн.
В целом книга Э. Шпиндлера, охватывающая ши-
рокий круг вопросов по проектированию телевизион-
ных антенн, будет безусловно полезна не только
практикам-радиолюбителям, но и студентам соответ-
ствующих учебных заведений в качестве справочного
материала при выполнении курсовых проектов.
Перевод предисловия к русскому изданию, пре-
дисловия, гл. 1—4, разд. 5.4 и гл. 7 выполнен А. П. Са-
харовым, а гл. 5, 6 и 8 — А. А. Левиным.
В. А. Крицын
Предисловие к русскому изданию
Настоящая книга, вышедшая 1-м изданием на немец-
ком языке в 1968 г., получила широкое распростране-
ние и выдержала уже 11 изданий, причем каждое из
них было доработано с учетом последних технических
достижений. Вышли и переводы на румынский и вен-
герский языки. Довольно значительное количество
экземпляров книги на немецком языке попало в СССР,
о чем я могу судить по многочисленным письмам в
мой адрес от советских граждан, интересующихся
различными вопросами по материалу книги. Поэтому
меня особенно радует, что теперь эту книгу переводят
на русский язык и ее выпускает советское издатель-
ство. Разумеется, и в данном издании представлены
новые технические разработки.
Задачи антенной техники, возникающие при при-
еме передач телевидения и радиовещания, во всех
странах одинаковы и определяются местными усло-
виями. В этом смысле они допускают обобщенные
решения, для применения которых надо обладать не-
ким минимумом знаний. Настоящая книга буд$т спо-
собствовать усвоению этого минимума.
Каждый интересующийся рассматриваемыми здесь
вопросами найдет полезные для себя указания и соот-
ветствующие инструкции. Наряду с тем, что в книге
приводятся сведения о приемных антеннах для при-
ема передач телевидения и ЧМ-радиовещания, в ней
освещаются и проблемы антенной техники в приме-
нении к радиолюбительской связи. Границы отведен-
ных для радиолюбительской связи диапазонов частот
хорошо известны радиолюбителям. В соответствии со
стандартом СССР (МОРТ) для передачи телевизион-
ных программ выделяется в диапазоне метровых волн
Предисловие к русскому изданию
9
12 каналов, обозначаемых от RI до RXII. В диапазоне
дециметровых волн ориентируются на общеевропей-
ский стандарт. Каждый интересующийся читатель хо-
рошо знаком с телевизионной системой, да и в насто-
ящей книге приводятся нужные сведения (хотя для
освоения антенной техники это и не так важно). Для
УКВ ЧМ-радиовещания в СССР в соответствии со
стандартом МОРТ выделен диапазон частот 60—
73 МГц.
Разумеется, применение микроволновых антенн в
каждой стране имеет свои особенности. В СССР на
этот счет действуют специальные обязательные ин-
струкции. В настоящее время интерес к занятиям ра-
диолюбительской связью постоянно растет.
Желаю советским читателям больших успехов при
реализации своих замыслов!
Эберхард Шпиндлер
Предисловие
В настоящей книге все те, кто уже занимается само-
стоятельным изготовлением антенн, и все те, кто еще
собирается этим заняться, смогут найти в полном
объеме сведения, интересующие их и нужные им для
работы. Так как в специальной литературе общие
вопросы антенной техники и теория приемных антенн
изложены достаточно обстоятельно, эта книга в ос-
новном носит прикладной характер: в ней рассматри-
вается изготовление антенн. Она тем самым дополняет
(имеющуюся литературу по антенной технике некото-
рыми специальными разделами. И неподготовленный
читатель, и читатель, обладающий навыками в этой
области, при изучении материала должны сами попро-
бовать изготовить работоспособную антенну или ан-
тенную опору.
Следует отметить, что даже те, кто самостоятельно
изготавливает антенны, не всегда имеют полную яс-
ность по некоторым существенным аспектам констру-
ирования, например по выбору размеров антенн. Часто
оказывается, что недостаточный уровень знаний -спе-
циальных технических положений сводит на нет все
затраченные усилия радиолюбителя при разработке
антенны. Известно, что, когда требуется добиться эф-
фективного приема (особенно там, где он затруднен),
первостепенное значение приобретают правильный вы-
бор размеров антенн и тщательность их изготовления.
Сегодня, по-прежнему, остается абсолютно верным
правило, выработанное еще на заре радиовещания:
хорошая антенна — «наилучший усилитель».
Все данные по антеннам, приведенные в книге, по-
лучены в результате как строгих расчетов, частично
основанных на работах автора, так и основательной
Предисловие
11
экспериментальной отработки. При необходимости их
легко можно перепроверить путем соответствующих
измерений. Все описываемые антенны отвечают совре-
менному уровню антенной техники и обладают высо-
кой эффективностью. По своим возможностям они
полностью эквивалентны промышленным образцам,
а некоторые из антенн по эффективности даже пре-
восходят их.
В зависимости от конкретного исполнения (исполь-
зуемого материала и т. д.) параметры описываемых
здесь антенн будут находиться внутри некоторого ин-
тервала допустимых значений. Автор гарантирует, что
эти параметры лежат в указанном интервале, посколь-
ку при выборе размеров антенн и их испытаниях
применялись самые современные методы.
Промышленное использование описанных в этой
книге антенн не разрешается. Оно допускается только
с разрешения автора. Авторское право охраняется как
внутри страны, так и за рубежом.
Желаю читателям данной книги больших успехов
в практической работе над антеннами. Любые крити-
ческие замечания, направленные на улучшение книги,
будут приняты с благодарностью.
Эберхард Шпиндлер
ВВЕДЕНИЕ
В настоящей книге рассматриваются УКВ-антенны.
УКВ-диапазон подразделяется на два поддиапазона:
первый содержит частоты от 30 до 300 МГц и назы-
вается диапазоном очень высоких частот (VHF), а
второй содержит частоты от 300 до 3000 МГц и назы-
вается диапазоном ультравысоких частот (UHF). Если
от частот перейти к длинам волн, то первый диапа-
зон — это диапазон метровых волн, а второй — диапа-
зон дециметровых волн.
Для звукового радиовещания так же, как и для
любительской радиосвязи, разрешается использовать
только определенные участки этих диапазонов. В по-
мещенном в конце книги приложении приводятся все
необходимые сведения о разрешенных участках.
В противоположность так называемым ненастроенным
(апериодическим) антеннам, которые до сих пор ис-
пользуются в AM-звуковом радиовещании (в диапа-
зонах длинных, средних и коротких волн), в метровом
и дециметровом диапазонах волн применяются так
называемые резонансные антенны.
В технике проектирования приемных антенн.для
диапазонов длинных, средних и коротких волн значи-
тельно меньше проблем, что обусловлено высоким
уровнем приемной техники и наличием передатчиков
с высоким уровнем мощности при высокой плотности
заполнения диапазонов отведенных частот. Напротив,
в диапазонах метровых и дециметровых волн имеется
ряд проблем, которые можно преодолеть только с по-
мощью создания высокоэффективных антенн. Для
достижения наилучшего эффекта при приеме антенны
должны быть настроены точно на те частоты или те
Частотные диапазоны, на которых эти антенны дол-
Введение
13
жны обеспечивать прием. При этом размеры излу-
чающих элементов антенны непосредственно связаны
с требуемой частотой приема. Основным элементом
всех антенн в этом случае является система провод-
ников длиной примерно А/2 (полуволновой диполь).
Буквой Л обозначается рабочая длина волны, которая
выражается через рабочую частоту f следующим об-
разом:
. 300
2, = — .
Подставляя в эту формулу частоту f в МГц, полу-
чаем длину волны А. в м (например, f = 100 МГц;
Х = 3м).
Если антенны содержат несколько излучающих
элементов, то для того, чтобы они обладали требуе-
мыми направленными свойствами, между размерами
их отдельных элементов и размером основного эле-
мента, т. е. величиной Л/2, должно существовать оп-
ределенное соотношение.
В связи с этим следует отметить, что для всех
рассматриваемых здесь антенн характерно свойство
взаимности, т. е. все свойства, относящиеся к пере-
дающим антеннам, в равной степени относятся и к
приемным антеннам. На этом основании антенна бу-
дет рассматриваться или в режиме передачи, или в
режиме приема, причем для пояснения принципа дей-
ствия антенны и определения ее характеристик будет
использоваться тот способ рассуждений, который наи-
более нагляден.
Если об антенне говорят «настроенная антенна»
или «резонансная антенна», то (по крайней мере у
подготовленного читателя) возникает параллель с ко-
лебательным контуром (резонансным контуром). Од*
нако эта параллель пригодна только для качествен*
ного объяснения принципа действия, так как свойства
антенн сильно отличаются от свойств колебательных
контуров, хотя антенны тоже обладают селективно*
стью по отношению к определенным частотам. Подго-
товленному читателю это станет особенно ясно по
прочтении разд. 1.2 и 1.3, где поясняются характера
стики антенн и описыраются их свойства.
14
Введение
Тем не менее в рамках этой книги такие специаль-
ные вопросы не рассматриваются. Те, кто интерес
суется подобными вопросами, могут обратиться к со-
ответствующей литературе. С помощью же настоящей
книги каждый читатель, даже не имея специальных
знаний, а используя приведенные в книге данные, мо-
жет изготовить работоспособную антенну.
Необходимо также отметить, что все приведенные
здесь антенны пригодны для работы только на линей-
ной поляризации. Так как все передающие станции
работают на линейной поляризации, то это и обеспе-
чивает оптимальные условия в режиме приема. Под
линейной поляризацией понимается такая поляриза-
ция, при которой вектор напряженности электричес-
кого поля лежит только в одной плоскости, например
в горизонтальной или в вертикальной. Следовательно,
горизонтальная поляризация отличается от верти-
кальной.,
В соответствии с этим приемная антенна должна
иметь ту же поляризацию, что и передающая станция.
При горизонтальной поляризации излучающие эле-
менты антенны должны быть ориентированы горизон-
тально, а при вертикальной — вертикально. Антенны
круговой поляризации в этой книге не приводятся,
так как их использование ни по затратам, ни по дости-
жимому эффекту абсолютно неоправданно.
Читателям рекомендуется обратить внимание не
только на разделы, в которых приводятся сведения о
собственно антеннах и их характеристиках, но и на
дополнительные разделы, в которых содержатся не-
обходимые дополнительные сведения и некоторые по-
яснения.
В большинстве случаев условия приема, которые
характеризуются параметрами передающих станций,
а именно поляризация антенн, интенсивность приня-
того сигнала и т. д., читателю хорошо известны.
После того, как все необходимые исходные данные
получены, можно с помощью имеющихся в книге таб-
лиц и других материалов выбрать антенну для кон-
кретных условий приема и реализовать ее.
С технической точки зрения совершенно ясно, что
после изготовления антенны могут встретиться неко-
Введение 13
торые отклонения ее параметров от приведенных в
книге, если, например, материал, рекомендованный
для изготовления антенны, заменен другим или ан-
тенна размещена в условиях искаженного принимае-
мого поля и т. п.
В заключение следует напомнить, особенно для
радиолюбителей, что в соответствии с правилом мо-
делирования электромагнитных антенных систем но-
вые размеры при изменении рабочей длины волны
многих из приведенных в книге антенн можно опре-
делить соответствующим пересчетом.
1. ОСНОВЫ АНТЕННОЙ ТЕХНИКИ
1.1. Основополагающие теоретические
соотношения
Антенна представляет собой устройство, которое опре-
деленным образом излучает подведенную к нему вы-
сокочастотную энергию в окружающее пространство
(передающая антенна) или принимает высокочастот-
ную энергию и* направляет ее к приемному устрой-
ству (приемная антенна). Все рассматриваемые ан-
тенны обладают свойством взаимности, т. е. они могут
быть равным образом использованы и как передаю-
щие, и как приемные антенны, причем по определению
они имеют в обоих режимах одинаковые свойства.
В дальнейшем все антенны будут рассматриваться
преимущественно как приемные. Основное отличие пе-
редающих антенн для звукового радиовещания от пе-
редающих антенн для телевидения состоит в их на-
правленности. Передающие антенны для радиовеща-
ния должны обладать свойством всенаправленное™,
т. е. излучать энергию равномерно во всех направ-
лениях. При этом желательно, чтобы антенна фоку-
сировала излучаемую энергию только в вертикальной
плоскости. Однако приемные антенны практически во
всех случаях должны обладать направленностью и в
горизонтальной плоскости. Исключение составляет не-
большая группа антенн общего пользования, пред-
назначенных для приема сигналов звукового радиове-
щания (ЧМ-радиовещания) от большого числа пере-
датчиков, находящихся на различных направлениях
относительно друг друга.
При приеме передач телевидения, а также в слу-
чае любительской радиосвязи направления на пере-
дающие центры известны, и тогда для осуществления
оптимального приема поступающих сигналов прием-
ная антенна должна обладать возможно лучшей нап-
Основы антенной техники 17
равленностью, чтобы сигналы, приходящие с направ-
лений от передающих центров, могли быть хорошо
приняты. Кроме того, приемная антенна должна при-
нимать как можно меньше энергии с других направ-
лений, чтобы уменьшить влияние различного рода
помех, например появление переотраженных изобра-
жений в телевидении, которые искажают основное изо-
бражение, а также исключить прием сигналов «чужих»
передатчиков или других источников помех. При при-
еме сигналов звукового радиовещания встречаются
случаи сильного приема с других направлений, при-
водящего к появлению тональных искажений, и осо-
бенно при стереоприеме, когда возможно появление
«перекрестных искажений» между обоими стереока-
налами, в результате чего стереоэффект исчезает во-
обще. Эти специальные вопросы детально рассматри-
ваются в разд. 1.2 и 1.3.
В принципе любая система проводников, соеди-
ненная ВЧ-кабелем с приемником, в состоянии прини-
мать высокочастотную энергию из приходящего элек-
тромагнитного поля. Из этого факта часто делают
(особенно неспециалисты) поспешный вывод о том,
что не так уж важно специально подбирать размеры
приемных антенн. Однако такое мнение глубоко оши-
бочно. Если применение некоторых антенных систем
и дало определенный результат, то это случайность, а
не закономерность. Антенны же, размеры которых
выбраны правильно и оптимальным образом, исполь-
зуют окружающие физические условия и всегда дают
наилучший эффект. Суть явлений, происходящих при
приеме, можно представить следующим образом. Из-
лучаемое передающей антенной электромагнитное по-
ле распределяется в пространстве в соответствии с ее
диаграммой направленности. На приемной антенне с
правильно выбранными размерами оно создает рас-
пределение тока и напряжения, которые полностью
и определяют антенные характеристики приемной ан-
тенны. Зная распределение тока и напряжения, можно
в свою очередь найти максимальную мощность, кото-
рую отбирает приемная антенна с учетом ее импе-
дансных свойств. При этом важно, что импедансные
свойства антенны определяйся результирующими
18
Глава 1
значениями тока и напряжения в точке питания ан-
теины (место подсоединения кабеля).
Пространственное распределение токов и напря-
жений в антенной системе в первую очередь опреде-
ляет ее диаграмму излучения и все производные от
нее характеристики, такие, как коэффициент усиле-
ния, ширину диаграммы направленности, уровень бо-
ковых лепестков и т. д. Чем больше пространствен-
ный размер антенной системы по сравнению с длиной
волны Л, тем лучше направленное действие антенны
и выше ее коэффициент усиления. Однако если опти-
мальные условия достигнуты, то дальнейшее улучше-
ние этих характеристик невозможно.
В простейшем случае в приемных антеннах реали-
зуется распределение токов и напряжений, свойствен-
ное диполям. Среди различных вариантов исполнения
наиболее широкое распространение получил полувол-
новой диполь (длина диполя примерно равна поло-
вине длины рабочей волны). Если есть желание из-
готовить эффективно излучающую антенну, то целе-
сообразно применять антенные системы, состоящие из
нескольких полуволновых диполей. Расположение
этих диполей не должно быть случайным. Для дости-
жения требуемых характеристик диполи соответствую-
щих размеров следует располагать в определенном
порядке. Антенны, сконструированные таким образом,
эбычно называются дипольными (вибраторными) ан-
теннами. Одним из самых известных типов вибратор-
ных антенн является антенна Уда — Яги (достаточно
часто ее называют просто антенной Яги).
Антенной может служить и плоская проводящая
металлическая поверхность, на которой создано неко-
торое распределение высокочастотных токов и напря-
жений. Такие антенны называются плоскими или плос-
костными антеннами.
Все существующие типы и формы антенн принци-
пиально можно разбить на две группы: с попереч-
ными излучателями и продольными. Эти названия ука-
зывают на то, как ориентирован максимум диаграм-
мы направленности приемной антенны по отношению
к плоскости раскрыва антенны. При поперечном излу-
чении главный максимум ориентирован перпендику-
исновы антенной техники
19
лярно плоскости раскрыва, а при продольном нахо-
дится в плоскости раскрыва.
Теория строгого расчета антенн в рамках этой
книги рассматриваться не будет из-за математичес-
ких трудностей. Здесь следует только отметить, что
методы расчета антенн с поперечным излучением,
состоящих из дискретных одиночных излучателей (то-
чечные источники), основаны на определении распре-
деления поля в апертуре антенны, а методы расчета
антенн с продольным излучением — на представлении
о связанных поверхностных волнах.
1.2. Характеристики антенн
Каждая антенна имеет ряд определенных характе-
ристик, необходимых для оценки ее качества. Следует
отметить, что в различных источниках информации
характеристики антенн определяются неоднозначно,
поэтому в настоящей книге принятым характеристи-
кам будут даны наиболее распространенные опреде-
ления и рассмотрен их смысл. В частности, различия
существуют, например, при оценке коэффициента уси-
ления, уровня боковых лепестков и других парамет-
ров в диапазоне частот по максимальным, минималь-
ным или средним их значениям. Поэтому в дальней-
шем будут отмечаться характерные отличия принятых
определений.
1.2.1. Сопротивление антенны
Сопротивление антенны — это параметр, который ха-
рактеризует ее импедансные свойства в точке питания
(место подсоединения питающего ВЧ-кабеля). Сопро-
тивление антенны не имеет смысла сопротивления в
цепях постоянного тока и его нельзя измерить обыч-
ным прибором, например омметром или каким-либо
другим подобным прибором. Для этого требуется спе-
циальная высокочастотная измерительная аппаратура.
Под сопротивлением антенны понимается отношение
напряжения к току в точке питания антенны. Если не-
которая антенна системы находится в резонансном
20
Глава 1
состоянии, то сопротивление такой антенны не носит
только активный или чисто омический характер, оно
будет комплексной величиной, т. е. будет содержать
наряду с активной составляющей еще и реактивную
(индуктивную или емкостную). В связи с резонанс-
ным характером сопротивление антенны зависит от
частоты; эта зависимость описывается так называемы-
ми частотными характеристиками. Однако для прак-
тики детально знать их совсем не обязательно. По-
этому здесь будут даны только основные номинальные
значения сопротивлений. В большинстве стран при-
няты два номинальных значения: 75 и 300 Ом. Незна-
чительные отклонения, например до 60 и 240 Ом, для
практики совершенно не существенны. Фактические
значения сопротивления антенны находятся внутри
интервала, ограниченного заданными номинальными
значениями. При этом в некоторой полосе частот от-
клонения определяются рассогласованием, которое
можно численно оценить величиной *>
s
или величиной 2)
т
или величиной коэффициента отражения
___ s — 1 I — т
Г ~~ s + 1 1 + т ‘
Величины Пмакс и Пмин представляют собой мак-
симальные и минимальные значения напряжения, ко-
торые устанавливаются в линии, питающей антенну*
при работе антенны в режиме приема или передачи.
Вообще говоря, знать численные значения указан-
ных величин для практики не нужно, так как при пра-
вильном выборе размеров антенны соответствующие
значения всегда реализуются. * S)
U макс
U мин
U мин
Самаке
*> Величина s называется коэффициентом стоячей волны.—
Прим. рсд.
S) Величина т называется коэффициентом бегущей волны.—
Прим. рсд.
Основы антенной техники
21
1.2.2. Диаграмма направленности
Приемная антенна, вороще говоря, принимает с раз-
личных направлений энергию разной величины. Гра-
фически это изображается в виде характеристики из-
лучения антенны, или ее диаграммы направленности.
Диаграмма направленности чаще всего дается в по-
лярной системе координат. При этом на график на-,
носится величина принятой мощности (напряженно-
сти) в зависимости от углов прихода падающего на
приемную антенну электромагнитного поля. Эта ха-
рактеристика нормируется к единице. На график на-
носят значения напряженности (мощности) Ua, отне-
сенные к величине максимальной напряженности
(мощности) в антенне Ua макс, возникающей в ней при
приходе энергии с так называемого главного направ-
ления приема. Наибольшее значение отношения при-
нимается за единицу и соответствует началу отсчета
углов 0°. В технике приемных антенн для оценки ха-
рактеристики направленности достаточно двух диа-
грамм в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
На рис. 1.1 показана диаграмма направленности ди-
польной антенны в Я-плоскости.
Для характеристики поляризационных свойств ан-
тенны используются Е-диаграмма и Я-диаграмма.
Я-диаграмма дипольной антенны отвечает плоскости,
совпадающей с плоскостью антенны, а Я-диаграмма —
плоскости, перпендикулярной плоскости антенны. На-
пример, если поляризация антенны горизонтальная, то
Я-диаграмма совпадает с горизонтальной плоскостью,
а //-диаграмма — с вертикальной. И наоборот, при
использовании вертикальной поляризации расположе-
ние указанных диаграмм соответственно меняется.
Если углу а в соответствующих плоскостях присвоить
индекс Е или Н, то диаграмма излучения антенны в
каждой из этих плоскостей будет выражаться в сле-
дующем виде:
— = f(a£) (Я-диаграмма),
“а макс
7т—— = f (ая) (Я-диаграмма).
иа макс
22
Глава 1
Рис. 1.1.
пости)
Характеристика направленности (диаграмма направлен-
77 —— = f(aE)
и а макс '
антенны в Е-плоскости (Е-диаграмма) и ее параметры. Ua макс —
максимальное значение напряженности при осе == 0° (Ео);
Еп макс — максимальное значение уровня бокового лепестка с
номером п\ (/iso — напряженность при а в = 180°; аво— поло-
жение нуля (при ад = 90е); адо.т— угловая ширина диаграммы
направленности (ширина по половинной мощности).
В этих формулах величина
Уд
Uа макс
представляет собой нормированное напряжение, из-
меренное в точке питания антенны и соответствующее
текущему значению угла ад в Е-плоскости при усло-
вии, что при каждом значении угла ад антенна облу-
чается полем равной интенсивности. Другие обозна-
чения, показанные на рис. 1.1, поясняются в следую-
щих разделах.
Основы антенной техники
23
1.2.3. Усиление
Усиление приемной антенны G определяется отноше-
нием мощности Ра, принятой этой антенной, к мощ-
ности, которая была бы принята полуволновым дипо-
лем PN, если бы обе антенны находились в равно-
мерном электромагнитном поле, облучающем эти
антенны с главного направления:
Усиление больше1- пягтктл задается в логарифмичес-
кой шкале (дБ):
G=101g-^- дБ,
N
ИЛИ
G = 2Ulg-^-AB.
N
При этом Uа — напряжение на антенне, a Un — на-
пряжение на диполе (полуволновом диполе). Послед-
нее соотношение используется только при одинаковых
сопротивлениях на входе обеих антенн.
Упомянем еще о том, что усиление антенны свя-
зано с диаграммой направленности. Например, ан-
тенна принимает тем больше энергии с главного на-
правления, чем меньше она получает ее со всех дру-
гих направлений.
1.2.4. Передне-заднее отношение (ПЗО)’>
Передне-заднее отношение (ПЗО) характеризует мел
ру направленности антенны для углов
а = 0° и а=180°.
ПЗО представляет собой отношение напряжений, воз-
никающих на входе антенны при облучении ее с этих
направлений.
’> Его называют коэффициентом обратного излучения ан-
тенны, — Прим, ред.
24
Глава 1
Таким образом получаем
ПЗО = -7т^—.
<>180
Величина ПЗО часто дается в логарифмическом мае*
штабе:
ПЗО = 201g4г~ ДБ.
На определение величины ПЗО надо обращать особое
внимание, так как в различных источниках она опре-
деляется по-разному. В отличие от приведенного оп-
ределения ПЗО часто определяют как отношение на-
пряжения, возникающего на входе антеннй при облу-
чении ее с главного направления, к среднему
напряжению, возникающему в антенне при ее облу-
чении в угловой области от 90 до 270°. Однако при
таком определении ПЗО пользователь не получает
требуемой информации о конкретной величине этого
отношения при некоторых определенных углах. В про-
тивоположность этому приведенное определение имеет
более точный смысл: оно относится только к направ-
лениям 0 и 180°. Понятие ПЗО целесообразно допол-
нить заданием точной диаграммы направленности,
включая уровень бокового излучения во всем угло-
вом секторе.
1.2.5. Ширина диаграммы направленности
Понятие главного направления приема связано с по-
нятием главного лепестка диаграммы направленности
антенны. Для характеристики главного лепестка ис-
пользуется понятие ширины диаграммы направлен-
ности. Под шириной диаграммы направленности пони-
мается ширина углового сектора, на границах
которого уровни нормированной диаграммы направ-
ленности по напряжению падают до величины 1/д/2.
Ширина диаграммы направленности может относиться
к диаграммам в плоскости и в Д-плоскости, или. в
горизонтальной и вертикальной плоскостях в соответ-
ствии с обозначениями, приведенными в разд. 1.2.2.
Основы антенной техники
25
Для определенности угловому сектору : можно
приписать индекс 0,7:
(-^=- « 0,7), например а0>7.
Часто также ширину диаграммы направленности на-
зывают шириной диаграммы по половинной мощ-
ности.
1.2.6. Ослабление уровня боковых лепестков
Под ослаблением уровня боковых лепестков пони-
мается логарифмическое отношение максимального
значения напряжения в главном лепестке диаграммы
направленности (а = 0) к максимальному значению
напряжения в соответствующем боковом лепестке:
Необходимо также еще и указывать значение угла,
при котором имеет место максимум этого бокового
лепестка.
1.2.7. Положение нулей
Под положением нулей понимается положение точек
диаграммы направленности, в которых имеют место ее
нулевые значения. Соответствующие угловые значения
обозначаются индексом 0, например, cto.
1.2.8. Ширина полосы пропускания
Все вышеназванные характеристики зависят от часто-
ты в том смысле, что они определяются только на
одной какой-либо частоте, которая оговаривается в
каждом конкретном случае. При больших вариациях
значений характеристик в общем случае целесообраз-
но задавать их максимальные и минимальные значе-
ния, между которыми и будут заключаться фактичес-
кие величины. При незначительных вариациях доста-
точно указать только средние их значения. При
26
Глава 1
задании диаграммы направленности обязательно
нужно указывать частоту, на которой она форми-
руется.
Полосу пропускания антенны нельзя определять
(как это принято в технике усилителей или теории
колебательных контуров) с помощью понятия спада
характеристики до уровня 3 дБ. В зависимости от
назначения антенны для определенной полосы пропус-
кания используются одна или несколько из выше-
названных характеристик. Ими могут быть, напри-
мер, вид частотной характеристики входного сопротив-
ления антенны, величина передне-заднего отношения
или величина усиления. Однако в большинстве слу-
чаев зависимость усиления от частоты настолько сла-
бая, что ею вполне можно пренебречь, а особое в№
мание должно быть уделено вопросу рассогласования
антенны, т. е. частотной характеристике ее входного
сопротивления.
Задавать полосу пропускания антенн, используя
понятие об уменьшении усиления антенны на 3 дБ,
не принято, поскольку частотная характеристика уси-
ления подчиняется особой закономерности, которая
будет более подробно рассмотрена в следующем
разделе.
1.3. Свойства антенн
Свойства антенн целесообразно оценивать с помощью
характеристик, рассмотренных в предыдущем разде-
ле. Кроме свойств, присущих каждой антенне, имеется
еще ряд свойств, которые характерны для определен-
ных типов антенн. Такие антенны будут описаны в
разд. 1.4.
Сигналы передатчика, будь то сигналы телеви-
дения или звукового радиовещания, распространяются
от передающей антенны в соответствии с ее диаграм-
мой направленности. Они достигают приемной антен-
ны, вообще говоря, по прямолинейному пути. Нс так
происходит только в том случае, когда между пере-
дающей и приемной антеннами существует прямая
видимость, а эта ситуация встречается крайне редко.
Основы антенной техники
27
Обычно характер распространения сигнала между
передающей и приемной антеннами определяется дру-
гими факторами. Однако в рамках этой книги они по-,
дробно рассматриваться не будут.
При всех условиях приема имеет место одно ха-
рактерное явление. Как уже упоминалось, сигнал пе-
редатчика достигает приемной антенны наикратчай-
шим путем (прямой сигнал). Но он распространяется
еще и по многим другим направлениям. При этом
может оказаться, что некоторая часть излученной пе-
редатчиком энергии отразится от встречающихся пре-
пятствий. Такими препятствиями могут явиться, на-
пример, горы, скалы, здания, стальные конструкции,
промышленные сооружения и т. д. Сигнал, распрост-
раняющийся в некотором, отличном от основного,
направлении, попадая на препятствие такого рода,
отражается от него и после этого тоже может достичь
приемной антенны, будучи вторым принятым сигна-
лом. Этот второй сигнал называется отраженным.
Разумеется, что таких отраженных сигналов может
оказаться несколько. Эти сигналы, являясь помехами
прямому сигналу, могут значительно ухудшить прием,
а в некоторых случаях даже сделать прием невозмож-
ным. При приеме телевизионных сигналов такие по-
мехи проявляются как двойное или многократное
изображение (повторные изображения). При приеме
сигналов цветного телевидения отражения оказывают
еще более вредное влияние, так как кроме повторных
изображений они создают и цветовые искажения. При
звуковом ЧМ-радиовещании отражения вызывают по-
вышение уровня нелинейных шумов передачи, а при
ЧМ-стсреорадиоприеме дополнительно появляются так
называемые перекрестные искажения между стерео-
каналами, из-за чего происходит значительное ухуд-
шение стереоэффекта. Чтобы свести упомянутые по-
мехи к минимуму или исключить их совсем, приемные
антенны должны обладать определенными свойства-
ми. Общим здесь является то, что приемная антенна
должна принимать максимум энергии с некоторого
определенного направления (главное направление
приема). Это главное направление приема ориенти-
руется на прямой сигнал, т. е. на передатчик. Со
28
Глава 1
всех других направлений приемная антенна, по воз-
ыожности, не должна принимать энергию. Из физи-
ческих законов следует, что в полной мере осущест-
вить это нельзя. На практике основная часть энергии
принимается из определенного углового сектора. Этот
угловой сектор называется главным лепестком диа-
граммы направленности антенны. Его существенной
характеристикой является угловая ширина. Для обес-
печения высококачественного приема нужно, чтобы
угловая ширина диаграммы направленности антенны
была бы как можно меньше. Соответственно и спад
уровня боковых лепестков диаграммы направлен-
ности, т. е. передне-заднее отношение антенны, дол-
жен быть как можно больше. Практически выполнить
эти требования весьма затруднительно, так как узкий
главный лепесток и соответственно малая ширина,
диаграммы направленности (как и малый уровень бо-
ковых лепестков, и большое передне-заднее отноше-
ние) присущи только очень большим антеннам. Речь
идет об относительных размерах антенны, т. е. об от-
ношении ее физического размера к длине рабочей
волны, ибо мерой, характеризующей свойства антен-
ны, является именно отношение ее размера (по раз-
пичным пространственным направлениям) к длине
рабочей волны. Особенно это относится к сравни-
гелыю низким частотам метрового диапазона волн,
гак как именно в данном диапазоне труднее всего
реализовать высококачественную антенну требуемых
размеров. На практике же следует применять только
гакие антенны, которые при минимально возможной
дешевизне изготовления обеспечивают вполне высоко-
качественный прием.
Характеристики люоой антенны, как уже гово-
рилось, обладают частотной зависимостью. Эта час-
тотная зависимость различна для различных типов
антенн. Однако поведение некоторых зависимостей
достаточно сходно. К примеру, угловая ширина глав-
ного лепестка диаграммы направленности антенны с
увеличением частоты уменьшается, вследствие чего
растет ее усиление. Боковые лепестки с увеличением
частоты располагаются чаще, а их максимумы стано-
вятся больше. Изменения же передне-заднего отноше-
Основы антенной техники
29
ния с увеличением частоты не имеют четкой законе*
мерности.
Важнейшим параметром антенны является ее уси*
пение. О функциональной связи между усилением и
шириной главного лепестка диаграммы направленно-
сти уже говорилось. Помимо этого на величину уси*
пения влияют величина и количество боковых лепест-
ков и величина передне-заднего отношения. Следова-
тельно, если диаграмма направленности антенны,
Рис. 1.2. Зависимость усиления антенн G от частоты (частотная
характеристика) и расположение рабочих полос пропускания.
Область а — узкополосный режим работы (одноканальная ан-
тенна); область b — широкополосный режим работы (соседние
каналы); область с — широкополосный режим работы (несколь-
ко соседних каналов или полная полоса).
содержит малое количество боковых лепестков незна-
чительной величины, а величина передне-заднего от-
ношения достаточно высока, то такая антенна имеет
высокое усиление.
Даже такое качественное рассмотрение характера
взаимозависимостей, существующих между различ-
ными параметрами антенн, позволяет сделать вывод
о том, что для практических целей достаточно задать
только величину усиления антенны, поскольку, напри-
мер, наличие у антенны других положительных свойств
связано в первую очередь с наличием у нее высокого
усиления.
На рис. 1.2 показана типовая зависимость усиле-
ния антенны от частоты для приемных антенн общего
30
Глава 1
назначения. Из рисунка видно, что с ростом частоты
усиление растет почти линейно, а после достижения
максимума резко падает. По своему виду такая типо-
вая зависимость существенно отличается от резонанс-
ной. Как будет показано дальше, с учетом такого ха-
рактера частотной зависимости нецелесообразно опре-
делять полосу пропускания антенны на основе понятия
о' спаде этой характеристики до 3 дБ, а для широко-
полосных антенн это вообще неприемлемо. В зависи-
мости от того, для какой цели планируют использо-
вать приемную антенну, берут в расчет тот или иной
участок этой частотной характеристики. Так назы-
ваемые канальные антенны, используемые для приема
только одного передатчика одного частотного канала,'
располагаются в области а этой частотной характери-
стики. В этом случае стремятся получить максимально
возможное усиление. Если предполагается принимать
несколько передатчиков, работающих в соседних кана-
лах, то используют область b и обеспечивают тем са-
мым примерно одинаковые свойства для всех вариан-
тов приема. Область с используется в широкополосных
антеннах '(суперширокополосных или многополосных
антеннах). При этом характер типовой частотной ха-
рактеристики более полно соответствует практическим
требованиям. Если предполагается обеспечивать при-
ем нескольких передатчиков примерно равной мощ-
ности, находящихся примерно на одном удалении, но
работающих на различных программах, то на качест-
ве приема скажется только различие в их рабочих
частотах. С ростом частоты растет и пространствен-
ное затухание сигнала при распространении высоко-
частотной энергии от передающей антенны до прием-
ной, затухание в ВЧ-кабеле или питающем фидере,
протянутом по мачте антенны, также как и затухание
во всех других элементах приемного тракта (фильт-
рах, переходниках, симметрирующих устройствах).
С ростом частоты также растут и собственные шумы
приемного устройства (как в ламповом, так и в тран-
зисторном исполнении). Качество же приема опреде-
ляется величиной отношения мощности полезного сиг-
нала к мощности мешающего сигнала.
Основы антенной техники
31
Если величина этого отношения недостаточна, то
при приеме звука возникают шумовые помехи, а при
приеме изображения на экране появляются помехи
типа «дрожание» или «снег». Изменения величины
затухания и значения коэффициента шума, которые
имеют место с ростом частоты, также ухудшают ка->
чество приема. Чтобы добиться на всех каналах или
во всем диапазоне частот приема одинаково хорошего
качества, надо принять меры к выравниванию возрас-
тающих с ростом частоты ухудшений качества приема.
Это можно сделать при правильном выборе размеров
антенны. Правильный выбор размеров антепны дол-
жен обеспечить требуемый ход зависимости усиления
от частоты. При этом выравнивание усиления обес-
печивается за счет получения допустимого уровня уси-
ления при переходе от низких частот к высоким. Это
основное положение соблюдается для всех приведен-
ных в настоящей книге антенн, поэтому в каждом
отдельном случае в зависимости от условий примене-
ния подбирается наиболее пригодная антенна. В пре-
делах заданной полосы частот зависимость усиления
от частоты можно скорректировать. На рис. 1.3 пока-
заны скорректированные тремя принципиально воз-
можными методами частотные характеристики, исход-
Рис. 1.3. а — частотная харак-
теристика узкополосной антен-
ны (одноканальная антенна);
б — частотная характеристика
антенны для приема группы
каналов (широкополосная ан-
тенна); в—частотная харак-
теристика широкополосной ан-
тенны (широкополосная или
многополосная антенна).
ОМГи,
<Ъ
32
Глава 1
ной для которых послужила частотная характеристи-
ка, показанная на рис. 1.2. На рис. 1.3, а показан
случай, когда рабочая полоса частот антенны совпа-
дает с рабочей полосой частот а на рис. 1.2. При
ётом типовая зависимость усиления от частоты (штри-
ховая линия) полностью не реализуется, а принима-
ются дополнительные меры (главным образом путем
подбора импеданса связи) для того, чтобы использо-
вать только подобласть а. Такие антенны чаще всего
называются одноканальными.
На рис, 1.3,6 показана зависимость усиления от
частоты, которую должна иметь антенна, работающая
в режиме приема группы каналов. Такая характерис-
тика получается в результате подбора величины им-
педанса связи. Наконец, на рис. 1.3, в показана час-
тотная характеристика широкополосной антенны.
В принципе частотная характеристика усиления,
обозначенная штриховой линией, относится ко всем
антеннам. В этом смысле она характеризует собствен-
ное усиление антенн. Если же говорить о принятом
на практике понятии «усиление антенны», то оно отно-
сится ко всему антенному устройству и реализуется
.фактически именно этим устройством. Частотные ха-
рактеристики, представленные на рис. 1.3, б и в, имеют
как раз характер, требуемый для качественного при-
ема в широкой полосе частот. Спрашивается, почему
же эти характеристики в принципе не реализуются в
практических антеннах? Дело все в том, что при из-
готовлении так называемой системы питания, которая
состоит из антенного фидера и элементов связи, тре-
буются достаточно большие затраты.
Выбор размеров антенны, при которых реализуется
частотная характеристика, показанная на рис. 1.3, в,
в каждом случае оптимален, поскольку такая харак-
теристика охватывает все случаи применения антенн,
встречающиеся на практике. Поэтому в настоящей
книге этот метод будет широко использоваться.
Йа рис. 1.4 приведены частотные характеристики
реальных антенн. Размеры выбраны так, чтобы рабо-
чая полоса частот соответствовала ширине полосы
отдельного канала или группы соседних каналов. Ве-
личина усиления антенн близка к максимальной, что
Основы антенной техники
33
обеспечивает реализацию наилучших качеств антенн.
В областях аь а2, а3 и т. д. эти антенны обладают
свойствами одноканальных антенн, т. е. их характе-
ристики оптимальны. Области &ь Ь2, Ь3 и т. д. и,
конечно, область с — это области, относящиеся к груп-
пам каналов. Область частот с3 на рис. 1.4 соответ-
ствует рабочей полосе широкополосных антенн. Опти-
мальные значения характеристик достигаются на верх-
них точках каждой рабочей полосы частот.
Рис. 1.4. Частотные характеристики универсальных антенн с
оптимальными параметрами для различных применений, fli, az, а3
и т. д. — узкополосное (одноканальное) применение; bi, b2, Ь3
и т.д. — многоканальное применение; (ci), (сг), сз и т. д. — ши-
рокополосное применение.
В заключение сделаем еще одно замечание отно-
сительно импедансных свойств антенн. Понятие им-
педанса уже было рассмотрено в разд. 1.2. Поскольку
в различных странах применяются разные номиналь-
ные значения входного сопротивления антенн, размеры
всех приведенных в настоящей книге антенн выбраны
такими, чтобы их входное сопротивление составляло
некоторое среднее значение из имеющихся номиналов,
а именно примерно 270 Ом. В этом случае антенны
могут без ограничений использоваться с системами,
имеющими волновое сопротивление от 240 Ом до
300 Ом. Различие настолько незначительно, что на
Практике оно совершенно неощутимо. При этом систе-
мы с волновым сопротивлением от 240 до 300 Ом
могут использоваться с так называемыми симмет-
ричными фидерными линиями (ленточные линии, двух-
2 Э. Шпиндлер
34
Глава 1
проводные линии). Переход на несимметричные фидер-
ные линии (коаксиальный кабель) с помощью приве-
денных в гл. 6 трансформаторов и симметрирующих
устройств не представляет каких-либо трудностей.
Для перехода на распространенные в различных
странах несимметричные системы с волновым сопро-
тивлением от 60 до 75 Ом имеется очень простой пе-
реходник. Как для симметричных, так и для несим-
метричных систем практически неощутимо такое раз-
личие в сопротивлениях
1.4. Основные типы антенн
Все типы антенн фактически являются различными
модификациями полуволнового диполя, в советской
а г«я/2
I о о—....... —
F F
60-75 Ом
5 н 1^/2
Рис. 1.5. Базисные элементы
антенн, с — прямой (полувол-
новой) вибратор; б—петлевой
вибоатоо.
240-300 Ом
литературе обычно называемого полуволновым вибра-
тором, или различными комбинациями таких вибрато-
ров (рис. 1.5). Собственно такой вибратор удовлетво-
ряет лишь скромным элементарным требованиям.
Если дополнить такой элемент плоским экраном и
направляющей структурой, то это благоприятно ска-
жется на улучшении параметров антенны.
Помимо эффективно излучающих антенн сущест-
вуют еще так называемые вспомогательные антенны,
которые в некоторых условиях обеспечивают удовлет-
ворительное качество приема. В основном это корпус-
ные антенны (антенны, встроенные в корпус прием-
ного устройства), комнатные, чердачные и наружные
антенны, размещаемые на окнах или балконах (по
этому вопросу см. разд. 4,4).
Основы антенной техника
35
Корпусные и комнатные антенны в принципе це*
лесообразно использовать только тогда, когда интен*
сивность поля в комнате достаточна, а мешающие
отражения незначительны. Однако качество приема
на эти антенны в значительной мере зависит от окру-
жающей обстановки и может меняться, например,
при хождении по комнате людей. Чердачные антенны
и антенны, размещаемые на окнах или балконах,
обеспечивают лучшее качество приема по сравнению
с тем, которое имеет место при приеме на комнатные
антенны, и могут применяться и при приеме сигналов
удаленного передатчика. К вспомогательным антен-
нам относят, кроме того, так называемые укорочен-
ные антенны, которые в особенности целесообразно
использовать в метровом диапазоне, так как именно
в этом диапазоне требуемые размеры антенн относи?
тельно велики. Укороченные элементы этих антенн
настраиваются в резонанс электрическим путем с по-
мощью катушек, фильтрующих схем и т. д. Однако
качество и параметры таких антенн существенно ху-
же, чем качество и параметры базовых полуволновых
элементов.
Если же требования к качеству и параметрам ан<
тенн высоки, то надо использовать антенны высокого
качества и устанавливать их как можно выше. Антен-
ны этого рода делятся на поперечные и продольные,
различие между которыми уже было разъяснено в
разд. 1.1. Выбирая соответствующую антенну из этих
двух основных групп, следует учитывать как стои-
мость ее изготовления, так и соответствие парамет-
ров каждой из этих групп антенн требуемым. Попе-
речные антенны целесообразно применять там, где в
месте расположения антенны распределение интен-
сивности поля в плоскости, перпендикулярной направ-
лению приема, относительно равномерно. Характер
распределения интенсивности поля в направлении рас-
пространения существенного значения не имеет. Ра-
зумеется, нецелесообразно применять антенны этого
рода в горной местности и в индустриальном районе.
Продольные излучатели обладают достаточно хо-
рошими параметрами и могут применяться при лю-
бых условиях приема. Если параметры антенн схожи,
2*
36 Глава 1
то замену антенны одного типа на антенну другого
Производить нецелесообразно.
Неравномерность распределения интенсивности
поля в месте приема проявляется в зависимости вели-
чины входного напряжения или качества приема от
расположения антенны. Если качество приема меняется
при изменении высоты подъема антенны или при сме-
щении антенны вдоль направления приема или в сто*
рону от него, то это указывает на неравномерность
распределения интенсивности поля в этом месте. Это
явление связано главным образом с появлением ме-
шающих отражений. Наиболее подходящее место для
установки антенны в этих случаях находится путем
проб. Даже незначительные изменения в расположе-
нии антенны часто могут значительно улучшить осо-
бенно в высокочастотной части диапазона качество
приема. В низкочастотной части диапазона места на-
илучшего и наихудшего приема дальше отстоят друг
от друга. Это справедливо для всех типов антенн.
1.4.1. Поперечные излучатели
Вибраторные антенны в качестве поперечных
излучателей
Эти антенны (рис. 1.6) состоят из базисных полувол-
новых элементов. В каждом этаже антенны имеется
два полуволновых элемента, к которым подключается
питающая фидерная линия (активные элементы). Эти
два полуволновых элемента образуют совместно один
полноволновый вибратор. В каждом этаже антенны
имеется, кроме того, два дополнительных полуволно-
вых вибратора, которые не присоединены к питающе-
му фидеру,— так называемые рефлекторы. Как пока-
зано на рис. 1.6, при креплении на опоре эти рефлек-
торы изолируются и отделяются от нее. Полотно
антенны можно легко увеличить, добавляя такие же
этажи.
Поперечные излучатели нашли широкое примене-
ние, особенно на начальном этапе освоения метрово-
го диапазона волн, из-за относительной простоты оп-
ределения необходимых размеров, особенно в III диа-
Основы антенной техники
37
пазоне. В нижней части метрового диапазона их раз-
меры оказываются слишком велики. Такая антенна,
не обладая фокусирующим свойством в горизонталь-
ном направлении, напротив, хорошо фокусирует энер-
гию в вертикальной плоскости, благодаря чему ока-
зывается возможным исключить помехи, создаваемые
Рис. 1.6. 16 -элементная
антенна с поперечным
излучением дли высоко-
частотной области диа-
пазона метровых волн
(Bill). Стрелка показы-
вает направление на пе-
редающую станцию.
системами зажигания автомобилей. Отрицательные
качества такой антенны проявляются в том случае,
если распределение интенсивности поля в вертикаль-
ной плоскости в месте расположения антенны неравно-
мерно. В этом случае, если, например, в месте распо-
ложения нижних элементов интенсивность поля не-
значительна, то энергия, принятая верхними элемен-
тами, вновь переизлучнтся в пространство нижними
элементами. При этом на приемник поступит меньше
энергии, чем могло бы поступить при равномерном
распределении интенсивности поля в месте располо-
жения антенны. Характер частотной зависимости уси-
ления подчиняется общему закону. Однако передне-
заднее отношение по сравнению с антеннами другого
типа имеет сильную частотную зависимость. Такие
.антенны трудоемки в изготовлении и имеют широкую^
33
Гласа 1
диаграмму направленности в горизонтальной плоско-*
сти, поэтому дальнейшее их развитие для антенной
техники оказалось нецелесообразным.
Плоские антенны (антенны с сеточным экраном)
Эти антенны (рис. 1.7) состоят из активных волновых
вибраторов. При соответствующей величине отра-
Рис. 1.7. Антенна с сеточ-
ным экраном и четырьмя
волновыми вибраторами
(4 этажа), выполненными в
виде двойного V-образного
вибратора, для диапазона
дециметровых волн,
жающего экрана такие антенны имеют высокое пе-
редне-заднее отношение с равномерной частотной за-
висимостью. Другие качества таких антенн совпа-
дают с качествами антенн, описанных в предыдущем
разделе. Отражающий экран выполняется большей
частью из металлической (проволочной) сетки (см. об
этом разд. 4.2.2.2). Минимально возможные размеры
антенны определяются размерами волнового вибра-
Основы антенной техники
39
тора. Число используемых активных волновых вибра-
торов ограничивается только практическими сообра-
жениями. Основным преимуществом этих антенн яв-
ляется их широкополосность, однако остальные каче-
ства хуже, чем у антенн Яги. Поскольку изготовление
подобных антенн является относительно сложным де-
лом, для самостоятельного изготовления их нужна
квалифицированная помощь. Если вдоль направления
распространения имеется очень сильная неравномер-
ность в распределении интенсивности поля, то при-
менение такой антенны в определенных условиях мо-
жет оказаться полезным, например, когда при очень
плохом качестве приема не удается добиться улуч-
шения даже с очень длинной антенной Яги.
Антенны с уголковым рефлектором
Антенны этого типа ’(рис. 1.8) являются плоскими
антеннами с отражательным экраном уголковой фор-
Рис. 1.8. Антенна с
уголковым отражателем.
Стрелка показывает на-
правление на передаю-
щую станцию. А — виб-
ратор; В — отражающий
экран.
мы (см. об этом в разд. 4.2.2.1). В метровом диапазо-
не их значение невелико из-за того, что в этом диапа-
зоне их размеры относительно велики. Такие антенны
целесообразно применять в дециметровом диапазоне
волн. В совокупности с волновым вибратором они
обладают широкополосностью, как и соответствующие
антенны с сеточным экраном.
40
Глава I
Антенны с параболическим отражателем
Из плоских антенн наилучшими излучающими свой-
ствами обладают параболические отражатели. Отра-
жатель имеет форму чаши. Однако для достижения
высоких характеристик с помощью таких антенн их
Рис. 1.9. Параболическая антенна дальнего высокочастотного
приема на мачте головной станции.
(основы антенной техники
41
диаметр раскрыва должен составлять несколько длин
волн. По этой причине применение параболических
антенн в метровом и дециметровом диапазоне весьма
проблематично. При реализации таких антенн прихо-
дится преодолевать как конструктивные, так и меха-
нические трудности. Поэтому заняться их изготовле-
нием для приема телевидения рекомендуется только
тогда, когда, например, требуется, чтобы антенна
имела усиление в диапазоне дециметровых волн бо-
лее 20 дБ. Эффективность излучения такой антенны
и особенно ее усиление могут достигать очень боль-
ших значений. Однако при сооружении антенных уста-
новок частного пользования такие антенны исполь-
зуют очень редко (дополнительные сведения см. в
разд. 4.3 и на рис. 1.9).
1.4.2. Продольные излучатели
Продольные излучатели делятся на две большие груп-
пы антенн. К первой группе относятся антенны, по-
строенные из полуволновых вибраторов, а ко вто-
рой — антенны с направляющей структурой из излу-
чающих элементов иного типа или вибраторов других
размеров. Далее группу вибраторных антенн продоль-
ного излучения разделяют на вибраторные антенны
типа «волновой канал», в которых связь между вибра-
торами осуществляется главным образом через про-
странство, и на так называемые вибраторные антенны
с принудительным питанием, в которых все вибрато-
ры соединены общей линией.
Антенны Яги (антенны типа «волновой канал»)
Простейшая антенна состоит из двух элементов, а
именно из активного вибратора и рефлектора, кото-
рый связан с вибратором через пространство. Кроме
того, перед активным вибратором можно разместить
один или несколько так называемых директоров. Уве-
личивать число рефлекторов имеет смысл только
в многоэтажной антенне или при создании отражаю-
щего экрана. Директоры предназначены, попросту
говоря, для фокусировки прошедшего от передатчику
42
Глава I
Рис. 1.10. а — зона возбуждения (активная система излучения);
b — переходная зона; с — область волнового канала (направ-
ляющая структура, ряд директоров). Стрелка показывает на-
правление на передающую станцию; FF— точки питания фи-
дерной линии.
сигнала и концентрации его (повышении усиления)
на активном вибраторе. Назначение рефлекторов или
отражающего экрана заключается в том, чтобы воз-
вращать энергию, прошедшую мимо активного вибра-
тора, к нему обратно и тем самым улучшать харак-
теристики антенны. Разумеется, сущность происходя-
щих явлений в антенне сложнее.
В каждой антенне типа «антенна Уда — Яги» мож-
но указать три принципиально различные зоны, пока-
занные на рис. 1.10, которые всегда имеются в антен-
не с продольным излучением типа «волновой канал».
Область возбуждения определяет широкополосность
антенны, а область волнового канала — излучающие
свойства (диаграмму излучения, усиление и частотную
характеристику). Переходная зона связывает две ос-
новные зоны оптимальным образом и практически не
оказывает влияния на импеданс и излучающие свой-
ства антенны. Система возбуждения может также охва-
тить и соседние директоры.
В этом случае при определенной связи (неболь-
шие расстояния от активного вибратора и соответ-
ствующая резонансная длина) происходит компенсация
частотной зависимости импедансной характеристики.
Основы антенной техники
43
Мнение о том, что многоэлементная антенна Яги имеет
очень низкоомное входное сопротивление и обладает
ничтожной полосой пропускания, вообще говоря,
ошибочно. Это мнение справедливо в некоторых спе-
циальных случаях.
В простейших антеннах Яги в качестве активного
излучателя применяется так называемый петлевой
вибратор *>.. Это позволяет получить входное сопро-
тивление всей антенны Яги близким к номинальному
значению в пределах от 240 до 300 Ом. Для получения
нижнего номинального значения импеданса, например
вблизи номиналов от 60 до 75 Ом, применяют прямой
полуволновый вибратор. Разумеется, между всеми
элементами возникает прямая и обратная связь. Од-
нако соответствующим выбором размеров можно до-
биться того, чтобы входное сопротивление активного
элемента оставалось примерно постоянным и равным
номинальному значению и тогда, когда этот элемент
является элементом конструкции антенны Яги. В ши-
рокополосных антеннах в зависимости от требований
соседний с активным вибратором элемент (или не-
сколько таких элементов) будет значительно отли-
чаться по длине от других директоров. При этом он
может быть самым коротким элементом (компенса-
ционные директоры). Элементы переходной зоны мо-
гут, в равной мере как и элементы зоны волнового
канала, иметь различные размеры (например, посте-
пенное изменение длины элемента, постепенное изме-
нение расстояния между элементами). Но эффект от
таких усложнений по сравнению с тем, что дают ан-
тенны с директорами одинаковой длины, расположен-
ными на равных расстояниях друг от друга, не так
уж заметен. Оптимальные значения параметров мож-
но получить и при упрощенном выборе размеров эле-
ментов. Известные специальные конструкции антенн,
например показанные на рис. 1.1 встроятся не на осно-
ве какого-нибудь одного базисного излучателя, а пред-
ставляют собой комбинацию нескольких отдельных
*> Петлевой или шлейф-вибратор был предложен советский
ученым А. А. Пистолькорсом в 1936 г. (см; книгу: Пистоль-
корс А. А., Антенны, Связьиздат, 1947). — Прим. ред.
М
Глава 1
Рис. 1.11. Модифицированные широкополосные (многополос-
ные) антенны Яги. Активный вибратор, элементы переходной
воны и зоны волнового канала имеют Х-образную форму. Пе-
ред активным вибратором расположены дополнительные ком-
пенсационные полуволновые вибраторы, а — 23 элемента; б —
91 элемент.
антенн, причем связь между отдельными составляю-
щими элементами такой антенны осуществляется
в основном через пространство.
Наряду С уже упомянутыми Простыми алшвпыми
вибраторами в качестве возбудителей применяются
также и системы возбуждения с так называемыми
компенсационными директорами, которые обладают,
значительной широкополосностью (рис. 1.12).
Особого внимания заслуживают также антенны
Яги с логопериодическпми системами возбуждения
(рис. 1.13) (см. также разд. 4.2.1.2.2).
Дополнительная возможность усовершенствования
широкополосных антенн связана с использованием в
антеннах Яги систем возбуждения из волновых виб-
раторов. Такие антенны особенно просты в изготовле-
нии и к тому же обладают достаточно хорошими па-
раметрами. Приемлемое значение, однако, такого
важного в практическом отношении при широкопо-
лосной работе параметра, как передне-заднее отношен
Основы антенной техники
45
Рис. 1.12. Антенна Яги с активным петлевым вибратором и ком-
пенсационными элементами (всего 25 элементов).
Рис. 1.13. Многополосная антенна Яги с логопериодическим
возбудителем из петлевых вибраторов (всего 28 элементов, из
них 6 рефлекторов, 8 активных петлевых вибраторов, 14 дирек-
торов),
ние, можно обеспечить только при применении аперио-
дических (ненастраиваемых) отражающих экранов.
Передне-заднее отношение будет тем лучше, чем от-
ражающий экран больше и плотнее.
Антенны Яги по сравнению со всеми другими ти-
пами антенн имеют оптимальную конструкцию, а в
отношении затрат на изготовление и достижимого ка-
чества приема далеко их превосходят. В антеннах Яги
удается на практике идеально, «как по заказу», реа-
лизовать частотные характеристики усиления, приве-
денные на рис. 1.2 и 1.4. Между основными парамет-
рами антенн: усилением и шириной главного лепестка
в Е-плоскости и в //-плоскости существует строго
46
Глава I
определенная связь. к, примеру, при равном усилении
различные антенны схожих типов формируют глав-
ный лепесток диаграмм направленности также при-
мерно равной ширины, Это следует иметь в виду,
сравнивая различные типы антенн. Если встретившая-
ся вам информация противоречит этому правилу, то
есть основания для сомнений в ее достоверности.
Логопериодические вибраторные антенны
Логопериоднческие вибраторные антенны являются
одной из разновидностей общего класса логопериоди-
ческих антенн. Параметры таких антенн повторяются
периодически с логарифмом частоты. При небольших
вариациях внутри одного периода свойства антенны
в общей заданной полосе частот почти не меняются.
Эти антенны можно рассчитать для работы в полосе
частот практически любой величины. Плохо то, что
достижимые значения характеристик излучения по
сравнению с требуемыми для их достижения затрата-
ми относительно невелики и на практике не могут
превзойти определенных предельных значений. По*
этому предпочтение перед ними следует отдавать
практичным антеннам Яги. Несмотря на это, в неко-
торых случаях такие антенны находят применение.
Принципиальная схема антенны показана на рис, 1.14.
Линия питания антенны продолжается до вибратора
с наименьшей длиной; все элементы присоединяются
к принадлежащей антенне собирательной линий, при*
чем полярность соседних излучающих элементов про*
тивоположна. Недостатком 1акой системы является
то, что на каждой определенной частоте всегда в из*
лучении участвует относительно малое число элёмен*
тов, а остальная часть практически не работает. Эти
антенны имеют низкий уровень боковых лепестков,
чем и объясняется их применение, хотя и антенна
Яги при равном усилении тоже создает малое боко*
вое излучение.
Для полного описания геометрической схемы ло-
гопериодической антенны задают не абсолютные раз-
меры ее элементов, т.е. длины элементов и расстояния
между ними, а значения угла и отношения подобия,
Основы аМённой техники
47
Рис. 1.14. Логопериодическая вибраторная антенна с прямыми
полуволновыми вибраторами. FF— точки питания фидерной ли-
нии; а и Т — геометрические параметры. Стрелка показывает на-
правление на передающую станцию.
например отношение размеров соседних элементов (а
и т). Эти геометрические параметры непосредственно
определяют электрические параметры и свойства ан-
тенны. Обстоятельные исследования автора показали,
Рис. 1.15. Зависимость
усиления широкополое?
ной логопериодической
вибраторной антенны от
ее геометрических раз-
меров,
что приемлемого результата можно достичь, напри*
мер, с менее дорогостоящей многоканальной антен-
ной. Хотя многоканальная антенна имеет в основном
лучшие электрические параметры и свойства, она об-
ходится гораздо дешевле, чем соответствующая широ-
кополосная логопериодическая вибраторная антенна#
48 Глава 1
спи антенны применяются в качестве возоудителеи
антенн другого типа. Значения усиления можно опре-
делить из графика на рис. 1.15. Углы а£о,7 и анол от~
носятся к соответствующему значению усиления. Ве-
личина ПЗО может быть очень большой, однако она
в значительной мере зависит прежде всего от каче-
ства изготовления антенны. Для перекрытия диапазо-
нов (BI, ВИ, Bill, BIV/V) можно применить петле-
вой вибратор. Для работы в более широкой полосе
частот более пригоден прямой вибратор. Если какие-
то участки диапазона использовать не предполагает-
ся, то соответствующие вибраторы можно не вклю-
чать в конструкцию антенны. Дополнительные сведе-
ния можно получить из рис. 4.95 и пояснений к нему.
2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ АНТЕННЫ
2.1. Справочные материалы для выбора
антенны
Для правильного выбора типа антенны и ее размеров,
надо знать стандарты, в которых имеются сведения
о рабочих каналах различных передатчиков с указа-;
нием области частот, занимаемой каждым каналом.
Перед изготовлением антенны, которая должна обес-
печивать прием в определенных диапазонах частот,
в первую очередь надо выяснить частоты передатчи-
ков, передачи которых Вы хотели бы принимать, но-
мера каналов, в которых эти передатчики работают, и
области частот, которые занимают эти каналы. В этой
связи читателю следует обратить внимание на
разд. 8.3—8.5 и на рис. 8.12 и 8.13, в которых содер-
жатся необходимые сведения об отдельных каналах,
занимаемых ими полосах частот и стандартах, дей-
ствующих в различных странах. Особенно это отно-
сится к тем районам, в которых прием осуществляет-
ся от нескольких передатчиков с различными пара-
метрами.
Справочные данные, приведенные в названных раз-
делах, помогут также выбрать тип антенны и для тех
каналов и областей частот, которые не включены в
справочные таблицы гл. 4. Это относится и к тем слу-
чаям, когда в соответствии с международными согла-
шениями для отдельного использования отводятся
специальные области частот, так что вопрос о харак-
теристиках, которым отвечают антенны, играет вспо-
могательную роль.
Для оптимального выбора антенны вполне доста-
точно установить полосы частот, в которых антенна
должна работать, а затем по рис. 8.12 и 8.13 опреде-
лить все необходимые дополнительные детали, свя-
занные с конкретными условиями применения проек-
ьи
Глава 2
тируемой антенны. Специальные данные по антеннам
для группы каналов и для широкополосных антенн
приведены в настоящей книге только в отдельных слу-
чаях.
При выооре соответствующей антенны необходимо
обращать внимание на то, что длины рабочих волн,
соответствующие различным диапазонам частот, силь-
но отличаются между собой, что вызывает в свою
очередь очень большое различие в размерах требуе-
мых для приема этих диапазонов антенн. В этом слу-
чае надо тщательно все взвесить с тем, чтобы не
столкнуться с большими трудностями.
В этой связи надо обращать внимание не только
на требования, определяющие частотные каналы и
соответственно полосы занимаемых ими частот, но и
на поляризацию передающей антенны. Все рассмот-
ренные антенны пригодны для приема сигналов толь-
ко одного вида поляризации — горизонтальной или
вертикальной. Это важно иметь в виду при приеме
сигналов от нескольких передатчиков, и если они ра-
ботают на различных поляризациях, то необходимо
применять антенны соответствующей поляризации.
Все приведенные в настоящей книге антенны при-
годны для приема горизонтальной и вертикальной по-
ляризации, поэтому их надо только правильно уста-
новить на опоре.
2.2. Антенны для цветного телевидения
При приеме передач цветного телевидения добивают-
ся существенного улучшения качества передачи от-
дельных изображений. Для этого, как и при переходе
эт приема передач монорадиовещания к приему пере-
дач стереорадиовещания, требуются более высокие
затраты.
К приемным антеннам следует предъявлять также
эолее высокие требования при приеме передач цвет-
эюго телевидения, чем при приеме передач черно-бе-
того телевидения. Антенны для приема передач цвет-
этого телевидения должны иметь в общем случае
эолее высокое усиление и лучшие направленные свой-
Выбор оптимальной антенны
51
ства (ширину диаграммы направленности, уровень
боковых лепестков и передне-заднее отношение).
При изготовлении телевизионных антенн и при
выборе их размеров нет никакой принципиальной
разницы между антеннами для черно-белого телеви-
дения и антеннами для цветного телевидения, Во всех
тех случаях, когда обеспечен высококачественный
прием передач черно-белого телевидения, а именно
без «снега» на экране и без помех, вызванных отра-
жениями, можно утверждать, что будет обеспечен и
хороший прием передач цветного телевидения. Но
если же при приеме передач черно-белого телевиде-
ния не обеспечивается хорошее качество изображе-
ния, то для организации хорошего приема передач
цветного телевидения потребуются дополнительные
затраты на изготовление приемной антенны требуе-
мого качества. Во всех случаях придется использо-
вать телевизионные антенны увеличенных размеров и
повышенной эффективности. В особенности это каса-
ется специально выполненных типов антенн.
Если на экране телевизора имеются помехи из-за
отражений (повторные изображения), то это означа-
ет, что на антенну наряду с прямым сигналом от пе-
редатчика попадает еще второй сигнал, отраженный
от препятствия. В том случае, когда антенна не обла-
дает достаточным направленным действием, этот вто-
рой отраженный сигнал вызывает на экране телеви-
зора заметные искажения цветопередачи. Подобного
рода помехи особенно неприятны, так как отражен-
ные сигналы оказывают не только мешающее дейст-
вие, но они еще могут вызвать значительные искаже-
ния цветопередачи.
Антенну, обладающую недостаточным направлен-
ным действием, следует заменить на другую антенну
: более высоким усилением и лучшими направлен-
ными свойствами. Такая замена приводит к заметно-
му улучшению качества приема. Помехи за счет от-
эажений исчезают и удается обеспечить оптимальное
качество приема. При этом приемник цветного теле-
визора остается тем же, да и условия приема оста-
отся такими же.
t>2
Глава 2
Если на экране не видно никаких помех типа
«снег» или «дрожание», то поступающий от антенны
сигнал достаточно силен. Если бы сложились неудач-
ные условия приема и сигнал, поступающий от ан-
тенны, оказался бы недостаточным, то на телевизион-
ном изображении возникли бы помехи типа «снег»,
понижающие качество приема передач цветного изо-
бражения. Особенно сильно искажается телевизион-
ное изображение в том случае, когда на помехи от-
ражения накладываются помехи типа «снег», причем
на экран могут попадать несколько помех из-за
отражений, приходящих с различных расстояний. Та-
ким образом, для организации качественного приема
в неблагоприятных условиях значение хорошей ан-
тенны, обладающей достаточным направленным дей-
ствием и высоким усилением, не требует дальнейших
пояснений.
Те антенны и антенные установки, которые удов-
летворяют повышенным требованиям техники цвет-
ного телевидения, обеспечивают также наилучшее ка-
чество приема и для черно-белого телевидения!
3. ПРИНЦИПЫ ПРАКТИЧЕСКОГО
КОНСТРУИРОВАНИЯ АНТЕНН
В настоящей главе приводятся некоторые рекоменда-
ции по практическому конструированию продольных
антенн типа Яги. Они могут быть распространены и
на другие рассмотренные в настоящей книге типы ан-
тенн. В каждом отдельном случае при необходимости
будут приводиться и дополнительные специальные
данные.
3.1. Конструирование и изготовление антенн
Изложенные здесь сведения о конструировании и из-
готовлении антенн представляют собой лишь неболь-
шой обзор этого вопроса. За пределами данного
обзора, оказались многообразные возможности кон-
струирования антенн, особенно это относится к исполь-
зованию в конструкциях антенн соответствующих ма-
териалов. При самостоятельном изготовлении антенн
не последнее место также может занимать примене-
ние испытанных па практике конструкционных дета-
лей промышленного изготовления, например элемен-
тов крепления антенн на антенной стойке.
3.1.1. Основные констоукнионные элементы
Как уже говорилось, антенны состоят из основных
элементов. Прежде чем приступить к изложению
вопросов конструирования антенн, следует дать неко-
торое представление об этих элементах.
На рис. 3.1 представлены различные формы попе-
речного сечения заготовок для изготовления рефлек-
торов и директоров. .Чаще всего для изготовления
04
Тлава 3
элементов антенны применяют заготовки из прутка
или трубки. Более выгодно применять в качестве за-
готовки именно трубки, так как они имеют меньший
вес (рис. 3.1, б).
На рис. 3.1, в—з показаны другие формы попе-
речного сечения заготовок, которые можно использо-
вать для изготовления элементов антенны. Характе-
ристики антенны зависят также и от формы попереч-
ного сечения применяемой заготовки, в особенности
Рис. 3.1. Формы поперечного сечения заготовок для изготов-
ления элементов антенны (рефлекторов, вибраторов, директо-
ров). Номинальные значения размера D в мм: BI: 10—20;
ВП/Ш: 8—16; BIV/V: 6—12 (см. также рис. 3.2); а — круглый
пруток; б — круглая труба; в — квадратный пруток; г — квад-
ратная труба; д — прямоугольный пруток (плоский лист, поло-
са); е — полукруглый профиль; ж— двутавровый профиль; в —
U-проФиль.
от ее диаметра или значения эквивалентной ему ве-
личины. Приведенные в настоящей книге данные для
антенн относятся к заготовкам, форма поперечного
сечения которых показана на рис. 3.1, а и б. При ис-
пользовании для изготовления элементов антенны за-
готовок с другими формами поперечного сечения на-
до руководствоваться данными, относящимися к эле-
ментам антенны круглой формы диаметром D
(рис. 3.1). Длина I остается примерно одинаковой
для всех форм поперечного сечения.
Если для изготовления элементов антенны приме-
няется трубчатая заготовка, например такая, какая
показана на рис. 3.1, б или г, то наряду с тем, что
элементы оказываются относительно легкими, они
еще приобретают высокую прочность и относитель-
ную устойчивость. Это особенно важно для антенн от-
носительно большого размера, применяемых в низко-
частотной области диапазона метровых волн (BI) и
для приема передач ЧМ-радиовещания. Для изготов-
Принципы практического конструирования антенн Б5
ления антенн, используемых в диапазоне дециметро-
вых волн, рекомендуются заготовки с профилем, по-
казанным на рис. 3.1, д или е, или з.
В рассмотренных в настоящей книге антеннах ак-
тивный вибратор, к которому подсоединяется кабель,
чаще всего выполняется в виде петлевого вибратора.
Размеры антенны подбираются такими, чтобы при ис-
пользовании петлевого вибратора в составе антенны
с относительно большим числом элементов его вход-
ное сопротивление оставалось примерно равным но-
минальному собственному входному сопротивлению
петлевого вибратора (от 240 до 300 Ом). Отклонения
величины входного сопротивления многоэлементных
антенн с размерами, приведенными в этой книге, на-
ходятся в пределах, допустимых на практике. Импе-
данс антенны при сохранении всех остальных разме-
ров определяется в основном параметрами активного
вибратора. Во всех антеннах с входным сопротивле-
нием в пределах от 240 до 300 Ом, как правило, при-
меняется петлевой вибратор. Если вместо петлевого
вибратора применить прямой полуволновой вибратор,
длина которого равна длине петлевого вибратора /,
то входное сопротивление антенны в этом варианте
будет в пределах от 60 до 75 Ом. В некоторых слу-
чаях именно так и поступают (см. разд. 3.2.2). Одна-
ко чаще более целесообразно, чтобы входное сопро-
тивление антенны было в пределах от 240 до 300 Ом,
а в тех антенных устройствах, в которых использу-
ются линии передачи с волновым сопротивлением от
60 до 75 Ом, для улучшения качества приема приме-
няются согласующие устройства в виде полуволново-
го U-колена (см. гл. 6).
На рис. 3.2 изображены петлевые вибраторы для
отдельных частотных поддиапазонов и указаны все
необходимые размеры. Рис. 3.2, а относится к низко-
частотному поддиапазону метровых волн (телевизи-
онный поддиапазон BI и поддиапазон ЧМ-радиове-
щания по стандарту МОРТ). Рис. 3.2,6 относится к
высокочастотному поддиапазону метровых волн (под-
диапазон ЧМ-радиовещания от 87,5 до 108 МГц и те-
левизионный поддиапазон ВШ вплоть до 230 МГц),
.а на рис. 3.2, в приводятся соответствующие данные
56
Глава 3
для диапазона дециметровых волн. Основным разме-
ром при изготовлении конкретного варианта антен-
ны является длина вибратора lF, значение которой
для каждой антенны приводится в справочных таб-
лицах.
Изготовить петлевой вибратор без каких-либо
приспособлений достаточно сложно, особенно для ра-
диолюбителя. Если не удается аккуратно согнуть
Рис. 3.2. Основные размеры петлевых вибраторов, а — петлевой
вибратор для низкочастотного поддиапазона BI диапазона мет-
ровых волн; б — петлевой вибратор для высокочастотного под-
диапазона ВШ и поддиапазона ЧМ-радиовещания диапазона
метровых волн; в — петлевой вибратор для диапазона децимет-
ровых волн (поддиапазон BIV/V); г — петлевой вибратор из пря-
мых стержней, концы которых соединены металлическими наклад-
ками.
петлевой вибратор на оправке или имеется необходи-
мость изготовить достаточно большое количество виб-
раторов, то рекомендуется использовать специальное
гибочное приспособление, показанное, например, на
рис. 3.3. Приспособление такого типа можно с не-
большими затратами изготовить самостоятельно, что
вполне оправдает потраченные усилия.
Если при изготовлении петлевого вибратора ис-
пользуется гибочное приспособление (рис. 3.3), то
предварительно необходимо отрезать из пруткового
материала заготовку с учетом изготовления петлево-
го вибратора соответствующей длины и с некоторым;
перекрытием противоположных концов (рис. 3.4).
Принципы практического конструирования антенн 67
Рис. 3.3. Работа на гибочном приспособлении. Сгибание петле»
вого вибратора.
При изготовлении петлевого вибратора важней-
шим моментом является обеспечение длины вибрато-
ра lF. Поэтому накладывающиеся друг на друга кон-
цы вибратора отрезают только после того, как пол-
ностью закончен процесс гибки и точно установлен
требуемый размер lF.
Однако, если такой способ изготовления петлево-
го вибратора связан с определенными трудностями,
Рис. 3.4. Заготовка для петлевого виб- /Z I
ратора после окончания гибки, Перекры- ] | ^))
вающиеся концы обрезаются.
то можно делать так, как показано на рис. 3.2, г. На
этом рисунке представлен петлевой вибратор, обра-
зованный прямыми отрезками проводника, которые
по концам соединены друг с другом, например хому-
тами из металлической ленты или металлическими
накладками, присоединенными к прямым провод-
никам.
Накопленный практический опыт показывает, что
лучше всего для изготовления таких элементов ан-
тенны подходит алюминий, в особенности алюминий
без примесей или легированный алюминий без при-
меси меди (AiMgSi).
Б8
Глава 3
Алюминий обладает одним характерным свойст-
вом: на воздухе его поверхность покрывается тонкой
оксидной пленкой, которая предохраняет материал от
Дальнейшего воздействия климатических факторов.
Но при этом со временем поверхность алюминия за-
грязняется и темнеет. Однако, несмотря на это, ан-
тенна из алюминия прекрасно выполняет свои функ-
ции на протяжении многих лет эксплуатации. При
этом совершенно не требуется защитная окраска де-
талей из алюминия.
Промышленность также изготавливает антенны
исключительно из алюминия. При этом проводятся
соответствующие мероприятия по улучшению качест-
ва и упрочнения поверхностного оксидного слоя пу-
тем химической или электротехнической обработки,
что также изменяет и его цвет.
В принципе для изготовления антенны можно ис-
пользовать и любой другой проводящий материал с
хорошей электрической проводимостью, защитив его
от коррозии.
Если элементы антенны изготавливаются из тру-
бок, то необходимо заглушить открытые концы тру-
бок. Для этого применяются пробки или колпачки.
Можно также и обжать концы трубок. При этом
требуемое значение длины вибратора измеряется как
расстояние между концами трубок.
Если оставить концы трубок открытыми, то из-за
движения воздуха особенно в сильный ветер могут
возникнуть всякого рода свисты, даже вой или рев,
гак как из-за движения воздуха в элементах антенны
возбуждаются звуковые колебания. Но иногда, осо-
бенно при относительно длинных элементах антенны
(в поддиапазоне BI) даже закупорка концов трубок
не помогает избавиться от таких звуков полностью.
В этом случае рекомендуется закрыть концы трубок
каким-либо мягким материалом (паклей, ватой или
чем-нибудь подобным).
Следует высказать еще одно замечание по пово-
ду конструкции отражателей, собираемых из не-
скольких отдельных стержней (отражающий экран).
На рис. 3.5 помещены простейшие конструкции отра-
жающего экрана из нескольких параллельно распо-
Принципы практического конструирования антенн
59
ложенных линейных проводников. Конструкция, пред-
ставленная на рис. 3.5, а наиболее проста, однако
трудоемкость ее изготовления относительно велика,
особенно при реализации высокого значения передне-
заднего отношения. В этом случае проводники отра-
жающего экрана должны располагаться близко друг
к другу. Такие стержни, образующие отражающий
Рис. 3.5. Конструкции отражающего экрана, а — отражающий
экран из нескольких параллельных стержней (например, соглас-
но рис. 3.1); б — отражающий экран в виде металлической рам-
ки с натянутыми параллельными проволоками; в — отражающий
экран в виде металлической рамки с натянутой проволочной
сеткой.
экран, можно вставлять также в соответствующую
окантовку требуемой величины (рамку). Можно по-
ступать и иначе: вместо толстых стержней натягивать
на рамку рефлектора относительно тонкую проволо-
ку, причем располагать ее так, как и в отражающем
экране из отдельных стержней. Конструкция отра-
жающего экрана такого типа показана на рис. 3.5, б.
Эту конструкцию можно видоизменить, заменив па-
раллельно натянутые проволоки металлической сет-
кой, установленной на рамке рефлектора (рис. 3.5, в).
Чтобы величина ПЗО была достаточно высока, рас-
стояние между отдельными параллельными проволо-
ками не должно быть более чем Х/20, причем Л —•
наименьшая длина рабочей волны антенны. При из-
готовлении отражающего экрана в соответствии с
рис. 3.5, б или в надо либо сделать рамку экрана из
металла (проводящий электричество материал) или
60
Глава 3
соединить все натянутые проволоки общей проводя-
щей связью. Кроме того, в узлах металлической сетки
должен быть обеспечен электрический контакт (пай-
ка или сварка).
3.1.2. Несущая штанга антенны
На несущей штанге антенны закрепляются отдельные
ее элементы. Работоспособность антенн диапазона
Рис. 3.6. Виды несущей шлши апгенны. а — простой брус тре-
буемого сечения; б—е — виды несущих штанг с различными под-
порками для увеличения жесткости.
метровых волн практически не зависит от того, какой
материал используется для изготовления несущей
штанги. Она может быть и металлической, и неметал-
лической. В диапазоне дециметровых волн обычно не-
сущую штангу антенны изготавливают из металла.
Все данные, приведенные в настоящей книге, относят-
ся именно к таким конструкциям. У антенн с неметал-
лическими штангами сильно ухудшаются электриче-
ские характеристики.
В диапазоне метровых волн, как уже говорилось
ранее, практически можно пренебречь влиянием не«>
Принципы практического конструирования антенн
61
сущей штанги антенны на свойства самой антенны.
Предпочтение отдается штангам из металлических
труб, хотя наряду с ними могут использоваться трубы
из синтетических материалов или конструкции из де-
рева достаточной прочности.
Несущая штанга при определенных размерах ан-
тенны должна обладать достаточной жесткостью. На-
ряду с простейшей конструкцией штанги, представ-
ленной на рис. 3.6, а, на рис. 3.6, б—е показаны
другие возможные варианты штанги, усиленные спе-
циальными подкосами и ребрами жесткости. Для
антенн диапазона дециметровых волн особое значе-
ние имеют конструкции, показанные на рис. 3.6, г—е,
так как у таких антенн стойка не должна проходить
между элементами антенны. Если несущая штанга ан-
тенны изготавливается из труб, то, как уже говори*
лось в разд. 3.1.1, по тем же причинам следует заглу-
шить все их открытые концы. Целесообразней всего
использовать для этой цели пробки из дерева.
Для изготовления несущих штанг антенн лучше
всего подходят квадратные трубы из легированного
алюминия повышенной прочности (размеры см. в
разд. 4).
3.1.3. Виды механических соединений
Закрепить элементы антенны и петлевой вибратор
(или несколько петлевых вибраторов) на несущей
штанге антенны можно самыми различными способа*
ми. На рис. 3.7 показаны примеры соединения эле*
мента антенны трубчатого или сплошного поперечно*
го сечения (а), прямоугольного или квадратного (6JI
с несущей штангой антенны круглого поперечного се-
чения. В штанге сверлится отверстие, в которое и
вставляется соответствующий элемент антенны. За-
фиксировать элементы в этом случае можно либо
шплинтом, либо винтом, для чего необходимо про- :
сверлить дополнительные отверстия.
На рис. 3.7, в показано, как можно закрепить эле-
мент антенны двумя гвоздями или двумя винтами,
чтобы исключить возможность его поворота*
Рис. 3.7, г поясняет способ закрепления элемента
62
Глава 3
антенны круглого или эллиптического поперечного се-
чения с помощью накладки из листового металла.
Элемент крепится винтом или двумя винтами.
Рис. 3.7. Способы закрепления элементов антенны (рефлекторов,
вибраторов, директоров) на несущей штанге, а—е — см. в тексте.
На рис. 3.7, д показано как крепится элемент ан-
тенны с помощью накладной двусторонней скобы, на
Рис. 3.8. Примеры механического соединения деталей несущей
штанги антенны, а — д — см. в тексте.
рис. 3.7, е такое же крепление осуществляется с по-
мощью односторонней накладной скобы. Для устра-
нения возможности поворота элемента антенны мож-
но концы накладной скобы обжать вокруг несущей
штанги, как показано на рис. 3.7,е (позиция Д).
На рис. 3.8 представлены примеры крепления
подкосов и ребер жесткости к несущей штанге антен-
ны. Применение в месте соединения треугольной ко-
сынки, как показано на рис. 3.8, а, в и д, создает
очень хорошую жесткость. Но и простые обыкновен-
Принципы практического конструирования антенн
63
Рис. 3.S. Способы возможного закрепления несущей штанги ан-
тенны на антенной стойке (держатели антенны), а—г — см, в
тексте.
ные косынки, используемые на рис. 3.8, б и г, во мно-
гих случаях также удовлетворяют поставленным тре-
бованиям.
На рис. 3.9 показаны отдельные примеры крепле-
ния несущей штанги антенны на антенной стойке.
Самый простой способ крепления показан на
рис. 3.9, а. Несущая штанга антенны прикрепляется
прямб к антенной стойке с помощью скобы А соот-
ветствующей формы, двух винтов В и накладки из
листового материала С. Этот способ крепления явля-
ется предпочтительным для антенн небольшого раз-
мера. На рис. 3.9, б представлен другой способ креп-
ления, который в значительной степени устраняет
возможность случайного поворота антенны, в . вер-
тикальной плоскости. Такое крепление целесообразно
Vzl
1 лава а
применять для крепления антенн большого размера.
На рис. 3.9, в еще раз показаны по отдельности дета-
ли такой системы крепления. Чтобы устранить илг
ослабить возможность поворота антенны в горизон-
тальной плоскости, можно несколько усовершенство-
вать эту систему крепления, сделав края накладки А
зубчатыми. Положение отверстий В определяет нак-
лон антенны в вертикальной плоскости. Соответствую-
щим подбором этого положения можно установить ан-
тенну под требуемым углом к горизонту. Особенно
это важно в гористой местности.
На рис. 3.9, г показано крепление антенны к ан-
тенной стойке с помощью двух скоб В и С, которые
присоединяются на болтах к общему основанию А.
Болты пропускаются через отверстия D, которые
сверлятся в основании А. Соответствующим выбором
положения этих отверстий добиваются нужного на-
клона антенны. Систему крепления такого типа целе-
сообразно изготавливать из стального листа толщи-
ной от 1,5 до 2,5 мм (в зависимости от размера ан-
тенны). Разумеется, самым простым решением оста-
нется всегда применение готовой промышленной си-
стемы крепления.
В заключение следует отметить, что для защиты
от коррозии рекомендуется все металлические детали
покрыть антикоррозийными лаками. Все болтовые со-
единения, имеющиеся в системе крепления, рекомен-
дуется обильно смазать невысыхающей смазкой для
того, чтобы была возможность при необходимости
провести демонтаж антенны.
3.1.4. Виды электрических соединений
Для гарантии высокого качества приема антенной
необходимо особенно тщательно выполнить те соеди-
нения, в которых осуществляется электрический кон-
такт, т. е. в местах присоединения активных вибра-
торов.
., На рис. 3.10 показаны основные виды контактных
.соединений, встречающиеся при присоединении петле-
вого вибратора. На рис. 3.10, б показана конструкция
петлевого вибратора относительно большого размера
Принципы практического конструирования антенн
65
'(для примера выбрана антенна, предназначенная для
работы в низкочастотном поддиапазоне BI диапазона
метровых волн), в которой для увеличения механиче-
ской устойчивости присоединяемые концы пропущены
через специальный изолятор В, используемый для
укрепления соединения с несущей штангой антенны.
Рис. 3.10. Примеры электрического подключения вибратора (или
нескольких вибраторов). Точки А обозначают места подключе-
ния, на которые надо обращать особое внимание.
Такие изоляторы должны изготавливаться из высоко-
качественных синтетических материалов, например
из полистирола (так называемые пластмассы из
пресс-порошков или фенолформальдегидные смолы а
наполнителем в силу невысоких электрических ха-
рактеристик использовать не следует).
В антеннах, предназначенных для работы в высо-
кочастотном поддиапазоне ВШ диапазона метровых
волн, в поддиапазоне от 87,5 до 108 МГц, отведенном
для ЧМ-радиовещания, и особенно в диапазоне деци-
метровых волн, в точках подсоединения лучше всего
не применять никаких изоляторов (воздушная изоля-
ция). В этой области частот загрязнение или влаж-
ность поверхности изоляторов может вызвать значи-
тельное снижение величины напряжения антенны.
В этом смысле воздушная изоляция безусловно имеет
существенные преимущества, ибо при таком способе
присоединения фидера к активному вибратору не воз-
никает каких-либо ухудшений электрических характё-
3 Э. Шпиндлер
ев
Глава 3
ристик антенн, вызываемых метеофакторами. Конст-
рукция петлевого вибратора для рассмотренных слу-
чаев применения показана на рис. 3.10, с.
На рис. 3.10,в схематически представлена конст-
рукция возбудителя из нескольких петлевых вибрато-
ров, используемого в широкополосных антеннах
диапазона дециметровых волн. Места соединения, в
которых необходимо обеспечить надежный электриче-
ский контакт, следует тщательно предохранить от
вредного влияния метеофакторов. Концы фидерной
линии лучше всего подсоединять к активному вибра-
тору с помощью винтов, причем обязательно подкла-
дывая под головки винтов шайбы. После того, как
фидерная линия будет присоединена к активному
вибратору, можно перейти к защите мест присоедине-
ния от вредного влияния метеофакторов. Можно при-
нять следующие меры:
1. Покрыть места контактов трудносмываемой
смазкой. При этом смазку следует наклады-
вать только на детали винтового соединения
так, чтобы соседние контакты не оказались со-
единенными дорожкой из смазки (особенно
ето важно при изготовлении конструкции, по-
казанной на рис. 3.10,6).
2. Покрыть подходящей краской.
3. Покрыть «универсальным клеем». Этот метод
особенно хорошо зарекомендовал себя на
практике. У антенн, обработанных этим мето-
дом, после долговременной эксплуатации на
контактах не было никаких следов коррозии.
«Универсальный клей» образует прозрачное
покрытие, а растворяется главным образом
ацетоном. Подобного рода защитный клей
можно приготовить самостоятельно, если раст-
ворить немного полистирола в ацетоне. По-
крыв таким защитным клеем со всех сторон
место электрического контакта, можно обеспе-
чить надежную и долговременную работоспо-
собность изготовленной антенны.
В промышленных образцах в местах электриче-
ских соединений устанавливаются специальные соедн-
Принципы практического конструирования антенн
67
нительные коробки. Однако если соединение выполне-
но в соответствии с п. 3, то тем самым обеспечивается
наилучшая работоспособность. Антенный кабель дол-
жен быть присоединен к антенне еще до установки ее
на антенную стойку, причем и мероприятия по защи-
те места присоединения следует провести именно тог-
да, а не после монтажа антенны на антенной стойке.
Если же все-таки по каким-либо причинам принято
решение применить соединительную коробку (как это
делается в промышленных образцах), то рекоменду-
ется после завершения монтажа кабеля залить ее ка-
кой-нибудь синтетической полимерной смолой. В этом
случае вполне пригоден раствор полистирола в аце-
тоне. Однако лучше применять для этих целей так
называемые жидкие полимерные смолы холодного от-
верждения. Они обладают хорошими механическими
качествами (высокая прочность) и в особенности
пригодны для изготовления различных высококачест-
венных изоляционных деталей.
3.2. Монтаж антенны на антенной стойке
В этом разделе будут даны только отдельные реко-
мендации по монтажу антенн на стойках. Вопросы
закрепления антенных стоек и другие связанные с
этим проблемы, включая требования по безопасности
и надежности, а также меры по защите от атмосфер-
ных разрядов, будут освещены в разд. 8.1 и 8.2.
При установке антенны на стойке надо внима-
тельно следить за тем, чтобы поляризация антенны
после ее монтажа на антенной стойке совпадала с по-
ляризацией принимаемой радиостанции.
Наиболее широко распространена горизонтальная
поляризация. Вертикальная поляризация применяется
только в отдельных случаях. Все радиостанции, пере-
дающие программы звукового ЧМ-радиовещания, в
принципе имеют горизонтальную поляризацию. Гори-
зонтальную поляризацию имеют и все пущенные до
настоящего времени в эксплуатацию радиостанции,
ведущие передачи в диапазоне дециметровых волн.
Чтобы обеспечить универсальность в приеме как
3*
68
Глава 3
находящихся в эксплуатации радиостанций, ведущих
передачи ЧМ-радиовещания, так и новых вводимых в
эксплуатацию дополнительных радиостанций такого
типа, последние должны иметь также горизонтальную
поляризацию. В телевизионных станциях диапазона
дециметровых волн в принципе не предусматривается
применение вертикальной поляризации. Поэтому,
можно утверждать, что и при трансляции телевизион-
ных программ стандартной является именно горизон-
тальная поляризация.
При телевизионном вещании в диапазоне метро-
вых волн встречаются оба вида поляризации (гори-
зонтальная и вертикальная). Вертикальная поляриза-
ция встречается в тех случаях, когда возникает необ-
ходимость в улучшении отношения сигнал/помеха
при приеме передач в одинаковых или в соседних ка-
налах. Особенно часто передающие антенны с вер-
тикальной поляризацией встречаются в радиорелей-
ных антенных установках, ретранслирующих переда-
чи центральных передающих станций на местность, в
Которой затруднен прямой прием таких передач.
'' Вертикальная поляризация широко применяется в
передающих станциях низкочастотного поддиапазона
BI диапазона метровых волн, поскольку применение
вертикальной поляризации в этом случае обеспечива-
ет большую дальность действия станции.
Однако главным недостатком применения вер-
тикальной поляризации является возможность появ-
ления более сильных помех, вызванных отражениями
от местных предметов, которые в большинстве своем
вытянуты в вертикальном направлении. Из-за этого
возникают проблемы с приемом сигналов вертикаль-
ной поляризации. В соответствии с физическими за-
кономерностями антенны с вертикальной поляриза-
цией обладают слабым фокусирующим действием в
горизонтальной плоскости (широкая //-диаграмма).
Рекомендации в части прокладывания фидерных
линий и кабелей по антенне приводятся в гл. 6. Разу-
меется, эти соображения следует принимать во вни-
мание и при прокладке фидерных линий или кабелей
вдоль несущей штанги антенны. При прокладке сим-
метричной ленточной линии передачи вдоль несущей
Принципы практического конструирования антенн
09
штанги антенна устанавливается и закрепляется на
соответствующих изоляторах на максимально воз-
можном расстоянии от самой несущей штанги. Фи-
дерная линия проходит по несущей штанге антенны
до антенной стойки, по которой затем она спускается
вниз. Если в качестве фидера применяется кабель или
экранированная симметричная линия, то в этом слу-
чае возникает существенно меньше проблем, чем при
прокладке неэкранированных линий передачи. Такие
кабели или линии передачи можно прикреплять к не-
сущей штанге антенны непосредственно любым под-
ходящим способом. Однако при прокладке фидерной
линии и кабеля непосредственно по антенне необхо-
димо следить за тем, чтобы там, где они проходят
параллельно излучающим элементам антенны, они не
располагались слишком близко к этим элементам.
В том случае, когда имеется необходимость непосред-
ственно вывести фидерную линию или кабель в сто-
рону от антенны, это указание должно быть обяза-
тельно принято во внимание. Если же им пренебречь,
то можно значительно ухудшить характеристики ан-
тенны. Фидерную линию передачи вначале ведут в на-
правлении, перпендикулярном направлению располо-
жения излучающих элементов антенны, за пределы
самой антенны как можно дальше от нее и только на
некотором определенном отдалении от антенны про-
лагают эту линию передачи уже параллельно распо-
ложению излучающих элементов антенны. Такое от-
даление должно составлять не меньше половины дли-
ны рабочей волны. Примерно эту же длину имеет
входящий в каждую антенну вибратор.
Особое значение имеет прокладка антенного фиде-
ра при вертикальном монтаже антенны. В этом слу-
чае фидерную линию передачи ведут вдоль несущей
штанги антенны вплоть до самой антенной стойки.
Простейшая и самая благоприятная для прокладки
антенного фидера схема вертикального монтажа при-
ведена на рис. 3.12, а. В такой схеме монтажа антен-
ный фидер прокладывается по антенне как можно
дальше за ее рефлектор, а затем спускается вниз по
антенной стойке. Если установка антенны выполняет-
ся в соответствии с монтажной схемой, показанной на
7( 1 лава 3
рис. 3.12,6, то антенный фидер прокладывают внача-
ле также вдоль несущей штанги антенны, а затем ве-
дут вдоль поперечины крепления антенны к антенной
стойке, по которой и спускают фидер вниз. В этом
случае наиболее просто осуществлять прокладку ан-
тенного фидера, если в качестве такового применить
коаксиальный кабель или экранированную симмет-
ричную линию передачи. Характеристики фидерных
линий такого типа не чувствительны к способу про-
кладки.
При вертикальном монтаже антенны антенный фи-
дер ни в коем случае не должен выходить из антенны
прямо вниз параллельно активному вибратору или
прикрепляться к самому вибратору.
3.2.1. Установка антенн с горизонтальной
поляризацией
Установка антенн с горизонтальной поляризацией,
или, иными словами, горизонтальный монтаж антенн,
вряд ли может вызвать на практике какие-либо труд-
ности. На рис. 3.11 показаны некоторые возможные
схемы горизонтального монтажа антенн. Наиболее
простая схема, в которой антенна крепится прямо к
антенной стойке примерно в центре тяжести антенны,
показана на рис. 3.11,а. Такой способ установки ан-
тенн пригоден для монтажа всех антенн диапазона
метровых волн, так как протяженность антенны в
этом случае по сравнению с размерами крепежных
деталей и диаметром антенной стойки относительно
велика и поэтому на практике их наличие не вызыва-
ет каких-либо изменений технических характеристик
антенны. По этой схеме можно устанавливать антен-
ны диапазона метровых волн как малого, так и боль-
шого размера.
На рис. 3.11, б показана схема консольного мон-
тажа антенн небольшого размера (с малым числом
элементов), предназначенных для работы в диапазо-
не метровых волн; здесь антенна прикрепляется к ан-
тенной стойке в точке, расположенной позади ее реф-
лектора. Именно такую схему монтажа рекомендует-
ПрШЩйКы практического конструирования антённ
71
Рис. 3.11. Установка антенн с горизонтальной" поляризацией (го-
ризонтальный монтаж), а — антенная стойка соединяется с не-
сущей штангой антенны в ее центре тяжести (примерно в ее
Середине); б — консольный монтаж антенны (преимущественно
для антенн небольшого размера метрового и дециметрового
диапазонов волн); в — монтаж антенны с использованием пере-
ходного силового элемента (обязателен для больших антенн диа-
пазона дециметровых волн); г — монтаж антенны диапазона де-
циметровых волн с помощью поперечной траверсы и переходного
силового элемента (применяется тогда, когда нельзя установить
антенну на вершине мачты).
ся применять при установке оконных и балконных ан-
тенн.
Эта схема монтажа предоставляет определенные
возможности и для радиолюбителей, поскольку допу-
72
Глава 3
скает при необходимости очень быструю перестановку
поляризации антенны. Более подробные указания по
перестановке поляризации антенн приводятся в
разд. 3.2.2. На рис. 3.11, в приведена схема монтажа
антенн диапазона дециметровых волн. Такую схему
можно использовать и для установки больших антенн
диапазона метровых волн.
При установке антенн диапазона дециметровых
волн в принципе следует всегда применять именно
эту. схему монтажа, так как у таких антенн антенная
стойка не должна проходить между излучающими
элементами антенны и между этими элементами не
должно быть никаких дополнительных крепежных
элементов (держателей антенны). Если пренебречь
данными рекомендациями, то можно сильно ухуд-
шить технические характеристики антенн. С этой
точки зрения для установки небольших антенн диа-
пазона дециметровых волн наиболее выгодно приме-
нять схему монтажа, приведенную на рис. 3.11,6.
3.2.2. Установка антенн с вертикальной
поляризацией
При работе с вертикальной поляризацией и, соответ-
ственно, при установке антенн с вертикальной поля-
ризацией встречается больше трудностей, чем при ра-
боте с горизонтальной поляризацией. Технические ха-
рактеристики антенн с вертикальной поляризацией
могут сильно ухудшиться из-за влияния вертикальной
антенной стойки и спускающегося вертикально вниз
фидера антенны. Поэтому при установке антенн
с вертикальной поляризацией надо принимать меры,
обеспечивающие минимальное ухудшение технических
характеристик.
На рис. 3.12, а показана наиболее простая и в то
же время наиболее удачная схема монтажа антенны
с вертикальной поляризацией. Антенна устанавливает-
ся консольно, так что антенная стойка, расположен-
ная позади ее рефлектора, не оказывает на техниче-
ские характеристики антенны практически никакого
влияния. При таком расположении устраняется так-
же в значительной мере и вредное влияние спускают
Принципы практического конструирования антенн
73
щегося вниз антенного фидера, поскольку он спуска*
ется по стойке уже позади рефлектора антенны.
Но, к сожалению, из-за механических ограничений
такая схема монтажа может применяться только для
установки антенн относительно небольшого размера.
Для монтажа антенн большого размера по этой схе-
ме в нее следовало бы ввести дополнительные метал-
лические подпорки или кронштейны. Но этого делать
Рис. 3.12. Установка антенн с вертикальной поляризацией (вер-
тикальный монтаж), а — консольный монтаж (для антенн отно-
сительно малого размера); б—монтаж с помощью поперечной
траверсы; в — антенная решетка вертикальной поляризации.
не рекомендуется, так как появление таких элемен-
тов окажет вредное влияние на технические характе-
ристики антенны. Неметаллические подпорки или
кронштейны вряд ли смогут обеспечить достаточную
жесткость подвески антенн большого размера. Если
требуется осуществить монтаж антенн большого раз-
мера, то это делается с помощью введения дополни-
тельной поперечной траверсы, отходящей в сторону
от антенной стойки. Но, к сожалению, при такой схе-
ме монтажа антенн с вертикальной поляризацией все-
гда будут возникать помехи за счет антенной стойки
и спускающегося вниз фидера. Это воздействие про-
является в нарушении симметрии диаграммы направ-
ленности антенны, в результате чего направление
главного максимума этой диаграммы направленности
не совпадает с продольной осью антенны (антенна
«косит»). Этот эффект можно учесть соответствующей
юстировкой антенны на передающую станцию.
74
Глава 3
Чтобы при установке антенны с вертикальной по*
ляризацией по схеме, показанной на рис. 3.12,6,
уменьшить вредное влияние на диаграмму направ-
ленности антенны антенной стойки, надо по возмож-
ности дальше отодвигать антенную стойку от антен*
ны, т, е. увеличивать длину поперечной траверсы.
Расстояние между антенной и антенной стойкой
должно составлять не менее четверти длины рабочей
волны. Разумеется, что чем больше это расстояние,
тем лучше. Если пренебречь упомянутыми рекомен-
дациями, т. е. установить, например, антенну боль-
шого размера прямо на антенную стойку, то можно
,так сильно ухудшить технические характеристики
антенны, что в результате большая антенна будет
принимать хуже, чем антенна меньшего размера, ус*
дановленная по схеме, представленной на рис. 3.12, а.
Если возникает необходимость иметь высокоэф-
фективную антенну с вертикальной поляризацией, то
Лучше всего изготовить антенную решетку (см.
разд. 6.1). Антенная решетка устанавливается таким
образом, чтобы стойка была расположена в ее сере-
дине и обеспечивала полную симметрию. При таком
расположении в значительной мере компенсируется
влияние антенной стойки и спускающегося вниз фи-
дера антенны. Направление максимума диаграммы
направленности антенной системы будет совпадать с
направлением продольной оси антенны. Помимо это-
го обеспечиваются максимальное усилие и хорошая
направленность в горизонтальной плоскости. Послед-
нее качество при вертикальной поляризации особенно
Л<елательно, а при наличии сильных помех, вызван-
ных переотражениями, просто необходимо. Симмет*
ричное размещение может быть также рекомендова-
но и для небольших антенн (антенн с небольшим
числом элементов). При изготовлении таких антенн
надо руководствоваться материалами, приведенными
в разд. 5.11.
В качестве антенн с вертикальной поляризацией,
построенных по рассмотренным здесь схемам, можно
применять все приведенные в настоящей книге ан-
тенны. Однако квалифицированному изготовителю
антенн и радиолюбителю следует обратить внимание
Принципы практического конструирования антенн
75
еще на один тип антенны с вертикальной поляриза-
цией, рекомендации по выбору размеров которого
приводятся ниже. Одна относительно простая антенна
с вертикальной поляризацией, которая особенно подо
ходит для использования в качестве 1-элементной
Рис. 3.13. Антенна с вертикальной поляриза-
цией специальной конструкции (вертикальный
вибратор). Обозначения А—F. поясняются в
тексте.
антенны в низкочастотном поддиапазоне Ы диапазо-
на метровых волн, показана на рис. 3.13. Антенны та-
кого типа находят широкое применение в службе
профессионального радиовещания, что вызвано на-
личием у них относительно хороших технических ха-
рактеристик.
Антенна этого типа представляет собой в сущ-
ности прямой полуволновой вибратор круглой формы,
который образует единую конструкцию с антенной
стойкой. В соответствии с основным свойством тако-
го вибратора его входное сопротивление составляет
примерно от 60 до 75 Ом. Это значит, что в качестве
фидерной линии в такой антенне целесообразно ис-
пользовать коаксиальный кабель. В этом случае та-
кой кабель можно проложить во внутренней полости
78
Глава 3
: антенной стойки, а затем уже обычным образом до-
вести его до приемника.
Конструкция такой специальной антенны показана
на рис. 3.13. Нижняя половина вибратора, являясь
верхней частью антенной стойки, соединена с ней элек-
трически. К ней же в точке В присоединяется наруж-
ная оплетка коаксиального кабеля. Внутренний про-
водник коаксиального кабеля присоединяется к верх-
ней трубе (это может быть и стержень). Полная дли-
на антенны, состоящей из двух половин (трубки Л), обо-
значена на рис. 3.13 как /. Эта длина I идентична дли-
не шлейф-вибратора соответствующих антенн, значе-
ния которой приводятся в настоящей книге. Диаметр
вибратора D, показанного на рис. 3.13 и работающего в
низкочастотном поддиапазоне BI диапазона метровых
волн, составляет примерно 40 мм, а в высокочастот-
ном поддиапазоне ВП1 диапазона метровых волн —
примерно 30 мм. Однако значения диаметра вибрато-
ра не очень критичны, они могут варьироваться в не-
которых пределах в зависимости от практических об-
стоятельств. При этом рабочая полоса частот антенн,
имеющих вибратор увеличенного диаметра, несколь-
ко расширяется, а антенн с вибратором уменьшенного
диаметра сужается. Это положение распространяется
на все приведенные в. настоящей книге антенны, одна-
ко практическое значение этого эффекта незначитель-
но. Изготовление антенны или вибратора по рис. 3.13
требует определенной подготовки. Обе половины виб-
ратора А в месте подсоединения кабеля должны быть
изолированы друг от друга точно так же, как это
имело место в середине активного полуволнового
вибратора. Трудность создания антенны такой кон-
струкции заключается в том, что обе эти изолирован-
. ные части А одновременно должны быть механически
жестко связаны между собой. В качестве такого си-
лового элемента можно применить пенопластовый
держатель F. Такой держатель должен удовлетворять
как электрическим требованиям (иметь незначитель-
ные потери), так и обладать достаточной механиче-
ской жесткостью (иметь большую прочность).
Электрическим требованиям лучше всего соответ-
ствует такой материал, как полистирол, однако его
Принципы практического конструирования антенн
77
механические свойства недостаточны. Самый лучший
способ — соединить два вида материалов в единую
конструкцию. Например, наружная часть держателя
для обеспечения его жесткости делается из пластмас-
сы, плотной ткани и т. и., а для изоляции половин
вибратора А используются. полистироловые шайбы
или втулки. Такая конструкция держателя F, показан-
ного на рис. 3.13, удовлетворяет обоим предъявлен-
ным требованиям. При изготовлении антенны такого
типа обязательно требуется провести герметизацию
держателя F для того, чтобы не допустить проникно-
вения влаги в зазор возбуждения вибратора или во
внутреннюю полость коаксиального кабеля. Одновре-
менно надо предохранить антенную стойку от стека-
ния воды. Герметизацию можно осуществить с по-
мощью нанесения на поверхность держателя поЛй-
стирольного лака (раствор полистирола в ацетоне)
или Защитной краски.
Возможны и другие более удачные решения. На-
пример, изготавливают изолирующий держатель F.
Ему придают требуемую наружную форму. Внутри
держателя делается полость определенного размера,
в которую вставляются обе половинки вибратора А.
Для уплотнения используются, например, резиновые
шайбы. Затем поверхность держателя F покрывают
жидкой полимерной смолой холодного отверждения.
Эти смолы имеют хорошие электрические и механи-
ческие свойства.
Антенная стойка, как уже отмечалось, переходит
в нижнюю половину антенны. Диаметр стойки в месте
перехода должен быть как можно меньше, с тем чтобы
между антенной стойкой и внутренней поверхностью
трубки, образующей нижнюю половину вибратора,
оставалось как можно больше места. Для повышения
жесткости такой вертикальной антенны эта относи-
тельно тонкая часть антенной стойки С затем может
быть утолщена (рис. 3.13). Коаксиальный кабель Е,
как уже говорилось, прокладывается внутри антен-
ной стойки.
Описанная здесь вибраторная антенна является
простейшей антенной. Таким же образом можно по-
строить и направленную антенну большого размера,
78
Глава 3
Рис. 3.14. Антенна с вертикальной поля-
ризацией; обозначения А —D поясня-
ются в тексте.
В качестве примера на рис. 3.14 изображена подобная
антенна. Она представляет собой обычную антенну
Яги, у которой петлевой вибратор заменен вибрато-
ром, показанным на рис. 3.13. Длина вибратора I со-
ответствует длине петлевого вибратора lF, значения
которой приводятся в справочных таблицах настоя-
щей книги. Конструкция той части антенны, которая
обозначена на рис. 3.14 буквой Л, остается в осталь-
ном такой же, как и в случае петлевого вибратора.
Необходимо соединить ее только с конструкцией виб-
ратора и антенной стойкой В. Эта антенная стойка,
как обычно, закрепляется хомутами С, а кабель D
выводится через внутреннюю полость стойки
|'(рис. 3.14). С помощью этой специальной вертикаль-
ной антенны можно получить такое же высокое ка-
чество приема, какое удается получить при горизон-
тальной установке антенны Яги.
Между £-диаграммой и Я-диаграммой рассмот-
ренной вертикальной антенны имеется принципиаль-
ная разница. Однако для относительно больших ан-
Принципы практического конструирования антенн
79
тени это различие почти не ощущается. Антенны та*
кой конструкции могут применяться в тех случаях,
когда другие типы антенн, а также антенные решетки
нельзя использовать в связи с их большими габари-
тами (рис. 3.12,а и в).
3.2.3. Вращающиеся антенны
Как уже не раз упоминалось, в ряде практических
случаев требуется обеспечить высокое усиление ан*
тенны и создать высокое направленное действие.
В этом случае необходимо высоконаправленную
антенну по возможности наиболее точно сориентиро-
вать в направлении передающей станции, что обеспе-
чит оптимальный прием передач данной передающей
станции. Однако на практике большей частью тре-
буется организовать оптимальный прием передач не-
скольких передающих станций, расположенных на
различных направлениях. В этих случаях либо нужно
иметь по одной специальной приемной антенне на
каждую передающую станцию, либо установить одну
широкополосную вращающуюся антенну.
Второй вариант часто оказывается наилучшим,
так как при определенных размерах антенны можно
обеспечить очень высокую ее эффективность. Для раз-
мещения такой антенны требуется большее свобод-
ное пространство. Самое простое решение этой проб-
лемы можно получить за счет установки антенной
стойки на вращающихся подшипниках с фиксацией
ее положения. Естественно, удобнее иметь дистан-
ционное управление антенной, например с помощью
тросика. Но самым изящным решением данной проб-
лемы будет электрическая система дистанционного
управления, снабженная электрической индикацией
направления ориентации антенны в пространстве.
Первую из названных чисто механическую кон-
струкцию можно реализовать в самых различных ва-
риантах. Те из читателей, которые возьмутся за ее
изготовление, смогут сами оценить свои возможности.
Изготовить систему с электрическим дистанционным
управлением сможет тот, кто обладает соответствую-
щей квалификацией.
80
Глава 3
Рис. 3.15. Поворотное уст-
ройство для антенны отно-
сительно большого размера
(полупромышленная кон-
струкция). а — смонтирован-
ное поворотное устройство,
б — блок электрического ди-
станционного управления.
При этом необходимо обеспечить требуемые жест-
кость и устойчивость, особенно при наличии транс-
миссии и силового привода. Для этого в поворотное
устройство для управления положением высокоэффек-
тивной антенны большого размера (или, возможно,
нескольких таких антенн) надо ввести дополнитель-
ный тормоз со стопором, например, электромагнит-
принципы практического конструирования антенн 81
него типа. Оборудованная таким образом антенна
обеспечит оптимальный прием со всех направлений.
Небольшие поворотные устройства всегда невы-
годны, а относительно крупные требуют, соответ-
ственно, высоких затрат (рис. 3.15). Приведенные
здесь соображения при необходимости могут помочь
читателю заняться изготовлением поворотных уст-
ройств.
3.2.4. Электронное сканирование диаграммы
направленности
При современном уровне полупроводниковой техники
имеются все возможности для осуществления чисто
электронного сканирования (управления положенит
ем) диаграммы направленности антенны. Сканирова-
ние применяется в коммерческой антенной технике,
но реализация такого метода сканирования связана
с определенной спецификой. В рамках настоящей кни-
ги будут рассмотрены некоторые упрощенные вариан-
ты сложных антенн; они могут найти практическое
применение. При этом может оказаться, что изгото-
вить такую систему проще, чем систему с электриче-
ским дистанционным управлением поворотным уст-
ройством (разд. 5.1.2, 5.2 и 5.3.2).
33
Глава I
диаграмму направленности в юрлзоптальной плоско-
сти, поэтому дальнейшее их развитие для антенной
техники оказалось нецелесообразным.
Плоские антенны (антенны с сеточным экраном)
Эти антенны (рис I 7) состоят из активных волновых
вибраторов При соответствующей величине отра-
Гис 1.7 Антенна с сеточ-
ным экраном « четырьмя
волновыми вибраторами
(4 этажа), выполненными в
виде двойного V образного
вибратора, для диапазона
дециметровых воли;
жающего экрана такие антенны имеют высокое пе-
редне-заднее отношение с равномерной частотной за-
висимостью. Другие качества таких антенн совпа-
дают с качествами антенн, описанных в предыдущем
разделе. Отражающий экран выполняется большей
частью из металлической (проволочной) сетки (см об
этом разд. 42 2.2). Минимально возможные размеры
антенны определяются размерами волнового внбра*
40
Глава I
Антенны с параоо диче спим отражателем
Из плоских айтеин наилучшими излучающими свой-
ствами обладают параболические отражатели Отра-
жатель имеет форму чаши Однако для достижения
высоких характеристик с подошью таких антенн их
Рнс. 1,в. Параоолнческая алтайца дальнего высокочастотного
приема на мачте головной станции.
14
ЛИпва t
Рис. i.ii. Модифицированные широкополосные (мнотополос-,
«1ые) антенны Яги. Активный вибратор, элементы переходной
воны и зоны волнового канала имеют Х-образвую форму. Пе-
ред активным вибратором расположены дополнительные ком-
пенсационные полуволновые вибраторы, а — 23 влемемта; б —
81 элемемх.
антепн, причем связь мемаду отдельными составляю-
щими элементами такой антенны осуществляется
в основном через пространство.
Наряду с уже упомянутыми простыми ЯЖЧ ПППЮТЛ
вибраторами в качестве возбудителей применяются
также и системы возбуждения с так называемыми
компенсационными директорами, которые обладают
значительной широкополосностыо (рис. 1 12).
Особого внимания заслуживают также антенны
Ягн с логопериодпческимн системами возбуждения
(оис 113) (см, также разд 4.2 122)
Дополнительная возможность усовершеяствованя»
широкополосных антенн связана с использованием в
антеннах Яги систем возбуждения из волновых виб-
риторов Такие антенны особенно просты в изготовле-
нии ик тому же обладают достаточно хорошими па-
раметрами. Приемлемое значение, однако, такого
важного в практическом отношении при щирокопо
доской работе параметра, как передне-заднее отвоше-
Основы антенной техники
43
Рис. 112. Алтиша Яги с активным петлевым вибратором н ком-
пенсационными элементами (всего 26 элементов).
Рис. f 13. Миогополоспаи аптепнв Яти с логоперподическим
возбудителем из петлевых вибраторов (всего 28 элементов, вз
них G рефлекторов, В активных петдевых вибраторов, 14 дирек-
торов).
ние, можно обеспечить только при применений аперио-
дических (нен.астрапваемых) отражающих экранов.
-Передне-заднее отношение будет тем лучше, чем от-
ражающий экран больше и плотнее
Антенны Я™ по сравнению со всеми другими ти-
пами антенн имеют оптимальную конструкцию, а в
отношения затрат на изготовление и достижимого ка-
чества приема далеко их превосходят. В антеннах Яги
удается на практике идеально, «как по заказу», реа-
лизовать частотные характеристики усиления, приве-
денные на рис. 1.2 и 1 4. Между основными парамет-
рами антенн, усилением н шириной главного лепестка
в £-плоскостн и в //-плоскости существует строго
Принципы практического конструирования антенн Б7
Рис 3.3 Работа из гибочном приспособлении. Сгибивпе петле-
вого вибратора.
При изготовлении петлевого вибратора важней-
шим моментом является обеспечение длины вибрато-
ра 1Г. Поэтому накладывающиеся друг на друга кон-
цы вибратора отрезают только после того, как пол-
ностью закончен процесс гибки и точно установлен
требуемый размер lF.
Однако, если такой способ изготовления петлево-
го вибратора связан с определенными трудностями.
Рис. ЗА Заготовка для петлевого виб-
раторе после окончания гибки. Перекры-
вающиеся к яаи обрезаются.
то можпо делать так, как показано на рис. 3 2, г На
этом рисунке представлен петлевой вибратор, обра-
зованный прямыми отрезками проводника, которые
tio концам соединены друг с другом, например хому-
тами из металлической ленты или металлическими
накладками, присоединёнными к прямцм провод-
никам.
Накопленный практический опыт показывает, что
лучше всего для изготовления таких элементов ан-
тенны подходит алюминий, в особенности алюминий
без примесей или легированный алюминий без при-
меси меди (AlMgSi).
Глава 3
Рис. 3,16. Поворотное уст-
ройство для антенны отно-
сительно большого размера
(полупромышленная кон-
струкции). а — смонтирован-
ное поворотное устройства,
S — блок электрического ди-
станционного управления.
При этом необходимо обеспечить требуемые жест-
кость и устойчивость, особенно при наличии транс-
миссии и силового привода Для этого в поворотное
устройство для управления положением высокоэффек-
тивной антенны большого размера (или, возможно,
нескольких таких антенн) надо ввести дополнитель-
ный тормоз со стопором, например, электромагнит-
4. РАЗМЕРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕНН
В этой главе приводятся точные размеры антенн, ко*
торые читатель может изготовить своими руками. На*
ряду с размерами приводятся и соответствующие зна*
чения основных параметров этих антенн. Прежде,
чем произвести выбор типа антенны, надо тщательно
проанализировать условия, в которых будет осущест*
вляться прием этой антенной.
Рекомендации по этому вопросу рассмотрены в
гл. 2. Размеры антенн приводятся здесь с учетом тре*
бований, существующих в различных странах, на ос*
новании которых и подбирается антенна соответ*
ствующих размеров. Среди них могут быть так назы*
ваемые одноканальные антенны, антенны для группы
каналов, антенны для приема передач в некоторой
полосе частот и антенны для приема передач в не*
скольких диапазонах. Необходимые пояснения и до*
волнительные сведения об этом даются в приложении
в разд. 8.3—8.5.
Если возникает необходимость в изготовлении
антенны с параметрами, которые не соответствуют,
принятым в стандартах, то приведенные в .книге дан*
ные позволяют и в этом случае так выбрать размеры
антенны, чтобы с большой степенью вероятности обес-
печить соответствие такой антенны этим нестандарт*
ным требованиям.
В этом случае следует обращаться к рис. 8.12 и
8.13, на которых графически показаны положения ка-
налов и занимаемые ими полосы в соответствии с при-
нятыми нормами. Среди них в большинстве случаев
найдется канал или полоса частот, которые подойдут
к этим нестандартным условиям.
Характеристики всех представленных в настоящей
книге антенн, т. е. антенн для группы каналов, антенн
Размеры и характеристики антенн
83
для приема передач в некоторой полосе частот и
антенн для приема передач в нескольких диапазонах,
имеют максимальные значения на верхнем участке их
рабочей полосы частот. В этой области их характе-
ристики совпадают с характеристиками так называе-
мых оптимальных канальных антенн, дальнейшее по-
вышение усиления которых уже невозможно. В об-
ласти более низких частот, т. е. на других каналах,
характеристики могут ухудшаться. Зависимость уси-
ления антенны от частоты показана на рис. 1.4.
Прежде чем приступить к изложению основного
содержания этой главы, следует отметить, что при-
веденные здесь точные значения длин элементов ан-
тенны и расстояний между ними должны распола-
гаться в определенном порядке. В соответствии с
принципом построения компенсированной системы
возбуждения, который использовался при разработке
всех приведенных в настоящей книге антенн
(разд. 1.4.2), наиболее короткие директорные элемен-
ты, если отсутствуют дополнительные указания,
должны располагаться с большей плотностью друг к
другу вблизи активного вибратора (петлевого вибра-
тора). Это обеспечивает хорошее согласование и ши-
рокополосность.
Расстояние между отдельными элементами отра-
жателя не является критичной величиной, здесь до-
пустимы некоторые отклонения от номинала. Напри-
мер, у антенны, показанной на рис. 4.59, средний
элемент отражателя смещен от его середины. Одна-
ко крайние элементы отражающего экрана должны
располагаться примерно симметрично относительно
несущей штанги антенны.
Основные рекомендации относительно практиче-
ского изготовления рассмотренных антенн изложены
в гл. 3. Здесь же кратко подытожим, что для всех
антенн метрового диапазона принципиально не имеет
значения способ крепления излучающих элементов
антенны к несущей штанге и тип материала, из кото-
рого изготовлена эта штанга. Излучающие элементы
могут крепиться к несущей штанге и на изоляторах,
и на металлических проводящих хомутах, штангу
можно изготовить из металла или из диэлектрика.
84'
Глава 4
В метровом диапазоне волн на свойства антенны это
практически не сказывается.
Однако надо отметить, что для всех антенн деци-
метрового диапазона следует применять несущую
штангу из металла, а прикреплять к ней излучающие
элементы надо так, чтобы в месте крепления обеспе-
чивался .электрический контакт. Другая конструкция
для вышеназванных антенн неприемлема, так как
нарушение указанных рекомендаций обязательно
приведет к значительному ухудшению характеристик
антенны.
Размеры несущих штанг, относящиеся к их шири-
не (или диаметру и высоте), приводятся в мм:
полоса 120 — 80, полоса II 20 — 60, полоса III 15 — 40 и
полоса IV/V 15 — 25.
Указанные граничные значения применять не реко-
мендуется. Для изготовления антенны можно исполь-
зовать любые имеющиеся материалы: способы обеспе-
чения механической прочности и жесткости рассмот-
рены в разд. 3.1.2. В метровом диапазоне волн при
изготовлении несущих штанг из металла надо ориен-
тироваться на меньшие значения из тех, которые здесь
рекомендуются, а при изготовлении штанг из диэлек-
трика (неметаллические материалы) надо ориентиро-
ваться на максимальные значения. Разумеется, выбор
этих размеров должен быть увязан с требуемой дли-
ной несущей штанги так, чтобы была обеспечена не-
обходимая жесткость конструкции размещенной на
ней антенны. В диапазоне дециметровых волн при из-
готовлении антенн для работы на верхних частотах
диапазона (на верхних каналах) выгодно применять
меньшие значения, а при изготовлении антенн для ра-
боты на нижних частотах (каналах) большие.
Антенны, размеры которых взяты из таблиц этой
главы, будут иметь характеристики, укладывающиеся
в заданные требования и, следовательно, будут иметь
высокую эффективность. Что же касается общих ре-
комендаций относительно выбора размеров стоек в
дециметровом диапазоне, на которых антенны закреп-
ляются, в этом необходимости нет. По мере падоб-
Размеры и характеристики антенн
85
ности требуемые сведения будут рассмотрены при опи-
сании соответствующего типа антенны.
Кроме того, надо еще особо отметить, что важно
правильно выбрать питающий антенну фидер. Необ-
ходимые для этого сведения приводятся в гл. 6. В де-
циметровом диапазоне безусловно рекомендуется при-
менять коаксиальный кабель или экранированную
симметричную линию. Вопросы симметрирования так-
же рассматриваются в гл. 6.
Приводимые здесь электрические характеристики
соответствующих одноканальных антенн относятся к
средним значениям. Реальные антенны имеют харак-
теристики, значения которых практически не отли-
чаются от этих средних значений, причем величина их
отклонений связана с качеством изготовления антенн.
Для антенн, предназначенных для нескольких ка-
налов или для работы в некоторой полосе частот, или
в нескольких поддиапазонах, кроме ширины рабочей
полосы частот иногда приводятся наибольшие значе-
ния уменьшения основных характеристик. Для таких
антенн большей частью также сообщаются граничные
значения указанных характеристик. Кроме того, для
каждой антенны приводятся ее размеры на случай,
если такая антенна найдет применение в качестве
элемента антенной решетки, вопросы построения ко-
торой излагаются в разд. 5.1, где приводятся также
данные об оптимальных расстояниях в решетке из
таких элементов. Эти значения относятся к конструк-
циям, рассматриваемым в разд. 5.1.
Особенно подробно приводятся данные по кон-
структивному выполнению активного элемента (пет-
левого вибратора). Применять какие-либо дополни-
тельные меры по их согласованию, как, например,
включать согласующие переходы Т- или дельта-типа,
не требуется. Наоборот, включение таких устройств
может привести к ухудшению характеристик антенны
(их применение позволяет лишь незначительно рас-
ширить рабочую полосу частот).
При изготовлении антенны необходимо по возмож-
ности обеспечить наибольшую точность всех указан-
ных размеров. Особенно это важно при изготовлении
антенн для дециметровых волн, где отклонения даже
86
Глава 4
на миллиметр имеют важное значение. Это относится
как к размерам отдельных элементов антенны, так и
расстоянию между ними.
Основные типы конструкций петлевого вибратора
уже были подробно рассмотрены в гл. 3. Для каждой
антенны сообщаются принятые в качестве основного
размера значения диаметра ее элементов. Точность
выполнения этого размера особенно важна в децимет-
ровом диапазоне. Влияние отклонений от размеров
относится и ко всем другим элементам антенны. При-
веденные значения электрических характеристик
антенны, выполняются для размеров, которые точно
совпадают с заданными.
Все заданные размеры, для которых не указана
размерность, выполняются в миллиметрах (мм). Во
всех остальных случаях их размерность обязательно
указывается. Необходимые сведения, которые могут
понадобиться для пересчета размеров из одной си-
стемы единиц в другую, имеются в разд. 8.8.
Размеры, обозначенные в таблицах буквой I, от-
носятся к длине только металлических элементов.
Расстояние между элементами, заданные в таблицах
буквой А, относятся к расстоянию между центрами
соответствующих элементов. Представление о вели-
чинах диаметров петлевого вибратора и других эле-
ментов антенны или величине, эквивалентной диа-
метру, которая характеризует профиль материала,
можно получить из рис. 3.1.
4.1. Антенны метрового диапазона
(антенны Яги)
4.1.1. 1-элементные антенны
Технические данные:
G « 0 дБ,
аЕ « 80° (160°),
ан (а 360°,
ПЗО « 0 дБ.
Одноэлементные антенны относятся к классу нена-
правленных антенн. В соответствии с определением-
Размеры и характеристики антенн
87
коэффициент усиления остальных типов антенн срав-
нивается с коэффициентом усиления такой одиночной
1-элементной антенны .(рис. 4.1). Рассматриваемая
Рис. 4.1. 1-элементная антенна (BI).
антенна имеет коэффициент усиления G » 0 дБ, т. е.
ее усиление равно 1 1). Такая антенна создает одина-
переднем, так и в заднем
ковую направленность как в
180
Рис. 4.2. Диаграммы направ-
ленности 1-элементной ан-
тенны.* а — //-плоскость] Ь—«
£-плоскость.
Рис. 4.3. Эскиз 1-элементной
антенны.
направлениях. Поэтому величина передне-заднего от-
ношения этой антенны равна 1.
Диаграмма направленности антенны в 5-плоско-
сти имеет вид восьмерки, а в Я-плоскости — вид
*’ Точное значение этой величины для полуволнового виб-
ратора равно 1,64. — Прим. ред.
88
Глава 4
Таблица 4.1. Размеры 1-элементной антенны для каналов
в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E2IE2A1 ЕЗ Е4
1р 2870 2510 2230
Таблица 4.2. Размеры 1-элементной антенны для ка; в соответствии с американским стандартом (FCC) IB ЛОВ
Канал А2 АЗ А 4 А5 А6
1р 2530 2290 2090 1825 1700
Таблица 4.3. Размеры 1-элементной антенны для каналов
в соответствии с советским стандартом (МОРТ)
Канал R1 RII R III RIV R V
1р 2740 2330 1810 1640 1500
Таблица 4.4. Размеры 1-элементной антенны для каналов
в соответствии с британским стандартом
Канал Bl В2 ВЗ В4 В5
1р 3280 2860 2600 2880 2200
Таблица 4.5. Размеры 1-элементной
антенны для каналов в соответствии
с ирландским стандартом
Канал IB
Ip 2580
Размеры и характеристики антенн
89
Таблица 4.6. Размеры 1-элементиой антенны
для каналов а соответствии с французским
стандартом
Канал F2 F4
3000 2370
Таблица 4.7. Размеры 1-элементной антенны для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал А В с
Zp 2580 2240 1740
Таблица 4.8. Размеры 1-элементной ЧМ- радиовещания антенны для каналов
л 87-108 МГц Поддиапазон (все стандарты кроме МОРТ) 66-73 МГц (MOFTJ
1р 1460 2080
Таблица 4.9. Размеры 1-элемеитной любительской радиосвязи антенны для каналов
_ 50—54 МГц Поддиапазон (поддиапазон 6 м) 144-148 МГц (поддиапазон 2 м)
1р 2770 970
окружности (рис. 4.2). Такие антенны пригодны как
для приема передач телевидения, так и для приема
передач в определенной области частот ЧМ-радио-
вещания или любительской связи в заданном поддиа-
пазоне. Изготовить антенну несложно. На рис. 4.3
помещен эскиз 1-элементной антенны с основными
размерами, а на рис. 4.1 —фотография.
Размеры для отдельных каналов в соответствии с
различными стандартами для рассматриваемой обла-
сти частот приводятся в табл. 4.1—4.9.
90 Глава 4
4.1.2. 2-элементные антенны
Технические данные;
G « 3,5 дБ,
ая«75°,
ай « 130°,
ПЗО «8 дБ.
Эти антенны (рис. 4.4 и 4.5), как и все последующие,
обладают направленностью в двух плоскостях. Соот-
ветствующие диаграммы направленности показаны на
рис. 4.6. По сравнению с 1-элементной антенной такая
антенна имеет большую величину усиления, более уз-
кую диаграмму направленности и, следовательно,
большее значение передне-заднего отношения. Полосы
пропускания приведенных здесь антенн в отдельных
областях частотного диапазона имеют различную ши-
рину. В низкочастотной части метрового диапазона
волн эти антенны пригодны для приема передач толь-
Рис. 4.4. 2-элементная антенна (BI). Крепление несущей штанги
антенны к антенной стойке в ее середине.
Рис. 4.5. 2-элементная антенна (ВШ). Крепление несущей штанги
антенны к антенной стойке в задней части.
Размеры и характеристики антенн
91
ко одного определенного канала (одноканальные ан-
тенны) в полосе BI. В поддиапазонах, выделенных
для ЧМ-радиовещания и для любительской радиосвя-
зи, с их помощью можно осуществлять прием цо всей
выделенной области частот.
В высокочастотной части метрового диапазона
волн (полоса ВШ) ширина рабочей полосы этих ан-
тенн составляет около 25 МГц, т. е. с их помощью
Рис. 4.6. Диаграммы на-
правленности 2-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; Ь — Е-плоскость,
можно принимать передачи трех соседних каналов,
размещенных в полосе ВШ. Для указанных здесь
технических данных, а также диаграмм направлен-
ности в нижеследующих таблицах приведены соответ-
ствующие размеры антенн. В высокочастотной части
метрового диапазона волн эти антенны имеют почти
такие же технические характеристики и в двух со-
седних каналах, расположенных ниже по частоте.
Отклонения практически несущественны. Однако это
не относится к французским и ирландским стандар-
там. Данные об этих каналах можно получить из
рис. 8.12. Разность между значениями верхней и ниж-
ней граничными частотами каждого канала и состав-
ляет указанную ширину рабочей полосы 25 МГц.
Антенны с приведенными здесь размерами имеют
оптимальные технические характеристики в полосе
частот соответствующего канала и называются ка-
нальными антеннами. С учетом вышесказанного
Таблица 4.10. Размеры 2-элементных'антенн для каналов в соответствии
с европейским стандартом (МККР)
Канал Е2 ЕЗ Е4 Е5 Е6 Е7 Е8 Е9 ЕЮ ЕИ Е12
lR 3040 2650 2350 937 902 870 840 810 785 760 737
lF 2710 2370 2100 734 706 681 657 635 615 595 577
ARF 1640 1430 1270 431 415 400 386 374 361 351 340
ВЕ 4160 3660 3260 1180 1140 1100 1060 1020 990 960 930
АН 2670 2610 2320 845 815 785 755 730 705 685 660
Таблица 4.11 . Размеры 2-элементных антенн для каналов в соответствии
с американским стандартом (FCC)
Канал А2 АЗ А4 АЗ AS А7 АЗ А9 А10 АП А12 А13
lR 2650 2390 2170 1890 1750 943 912 884 856 831 807 785
lF 2370 2140 1940 1690 1570 738 714 691 670 650 633 615
arf 1430 1290 1150 995 925 434 420 407 394 383 372 361
ВЕ 3700 3340 3050 2660 2470 1190 1150 1110 1080 1040 1010 985
АН 2640 2380 2170 1900 1770 850 820 790 770 745 725 700
Глава 4
Таблица 4.12. Размеры 2-элементнык антенн для каналов в соответствии
с советским стандартом (МОРТ)
Канал R I R II R III R IV R V R VI R VII R VIII R IX R X R XI R XII
lR 2950 2470 1890 1710 1570 932 892 856 824 793 765 737
lF 2640 2210 1690 1530 1400 730 700 670 645 620 598 577
ARF 1600 1330 990 900 820 429 411 394 379 365 352 340
Be 4000 3400 2630 2390 2190 1180 ИЗО 1080 1030 1000 965 930
Ан 2860 2420 1870 1700 1560 840 810 770 740 715 690 660
Таблица 1.13. Размеры 2-элементных : антенн для каналов в соответствии с британским стандартом
Канал Bl B2 B3 B4 B5 В6 В7 В8 В9 В10 ВИ В12 В13 В14
lR 3320 2890 2630 2410 2230 937 911 889 865 843 823 805 785 768
lF 2960 2580 2350 2150 1990 733 714 695 677 661 645 630 615 600
arf 1790 1560 1410 1290 1190 431 420 408 398 388 379 370 362 353
Be 4780 4160 3780 3470 3210 1180 1140 1110 1085 1060 1030 1010 985 960
ah 3410 2970 2700 2480 2290 840 820 800 775 755 735 720 700 685
Размеры и характеристики антенн
04
Глава 4
Таблица 4.14. Размеры 2-элементных антенн для каналов
в соответствии с ирландским стандартом
Канал IB ID IF IH IJ
lR 2750 932 856 792 765
Ip 2480 730 670 620 598
ARF 1480 429 394 OJi) 352
ВЕ 3760 1180 1085 1000 965
Ан 2700 845 775 715 690
Таблица 4.15. Размеры 2-элементных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F2 F4 F5 F6 F7 F8 F8A F9 F10 Fll F12
8040 2350 964 896 835 785
lF 2710 2100 755 703 655 615
^RF 1640 1270 444 413 385 861
BE 4370 8450 1250 1160 1080 1010
AH 3130 2460 890 825 770 720
Таблица 4.16. Размеры 2-элементных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал A В C D E F G H Hl
z« 2720 2350 1780 937 893 856 820 785 760
lF 2430 2100 1590 733 699 670 641 615 595
arf 1470 1270 960 431 411 394 377 361 350
BE 8750 3260 238 J 1180 1130 1080 1030 990 960
AH 2680 2330 1780 845 800 770 740 710 680
Размеры и характеристики антенн
93
Таблица 4.17. Размеры 2-элементных антенн для каналов
1 !М-радновещания
Поддиапазон 87-108 МГц (все стандарты, кроме МОРТ) 66- 73 МГц (МОРТ)
lR 1590 2230
lF 1410 2000
ARF 970 1210
Be 2150 3020
Ан 1550 2160
Таблица 4.18. любительской Размеры 2-элементных антенн для каналов радиосвязи
Поддиапазон 50-54 МГц 144-148 МГц (поддиапазон 6 м) (поддиапазон 2 м)
о? §41 оз "С 2800 1040 2500 925 1510 637 4050 1440 2880 1030
в высокочастотной части метрового диапазона волн их
можно использовать для приема группы каналов. На
рис. 4.4 показан один из вариантов изготовления
антенны для работы в низкочастотной части метро*
вого диапазона волн, а на рис. 4.5 — для работы
Рис. 4.7. Эскиз 2-элемент-
ной антенны.
95
Глава 4
в высокочастотной пасти этого же диапазона. Там же
показаны два возможных способа крепления антен-
ны на стойке.
На рис. 4.7 помещен эскиз антенны из двух эле-
ментов и указаны ее размеры. Размеры антенн раз-
личного назначения и для разных нормалей сведены
в табл. 4.10—4.18.
4.1.3. 3-элеМентные антенны
Технические данные:
G « 5 дБ,
ав to 68°,
го 110°,
ИЗО» 14 дБ
В низкочастотной части метрового диапазона волн
(BI) эти антенны (рис. 4.8 и 4.9) применяются в ка-
честве одноканальных аНтенн- С их помощью можно
принимать передачи ЧМ'РаДиовеЩания во всем соот-
Рис. 4.8. Q-эЛсментная антенна (ВП, поддиапазон ЧМ-радиове-,
шання).
Рис. 4.9. З-элемептная антенна (ВШ)._ Крепление несущей штан-,
гн антенны к антенной стойке в задней части.
Размеры и характеристики антенн
97
ветствующем поддиапазоне. В высокочастотной части
метрового диапазона волн такие антенны тоже явля-
ются одноканальными антеннами, причем их разме-
ры должны соответствовать указанным здесь данным
Рис. 4.10. Диаграммы на-
правленности 3-Элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость, Ъ — ^-плоскость.
принимаемого канала. Во всех этих случаях их тех-
нические характеристики (рис. 4.10) соответствуют
приведенным.
В высокочастотной части метрового диапазона
волн можно использовать такие антенны и для прие-
ма передач группы каналов. Рабочая полоса частот
(ширина полосы пропускания) в этом случае, т. е.
разность между значениями верхней и нижней гра-
ничными частотами, составляет почти 35 МГц. Это оз-
начает, что, например, в соответствии с европейским
стандартом с помощью антенны, предназначенной для
приема какого-то основного канала, можно прини-
мать передачи еще четырех соседних каналов, распо-
ложенных ниже по частоте. О возможностях приема
группы каналов в соответствии со стандартами дру-
гих стран можно получить представление из рис. 8.12,
где показано расположение различных каналов мет-
рового диапазона воли. Особое внимание следует
обращать на расположение каналов, относящихся
4 Э Шпиндчер
Таблица 4.19. Размеры 3-элементных антенн для каналов в соответствии
с европейским стандартом (МККР)
Канал E2 E3 E4 E5 Еб Е7 Е8 Е9 ЕЮ ЕИ Е12
3400 2980 2530 967 931 893 867 833 810 785 760
h 2800 2450 2180 846 815 785 759 734 710 687 666
Id 2490 2170 1930 705 678 654 631 610 590 572 554
ar 880 770 680 256 255 246 238 230 222 216 209
ad 530 450 410 210 202 195 183 182 176 171 165
вЕ 5050 4430 3950 1440 1380 1330 1280 1240 1200 1160 1120
AH 3150 2770 2450 895 862 830 802 774 750 725 700
Таблица 4.20. Размеры 3-элементных антенн для каналов в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал A2 A3 A4 A5 А6 А7 А8 А9 А10 АН А12 А13
Ir 3020 2720 2470 2150 1990 974 941 912 885 858 834 810
Ip 2490 2240 2040 1770 1640 851 825 798 775 751 730 710
lD 2210 1990 1810 1570 1460 708 685 664 644 625 607 590
ar 780 705 640 555 515 267 258 250 243 236 229 222
ad 470 425 385 335 310 211 204 198 192 186 181 176
BE 4480 4050 3700 3230 3000 1440 1390 1350 1310 1270 1230 1200
AH 2790 2520 2300 2010 1870 900 870 842 815 792 770 747
Глава 4
Таблица 4.21. Размеры 3-элементных антенн для каналов в соответствии
с советским стандартом (МОРТ)
Канал R I RII R III R IV R V R VI R VII R VIII R IX R X R XI R XII
Ir 3300 2770 2120 1920 1760 962 921 885 850 818 789 760
2720 2280 1750 1580 1450 842 806 775 744 716 684 666
lD 2410 2020 1550 1400 1280 700 670 644 619 595 574 554
ar 860 720 552 500 457 264 253 243 233 224 216 209
ad 520 436 334 303 277 209 200 192 185 178 171 165
BE 4850 4110 3190 2900 2660 1430 1370 1310 1260 1210 1170 ИЗО
AH 3030 2560 1990 1810 1660 894 855 820 788 758 730 704
Таблица 4.22. Размеры 3-элементных антенн для каналов в соответствии с британским стандартом
Канал ' Bl B2 ВЗ B4 B5 В6 В7 В8 вэ В10 ВИ В12 В13 В14
3840 3330 3020 2770 2550 967 941 916 894 871 850 830 810 792
Ip 3160 2740 2490 2280 2100 846 825 802 782 763 744 726 710 694
lD 2810 2440 2210 2020 1865 705 685 668 650 635 619 604 590 577
995 862 782 715 660 266 258 252 245 239 233 228 222 218
ad 600 520 470 430 397 210 204 199 194 189 185 180 176 172
BE 5800 5050 4600 4210 3900 1430 1390 1350 1320 1285 1255 1225 1195 1165
AH 3610 3150 2870 2630 2430 891 867 845 822 801 782 763 745 728
'Размеры и характеристики антенн
ICO
Глава 4
Таблица 4.23. Размеры 3-элементных антенн для каналов в соответствии с ирландским стандартом
Канал IB ID IF IH IJ
lR 3080 962 885 818 789
С 2540 842 775 716 684
lD 2250 700 646 595 574
ar 795 264 243 224 216
ad 480 209 192 178 171
ВЕ 4550 1430 1310 1210 1170
АН 2840 894 820 758 730
Таблица 4.24. Размеры 3-элементных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F2 F4 F5 F6 F7 F8 F8A F9 FI0 Fl I FI2
Ir 3470 2730 995 926 865 810
Ip 2860 2250 871 810 756 710
Id 2540 2000 725 675 630 590
ar 900 705 273 254 237 222
ad 542 426 '216 201 188 176
BE 5310 4180 1510 1380 1310 1220
AH 3320 2610 945 875 815 763
Таблица 4.25. Размеры 3-элементных антенн дли каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал A В c D E F G H Hl
lR 3050 2630 1990 967 921 885 845 810 785
lP 2510 2170 1640 846 806 775 740 710 687
lD 2230 1930 1460 705 670 644 615 590 572
ar 790 680 515 266 253 243 232 222 216
ad 475 410 310 210 200 192 183 176 171
BE 4560 3950 3020 1440 1365 1310 1250 1310 1270
AH 2840 2460 1880 896 858 818 782 750 725
Размеры и характеристики антенн 10!
Таблица 4.26. Размеры 3-элементных антенн для каналов
ЧМ-радиовещания
Поддиапазон 87-108 МГц (все стандарты, кроме 66-73 МГц (МОРТ) МОРТ)
1к lF lD Ad ВЕ АН 1740 2440 1430 2010 1280 1780 450 635 272 384 2620 3670 1640 2290
Таблица 4.27. Размеры 3-элементных антенн для каналов
любительской радиосвязи
Поддиапазон 50-54 МГц 144—148 МГц (поддиапазон 6 м) (поддиапазон 2 м)
lR lF lD ar ad ae 3270 1175 2690 1030 2390 855 845 322 510 255 4900 1740 3060 1090
к ирландским и французским стандартам. В тех слу-
чаях, когда такие антенны используются в качестве
многоканальных антенн, можно пренебречь незначи-
тельными изменениями nj еденных здесь техниче-
ских характеристик.
А.
Рис. 4.11. Эскиз 3-эле-
ментной антенны.
102
Глава 4
На фотографии, представленной на рис. 4.8, изо-
бражена антенна для приема передач ЧМ-радиове-
щания, а на рис. 4.9— антенна для приема передач в
высокочастотной части метрового диапазона волн.
Обозначения размеров, используемых в таблицах, по-
ясняются на рис. 4.11. В табл. 4.19—4.27 приводятся
размеры антенн для различных случаев их примене-
ния и различных стандартов.
4.1.4. 4-элементные антенны
Технические данные;
G « 6 дБ,
а£«63°,
ан 95°,
ИЗО « 14 дБ.
По техническим данным и форме диаграммы направ-
ленности эти антенны (рис. 4.12 и 4.13) относятся к
Рис. 4.12. 4-элемеитная антенна (В1П). Крепление несущей
штанги антенны к антенной стойке в задней части.
группе канальных антенн. Кроме того, в низкочастот-
ной части метрового диапазона волн (BI) такие ан-
тенны можно использовать и как многоканальные.
Рабочая полоса частот, вычисляемая как разность
-между значениями верхней и нижней граничными ча-
стотами, составляет почти 16 МГц. Например, в соот-
ветствии с европейским стандартом соседние каналы
располагаются так плотно, что антенну, размеры ко-
торой выбраны для оптимального приема некоторого
Размеры и характеристики антенн
103
канала, можно применить и для приема по соседне-
му каналу, лежащему ниже по частоте практически
.без ухудшения качества приема. О возможностях
приема каналами в соответствии с другими стандар-
тами можно судить по рис. 8.12.
Следует отметить, что такие антенны пригодны
для приема передач во всей полосе ЧМ-радиовеща-
ния и для работы во всем поддиапазоне, отведенном
для любительской радиосвязи.
Особое значение эти антенны имеют в высокоча-
стотной части метрового диапазона волн (В1П). Ра-
бочая полоса частот, определяемая как разность
между значениями верхней и нижней граничными ча-
стотами, составляет почти 56 МГц. Это означает, на-
пример, что антенну, размеры которой выбраны для
приема самого верхнего канала некоторого стандар-
та, можно использовать во всей полосе, которую ох-
ватывает данный стандарт, причем это справедливо
и для других стандартов. Например, с помощью ан-
тенны, размеры которой соответствуют приему кана-
ла Е12 европейского стандарта, можно принимать
передачи во всей области частот от канала Е5 до
канала Е12. Для приема группы каналов размеры
Таблица 4.28. Размеры 4-элемеитных антенн для каналов в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 ЕЮ Ell E12
1ц 3620 3200 2870 1080 1040 1000 966 935 904 876 850
ip 3090 2740 2460 924 888 857 828 800 774 750 727
lDl 2500 2210 1980 746 718 692 669 646 625 605 587
lD2 2460 2180 1950 734 706 680 657 635 615 595 577
aR 1630 1450 1300 487 469 452 437 422 408 396 383
436 386 346 130 125 121 117 113 109 106 102
AD2 1335 1180 1060 399 384 370 357 346 334 323 314
Be 5460 4800 4270 1550 1490 1440 1390 1340 1300 1250 1220
AH 3680 3240 2880 1050 1010 970 935 905 875 845 820
Таблица 4.29. Размеры 4-элемеитиых антенн для каналов в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал A2 A3 ' A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 All A12 A13
lR 3250 2960 2710 2380 2220 1085 1050 1018 986 957 930 904
ip 2780. 2530 2320 2040 1900 930 900 870 845 820 796 774
lDl 2250 2045 1880 1650 1535 750 726 704 683 662 644 625
lD2 2210 2010 1845 1620 1510 739 714 692 671 651 633 615
aR 1470 1335 1225 1075 1000 490 474 459 445 432 420 408
393 358 328 288 268 131 127 123 119 116 112 109
aD2 1200 1095 1000 880 820 401 388 376 364 354 344 334
BE 4850 4370 4000 3500 3240 1560 1500 1460 1410 1370 1330 1300
A?- 3260 2950 2700 2350 2190 1050 1020 985 955 925 900 870
Глава 4
Таблица 4.30. Размеры 4-элемеитных антенн для каналов в соответствии с советским стандартом (МОРТ)
Канал R1 R II R III R IV R V R VI R VII RVIII R IX RX RXI XII
lR 3450 2960 2320 2120 1950 1075 1030 986 948 913 880 850
О’ 2950 2530 1985 1815 1670 918 880 845 811 780 752 727
lD\ 2390 2045 1610 1470 1350 742 711 683 655 632 609 587
lD2 2350 2010 1580 1440 1330 730 700 671 645 620 598 577
Ar 1560 1335 1050 958 882 484 464 445 428 412 397 383
Adi 417 358 281 256 236 130 124 119 114 110 106 102
Ad2 1275 1095 860 784 720 396 380 364 350 337 325 314
Be 5250 4450 3450 3140 2870 1550 1480 1420 1360 1310 1270 1220
Ah 3540 3000 2320 2110 1940 1045 1000 960 ' 920 885 850 820
Таблица 4.31. Размеры 4-элементных антенн для каналов в соответствии с британским стандартом
Канал Bl B2 вз B4 B5 В6 В7 В8 В9 В10 В11 В12 В13 В14
lR 4200 3680 3370 3100 2870 1080 1050 1025 996 971 948 925 904 885
lF 3600 3160 2880 2650 2460 924 900 875 853 832 811 7ТЙ 774 756
lDl 2900 2550 2330 2140 1980 746 726 707 689 672 655 640 625 611
‘D2 2860 2510 2290 2110 1950 734 715 695 678 661 645 630 615 601
Ar 1900 1660 1520 1400 1300 487 474 461 450 438 428 418 408 399
Adi . 508 445 407 375 346 130 127 124 120 117 114 112 109 107
aD2 1550 1350 1240 1145 1060 399 388 378 368 359 350 342 334 327
be 6200 5450 4950 4550 4200 1545 1500 1450 1420 1390 1350 1320 1290 1260
ah 4230 3680 3350 3070 2840 1040 1010 985 950 935 915 890 870 850
Размеры и характеристики антенн 105
106
Глава 4
Таблица 4.32. Размеры 4-элементных антенн для каналов в соответствии с ирландским стандартом
Канал IB ID IF IH IJ
lR 3250 1075 986 913 880
1Р 2780 918 845 780 752
lDi 2250 742 683 632 609
2210 730 671 620 598
ar 1470 484 445 412 397
adi 393 130 119 110 106
AD2 1200 396 364 337 325
BE 4980 1550 1420 1310 1270
AH 3350 1045 960 885 850
Таблица 4.33. Размеры 4-элементиых антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F2 F4 F5 F6 F7 F8 F8A F5 F10 Fll F12
^R 3550 2870 1110 1035 965 904
Ip 3040 2460 950 885 825 774
^Dl 2455 1980 768 715 667 625
^D2 2415 1950 755 703 656 615
ar 1600 1300 501 467 435 408
adi 429 346 134 125 116 109
AD2 1310 1060 410 382 356 334
BE 5750 4530 1640 1520 1410 1320
AH 3880 3050 1100 1025 955 890
Таблица 4.34. Размеры 4-элементных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал A В c D E F G H Hl
lR 3250 2870 2220 1080 1030 986 944 904 876
4 2780 2460 1900 924 880 845 807 774 750
^Dl 2250 1980 1535 746 711 683 653 625 605
^D2 2210 1950 1510 734 700 671 641 615 595
AR 1470 1300 1000 487 464 445 426 408 396
adi 393 346 268 130 124 119 114 109 106
AD2 1200 1060 820 399 380 364 348 334 323
BE 4940 4280 3270 1550 1480 1420 1350 1300 1250
3320 2880 2200 1045 1000 955 915 875 845
Размеры и характеристики антенн
107
Таблица 4.35. Размеры 4-элементных антенн для каналов
ЧМ-радиовещаиия
Поддиапазон 87-108 МГц (все стандарты, кроме 66-73 МГц (МОРТ) МОРТ)
!« lDl lD2 ar Л£>1 ^D2 ВЕ АН 1810 2680 1660 2290 1250 1850 1230 1820 816 1210 218 323 667 988 2850 3970 1920 2680
Таблица 4.36. любительской Размеры 4-элементных антенн для каналов радиосвязи
Поддиапазон 50—54 МГц 144-148 МГц (поддиапазон 6 м) (поддиапазон 2 м)
iR 1Р lDl ^02 ar AD2 ае лн 3620 1320 3090 1130 2500 912 2460 898 1630 695 436 159 1335 487 6300 1890 3580 1275
антенны необходимо выбрать так, чтобы они соответ-
ствовали не основному каналу, а лежащему выше него
по частоте. Приведенные здесь технические данные и
форма диаграммы направленности относятся к основ-
ному каналу, которому соответствуют выбранные
размеры антенны. При использовании такой антенны
для приема группы каналов возникают незначитель-
ные ухудшения характеристик в области нижних
108
Глава 4
частот. Оценку возможностей использования таких
антенн для приема нескольких каналов в соответствии
со стандартами разных стран можно получить из
рис. 8.12.
На фотографии, представленной на рис. 4.12, изо-
бражен один из вариантов таких антенн, предназна-
ченных для работы в высокочастотной части метро-
Рис. 4.14. Эскиз 4-эле-
ментной антенны.
вого диапазона волн, и ее крепление к стойке. Обо-
значения размеров, используемые в таблицах, пояс-
няются на рис. 4.14.
В табл. 4.28—4.36 приводятся размеры антенн для
различных вариантов их применения и различных
стандартов.
4.1.5. 5-элементные антенны
{Технические данные:
G « 7 дБ,
аЕ « 58°,
ан « 80°,
ПЗО« 14 дБ.
Такие антенны (рис. 4.15) могут применяться для
приема передач телевизионного канала, расположен-
ного в области нижних частот метрового диапазона
волн (BI), а также для приема передач ЧМ-радиове-
хцания и для любительской радиосвязи в пределах
всего отведенного для этих целей поддиапазона. В вы-
сокочастотной части метрового диапазона волн (ВШ)
рабочая полоса частот такой антенны составляет
около 36 МГц. Например, с помощью такой антенны
Размеры и характеристики антенн
109
можно принимать передачи пяти соседних каналов по
европейскому стандарту, При обращении К другим.
Рис. 4.15. 5-элементная антенна (BI).
стандартам для выяснения возможностей приема пе«
редач нескольких соседних каналов надо воспользо-
ваться диаграммой распределения каналов, изобра-
Рис. 4.16. Диаграммы на-
правленности Э-элемент-
ной антенны, а — Н- пло-
скость! b — ^-плоскость.
жённой на рис. 8.12. Приведенные технические харак-
теристики и форма диаграммы направленности
1(рис. 4.16) относятся к каналу, для которого выбра-
ны размеры антенны. Еоди антенна рассчитана на
Таблица 4.37. Размеры 5-элементиых антенн для каналов в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E2 ЕЗ Е4 Е5 Е6 Е7 Е8 Е9 ЕЮ Е11 Е12
lR 3500 8050 2700 1025 988 952 920 889 860 833 808
lF 2900 2550 2250 855 824 794 766 740 717 695 673
lDl 2480 2160 1920 730 703 677 654 631 612 592 575
lD2 2590 2260 2000 760 732 706 681 657 637 617 598
lD3 2550 2230 1980 752 725 699 674 651 630 610 593
aR 1000 870 770 293 282 271 262 253 246 238 230
aDI 450 390 345 131 126 122 118 113 ПО 106 ЮЗ
aD2 640 560 500 190 183 176 170 164 160 154 150
aD3 1050 920 815 310 298 287 278 268 260 252 244
BE 5940 5220 4650 1690 1630 1565 1510 1460 1410 1370 1320
AH _ 4340 3800 3400 1230 1190 1140 1100 1060 1030 1000 965
Таблица 4.38. Размеры 5' элементных антенн для каналов в । соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал A2 АЗ А4 А5 А6 А7 AS А9 А10 АН А12 А13
lR 3100 2820 2580 2260 2110 1030 1000 967 937 910 885 860
lF 2580 2345 2160 1890 1760 860 832 806 782 760 737 717
lDl 2200 2000 1835 1610 1500 735 710 687 667 647 629 612
lD2 2295 2085 1910 1680 1565 765 738 716 695 675 655 637
lD3 2270 2060 1890 1660 1550 757 731 710 688 667 649 630
ar 884 803 735 645 602 294 284 276 268 260 252 246
aDI 396 360 330 289 270 132 128 124 120 116 ИЗ ПО
aD2 573 520 478 420 390 191 185 179 174 169 164 160
aD3 935 850 780 683 637 312 301 292 283 275 267 260
BE 5270 4760 4350 3800 3530 1695 1640 1585 1535 1490 1450 1410
AH 3840 3480 3180 2770 2580 1240 1195 1160 1020 1090 1060 1030
Глава 4
Таблица 4.39. Размеры 5-элементных антенн для каналов в соответствии с советским стандартом (МОРТ)
Канал R I R II R III R IV R V R VI R VII RVIII R IX R X R XI RXII
lR 3290 2820 2210 2020 1860 1020 978 937 900 868 837 808
1р 2330 2345 1840 1680 1550 851 815 782 751 724 698 673
lDl 1990 2000 1570 1435 1320 726 695 667 641 618 595 575
lD2 2440 2085 1640 1500 1380 756 724 695 668 644 620 598
lD3 2410 2060 1620 1480 1360 748 717 688 661 637 614 593
ar 938 803 630 576 530 291 279 268 257 248 239 230
adi 420 360 282 258 237 130 125 120 115 111 107 103
aD2 608 520 410 374 344 189 181 174 167 161 155 150
aD3 990 850 667 610 560 308 295 283 272 262 262 244
BE 5700 4840 3750 3400 3120 1690 1610 1550 1490 1430 1380 1330
AH 4170 3530 2740 2480 2280 1230 1180 ИЗО 1080 1049 1000 970
Таблица 4.40. Размеры 5-элементных антенн ДЛЯ каналов в соответствии с британским стандартом
Канал Bl B2 B3 B4 B5 B6 B7 В8 B9 В10 ВИ В>12 В13 В14
lR 4000 3500 3210 2950 2700 1025 1000 973 948 925 900 880 860 840
lF 3330 2920 2670 2460 2250 855 832 811 790 770 751 734 717 700
lDi 2840 2490 2280 2100 1920 730 710 691 674 657 641 626 612 598
lD2 2960 2600 2370 2185 2000 760 738 720 702 685 668 652 637 623
lD3 2940 2570 2350 2160 1980 752 731 714 695 677 661 645 630 616
aR 1140 1000 913 840 770 293 284 278 270 263 257 251 246 240
aDI 512 448 410 376 345 131 128 124 121 118 115 112 110 107
aD2 740 650 594 546 500 190 185 180 175 171 167 163 160 156
aD3 1200 1060 967 890 815 310 301 294 286 279 272 266 260 254
BE 6820 5940 5400 4950 4580 1680 1640 1590 1550 1510 1470 1440 1400 1370
4980 4340 3950 3620 8340 1230 1190 1160 ИЗО 1100 Ю75 1050 1025 1000
Размеры и характеристики антенн
112
Глава 4
Таблица 4.41, Размеры 5-элементных антенн для каналов в соответствии с ирландским стандартом
Канал IB ID IF IH IJ
lR 3100 1020 937 868 837
lF 2580 851 782 724 698
^Dl 2200 726 667 618 595
^D2 2295 756 695 644 620
lD3 2270 748 688 637 614
Ar 884 291 268 248 239
Adi 396 130 120 111 107
A Di 573 189 174 161 155
Adi 935 308 283 262 262
BE 5360 1690 1550 1430 1380
AH 3900 1230 1130 1040 1000
Таблица 4.42. Размеры 5-элементныХ антенн для каналов^
в соответствии с французским стандартом
Канал F2 F4 F5 F6 F7 F8 F8A F9 F10 Fll F12
Ir 3500 2700 1060 934 918 860
Ip 2900 2250 880 820 765 717
Idi 2480 1920 750 700 652 612
^D2 2590 2000 782 1 728 679 637
lD3 2550 1980 775 720 672 630
Ar 1000 770 301 280 262 246
Adi 450 345 135 125 117 110
Ad2 640 500 195 182 170 160
Ad3 1050 815 319 296 277 260
BE 6250 4920 1780 1650 1535 1440
AH 4570 3590 1300 1200 1120 1050
Размеры и характеристики антенн
113
Таблица 4.43. Размеры Б-элементных антенн для каналов в соответствии с итальянским стандартом
Канал А В С D Е F G н Н1
1К 3100 2700 2110 1025 978 937 897 860 833
; ге 2580 2250 1760 855 815 782 748 717 695
?D1 2200 1920 1500 730 695 667 638 612 592
*D2 2295 2000 1565 760 724 695 665 637 617
:iD3 2270 1980 1550 752 717 688 658 630 610
AR 884 770 602 293 279 268 256 246 238
ADl 396 345 270 131 125 120 115 110 105
AD2 573 500 390 190 181 174 166 160 154
АОЗ 935 815 637 310 295 283 271 260 252
ВЕ 4300 4650 3550 1690 1610 1540 1470 1410 1400
АН 3880 3400 2600 1230 1170 1120 1075 1030 1020
Таблица 4.44. Размеры 5-элементных антенн для каналов
ЧМ-радиовещания
Поддиапазон 87- 108 МГц (все стандарты, кроме МОРТ) 66-73 МГц (МОРТ)
lR 1750 2540
lF 1455 2120
lDl 1240 1810
lD2 1295 1885
lD3 1280 1865
aR 498 725
aD\ 223 325
aD2 824 471
aD3 527 -768
BE 3100 4320
AH 2250 3150
Таблица 4.45. Размеры 5-элементиых антенн для- каналов
любительской радиосвязи
Поддиапазон 50—54 МГц (поддиапазон 6 м) 144-148 МГц (поддиапазон 2 м)
lR 3440 1250
lF 2870 1040
lDl 2445 886
l£)2 2550 924
lD3 2520 915
aR 982 355
ADl 440 159
aD2 638 231
aD3 1040 375
BE 5770 2050
An 4200 1500
114
Глава 4
прием передач в высокочастотной части метрового
диапазона волн, то с ее помощью можно принимать
и передачи по тем каналам, которые расположены
ниже основного канала, причем значения ее харак-
теристик для этих каналов практически не ухудша-
ются. В высокочастотной части метрового диапазона
Рис. 4.17. Эскиз Б-элементной антенны.
такие антенны могут применяться в различных вари-
антах, в частности и как антенны для приема группы
каналов, оценку характеристик которой можно про-
вести по .диаграмме распределения каналов, изобра-
женной на рис. 8.12.
На рис. 4.17 помещен эскиз 5-элементной антенны
и указаны ее основные размеры, а на рис. 4.15 дана
ее фотография. Размеры антенн различного назначе-
ния и для разных стандартов сведены в табл. 4.37—
4.45.
4.1.6. 6-элементные антенны
Технические данные:
G « 8 дБ,
аЕ»53°,
ан « 70°,
ПЗО« 16 дБ.
В низкочастотной части метрового диапазона волн
(BI) рабочая полоса этих антенн (рис. 4.18) состав-
Размеры и характеристики антенн
115
ляет около 16 МГц. С помощью такой антенны мож-
но, например, принимать, кроме основного канала, на
который рассчитана антенна, еще два соседних ка-
нала в соответствии с европейским стандартом. Само
собой разумеется, что заданные частотные поддиапа-
зоны должны входить в общий диапазон. В высоко-
частотной части метрового диапазона волн рабочая
полоса этих антенн, вычисляемая как разность меж-
ду значениями верхней и нижней граничных частот
того канала, на который рассчитана антенна, состав-
ляет около 42 МГц (например, согласно европейскому
стандарту рабочая полоса охватывает 6 соседних ка-
налов). Для оценки возможностей приема передач
соседних каналов применительно к другим стандар-
там следует воспользоваться диаграммой распределе-
ния каналов, изображенной на рис. 8.12. Особенно
это относится к ирландским и французским стандар-
там.
В высокочастотной части метрового диапазона
волн такие антенны можно применять не только в
качестве высокоэффективных канальных антенн, но и
в качестве антенн для приема группы каналов, при-
чем в этом случае возможны самые разнообразные
варианты. Приведенные здесь технические данные и
форма диаграммы направленности (рис. 4.17) отно-
сятся к тому каналу, который соответствует выбран-
ным размерам антенны. При приеме передач группы
каналов эти характеристики практически остаются
такими же — изменения совершенно незначительны.
На рис. 4.18 помещена фотография одного из ва-
риантов антенны для приема передач в высокоча-
lie
Глава 4
стотной части метрового диапазона волн, а на
рис. 4.19 — диаграмма направленности. На рис. 4.20
Рис, 4.19. Диаграммы на-
правленности 6-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; b — /^-плоскость.
дан эскиз антенны и указаны обозначения ее основ-
ных размеров, приведенных в соответствующих таб-
лицах.
Рис, 4.20. Эскиз 6-элементной антенны.
Размеры антенн различного применения и для
различных стандартов сведены в табл. 4.46—4.54,
Таблица 4.46. Размеры 6-элементных антенн для каналов в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 Ell E12
lR 3520 3120 2800 1050 1015 975 942 910 880 853 826
IF 2930 2600 2330 875 843 812 785 758 732 710 689
2505 2220 1990 746 720 694 670 647 626 606 588
lD2 2530 2240 2010 755 728 701 677 654 633 613 594
lD3 2490 2210 1980 742 715 690 666 643 622 603 585
lD4 2450 2170 1945 730 704 678 655 633 612 593 575
ar 1610 1430 1280 480 463 446 431 416 402 390 378
Adi 392 348 312 117 113 109 105 101 98 95 92
AD2 1300 1150 1030 388 374 360 348 336 325 315 305
AD3 1135 1G10 900 338 326 314 304 294 284 275 266
AD4 1240 1100 983 369 356 343 331 320 310 300 291
BE 6480 5700 5080 1840 1770 1710 1650 1590 1540 1490 1440
AH 4940 4340 3860 1400 1350 1300 1255 1210 1170 1135 1100
Таблица 4.47. Размеры 6-элементных антенн для каналов в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 All A12 A13
lR 3170 2880 2640 2320 2160 1055 1020 990 960 932 905 880
lF 2640 2400 2200 1930 1800 880 951 825 800 775 753 732
Idi 2250 2050 1880 1650 1540 751 726 705 683 662 644 626
lD2 2275 2070 1900 1665 1555 760 735 712 690 670 650 633
lD3 2240 2040 1860 1640 1530 747 723 700 680 658 640 622
lD4 2200 2000 1840 1610 1500 735 710 688 668 648 630 612
ar 1450 1320 1210 1060 988 483 468 453 440 426 414 402
Am . 353 321 294 258 241 118 114 110 107 104 101 98
AD2 1170 1070 975 856 798 390 377 366 355 344 334 325
AD3 1020 930 851 748 696 341 330 319 310 300 282 284
aD4 1110 1020 930 816 760 372 360 348 338 328 318 310
BE 5740 5200 4730 4140 3850 1850 1790 1730 1680 1620 1580 1535
ah 4370 3950 3610 3150 2930 1410 1360 1320 1280 1240 1200 1170
Размеры и характеристики антенн
Таблица 4.48. Размеры 6-элементных антенн для каналов в соответствии с советским стандартом (МОРТ)
Канал_______RI R II R Ш RIV RV R VI RVII RVIII R IX RX RXI RXII
lR 3370 2880 2260 2070 1900 1045 1000 960 923 890 856 826
lF 2800 2400 1885 1720 1580 870 834 800 768 740 713 689
lD\ 2390 2050 1610 1470 1350 744 712 683 656 632 610 588
lD2 2420 2070 1625 1485 1365 751 720 690 664 639 616 594
lD3 2380 2040 1600 1460 1345 739 707 680 653 628 605 585
lD4 2340 2000 1570 1435 1320 726 695 668 642 618 595 575
ar 1540 1320 1035 945 870 478 458 440 422 407 392 378
aDI 375 821 252 230 212 116 111 107 103 99 95 92
aD2 1240 1070 835 763 702 386 370 355 341 328 316 305
aD3 1085 930 730 666 613 337 323 310 298 286 276 266
AD4 1185 1020 795 727 668 368 352 338 325 312 302 291
BE 6230 5270 4090 3720 3400 1840 1760 1680 1620 1560 1500 1450
AH 475Q 4020 3110 2830 2600 1400 1340 1280 1230 1190 1140 1100
Таблипа 4.49. Размеры 6-элементных антенн ДЛЯ каналов в соответствии с британским стандартом
Канал Bl B2 B3 B4 В5 В6 В7 В8 В9 вю В11 В12 В13 В14
lR 4090 3590 3280 3020 2800 1050 1020 996 970 945 923 902 880 860
lF 3410 2990 2730 2510 2330 875 851 830 808 788 768 750 732 716
>Dl 2910 2550 2330 2145 1990 746 726 708 690 673 656 641 626 612
lD2 2940 2580 2360 2170 2010 755 735 716 697 680 664 648 633 619
lD3 2890 2540 2315 2130 1980 742 723 705 685 669 653 638 622 608
lD4 2840 2490 2280 2100 1945 730 710 693 675 658 642 627 612 598
ar 1870 1640 1500 1380 1280 480 463 455 444 433 422 412 402 394
aDI 456 400 365 336 312 117 114 111 108 105 103 100 98 96
aD2 1510 1325 1210 1115 1030 388 377 368 358 350 341 333 325 318
aD3 1320 1160 1055 975 900 338 330 321 313 305 298 291 284 277
aD4 1440 1260 1150 1060 983 369 360 350 341 333 325 317 310 303
BE 7440 6480 5890 5400 5000 1830 1780 1730 1690 1650 1600 1565 1530 1495
AH 5660 4940 4500 4120 3800 1395 1360 1320 1290 1255 1225 1195 1170 1140
Глава 4
Размеры и характеристики антенн
119
Таблица 4.60. Размеры 6-элементных антенн для каналов
в соответствии с ирландским стандартом
Канал IB ID IF IH IJ
lR 3170 1045 960 890 856
lF 2640 870 800 740 713
lDl 2250 744 683 632 610
ID2 2275 751 690 639 616
2240 739 680 628 .605
2200 726 668 618 595
ar 1450 478 440 407 392
д 353 116 107 99 95
^D2 1170 383 355 328 316
1020 337 310 286 276
ad\ 1110 368 338 312 302
BE 5840 1840 1680 1560 1500
AH 4450 .400 1280 1190 1140
Таблица 4.51. Размеры 6-элементных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F2 F4 F5 F6 F7 F8 F8A F9 FIO
^R 3460 2800 1080 1010 940 880
lF 2880 2330 900 839 782 732
^Dl 2460 1990 768 715 667 626
2480 2010 776 725 675 633
^D3 2445 1980 764 712 663 622
lDl 2400 1945 752 700 652 612
ar 1580 1280 494 460 429 403
^Dl 385 312 120 112 105 98
AD2 1280 1030 399 372 347 325
AD3 1115 900 349 325 303 284
AD4 1210 983 380 354 330 310
BE 6810 5360 1940 1800 1680 1565
AH 5180 4080 1480 1370 1280 1195
120
Глава 4
Таблица 4.52. Размеры 6-элементных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал A В c D E F G H Hl
lD 3200 2800 2160 1050 1000 960 920 880 853
Ip 2660 2330 1800 875 834 800 765 732 710
lDl 2275 1990 1540 746 711 683 654 626 606
2300 2010 1555 755 720 690 661 633 613
2260 1980 1530 742 708 680 650 622 603
Idi 2225 1945 1500 730 696 668 640 612 593
Ar 1460 1280 988 480 458 440 421 402 390
ar 356 312 241 117 112 107 102 98 95
1180 1030 798 388 370 355 340 325 315
Aa 1030 900 696 338 323 310 296 284 275
AD‘ 1125 983 760 369 352 338 324 310 300
b„ 5780 5080 3870 1840 1750 1680 1600 1540 1525
AH 4400 3860 2950 1400 1335 1280 1225 1170 1160
Таблица 4.53. Размеры 6-элементных антенн для каналов
ЧМ-радиовещания
Поддиапазон 87-108 МГц (все стандарты, кроме МОРТ) 66-73 МГЦ (МОРТ)
1760 2600
Ip 1465 2170
lDl 1250 1850
1265 1870
1245 1840
1225 1810
ar 805 1190
A 196 290
650 962
567 840
AM 619 916
B„ 3370 4700
AH 2560 3580
Размеры и характеристики антенн
121
Таблица 4.54. любительской Размеры 6-элементных радиосвязи антенн для поддиапазонов
Поддиапазон 50—54 МГц (поддиапазон 6 м) 144-148 МГц (поддиапазон 2 м)
3520 1290
Гр 2940 1070
lDl 2500 915
^D2 2530 925
2490 910
2450 895
ar 1610 588
л ЛЛ1 392 143
д 1300 475
А 1135 415
1240 453
лн 6300 2240
4800 1700
4.1.7. 7-элементные антенны
Технические данные:
G « 8,5 дБ,
ай«5Г,
ан « 6,5°,
ПЗО« 16 дБ.
7-элементные антенны (рис. 4.21) по техническим ха-
рактеристикам практически не отличаются от 6-эле-
ментных антенн. Поэтому здесь не приводятся их
размеры для приема передач телевизионного канала
в низкочастотной части метрового диапазона волн.
Понятно, что с помощью таких антенн можно осуще-
ствлять прием во всей полосе звукового радиовещания
и вести передачи и принимать сообщения во всей по-
лосе, отведенной для любительской радиосвязи.
В высокочастотной части метрового диапазона
волн рабочая полоса частот 7-элементных антенн со-
ставляет около 37 МГц. Для европейского стандарта
это соответствует, например, пяти соседним каналам.
122
Глава 4
Для других стандартов в случае, если антенна пред*
назначается для приема передач нескольких каналов,
Рис. 4.21. Диаграммы на-
правленности 7-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; b — £-плоскость.
ее размеры следует выбирать с учетом диаграммы
распределения каналов (рис. 8.12). И в этом случае
Рис. 4.22. Эскиз 7-элементной антенны.
следует обратить особое внимание на ирландский и
французский стандарты.
Приведенные технические данные и форма диа-
граммы направленности относятся к основному кана-
Размеры и характеристики антенн
123
Таблица 4.55. Размеры 7-элемеитиых антенн для каналов
в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E5 E6 E7 E8 E9 ЕЮ Ell E12
lR 975 940 905 873 845 817 790 765
lF 853 820 790 764 740 715 692 670
lDl 709 681 657 635 613 593 574 557
702 675 651 630 608 588 570 552
731 704 679 655 663 613 593 575
AR 302 290 280 270 261 253 245 237
104 100 97 94 90 88 85 82
252 242 234 226 218 211 204 198
AD3~ AD5 256 246 237 229 221 214 207 201
BE 1910 1840 1770 1710 1650 1600 1540 1500
AH 1500 1450 1390 1350 1300 1255 1215 1180
Таблица 4.56. Размеры 7-элементных антенн для каналов
в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал AT AS A9 A10 All A12 A13
Ir 980 950 920 890 865 840 817
lF 858 830 805 780 758 735 715
^Dl 712 690 668 647 628 610 593
706 684 662 652 624 605 588
lD3~lD6 735 712 690 668 650 630 613
ar 304 294 284 276 268 260 253
adi 105 102 98 96 93 90 88
AD2 253 245 238 230 224 217 211
AD3~AD5 257 248 241 233 227 220 214
BE 1920 1850 1790 1740 1690 1640 1590
AH 1510 1460 1410 1370 1330 1290 1250
124
Глава 4
Таблица 4.57. Размеры 7-элементиых антенн для каналов в соответствии с советским стандартом (МОРТ)
Канал R VI R VII R VIII R IX R X RXI RXII
lR 970 928 890 855 825 795 765
lF 848 811 780 749 720 695 670
DI 704 674 647 621 598 577 557
^D2 698 669 652 616 594 572 552
^D3~lDZ 726 696 668 642 618 596 575
Ar 300 287 276 265 255 246 237
Adi 104 99 96 92 88 85 82
Aq2 250 240 230 221 213 205 198
Z Д /95 254 243 233 224 216 208 201
BB 1900 1820 1750 1680 1610 1560 1500
Aff 1500 1435 1375 1320 1270 1225 1180
Таблица 4.58. Размеры 7-элементных антенн для в соответствии с британским стандартом каналов
Канал B6 B7 B8 B9 B10 BI1 B12 BI3 B14
Ir 975 950 924 900 878 855 836 817 798
1р 853 830 809 . 788 768 749 732 715 700
^D\ 709 690 670 654 637 621 607 593 580
^D2 702 684 665 648 633 616 602 588 575
^D3~lD5 731 712 692 675 658 642 627 613 598
302 294 286 279 272 265 259 253 247
"^Dl 104 102 99 96 94 92 90 88 86
А[)2 252 245 238 232 227 221 216 211 206
Ad3~~Ad5 256 248 242 236 230 224 219 214 209
вЕ 1900 1850 1800 1750 1710 1665 1625 1590 1550
Aff 1495 1455 1415 1380 1350 1310 1280 1250 1220
Размеры и характеристики антенн 125
Таблица 4.59. Размеры 7-элементиых антенн для каналов
в соответствии с ирландским стандартом
Канал ID IF IH IJ
lR 970 890 825 795
848 780 720 695
704 647 598 577
^£>2 698 652 594 572
^D3—^£>5 726 668 618 596
Ar 800 276 255 246
^£>1 104 96 88 85
•^£>2 250 230 213 205
^£>3—,^£>5 254 233 216 208
BE 1900 1750 1610 1560
AH 1500 1375 1270 1225
Таблица 4.60. Размеры 7-элементных антенн для каналов
в соответствии с французский стандартом
Канал F5 F6 F7 F8 F8A F9 FI0 Fl I F12
lR 1001 934 871 817
878 817 762 715
728 678 633 593
lD2 722 672 628 588
lD3~lD5 752 700 654 613
Ar 311 289 270 253
Apt 107 100 93 88
AD2 259 241 225 211
Лоз~Лоз 263 244 228 214
BB 2010 1870 1740 1623
Aff 1585 1470 1370 1280
126
Глава 4
Таблица 4.61. Размеры 7-элементных антенн для каналов
р соответствии с итальянским стандартом
Канал D E F G H Hl
1в 975 930 890 852 817 790
Ip 853 813 780 745 715 692
709 674 647 619 593 574
702 669 652 613 588 570
02 731 696 668 639 613 593
302 288 276 264 253 245
An, 104 100 96 91 88 85
DI 252 240 230 220 211 204
£>2 7 Z>3 ^£>5 256 243 233 223 214 207
R 1910 1820 1740 1665 1600 1580
4 1500 1430 1370 1310 1255 1245
Таблица 4.62. Размеры 7-элементных антенн для каналов ЧМ-радиовещания Таблица 4.63. Размеры 7-элементных антенн для каналов любительской радиосвязи
Поддиапазон 87-108 МГц (все стандарты, кроме МОРТ) Поддиапазон 144-148 МГц (поддиапазон 2 м)
lR 1630 lR 1190
lF 1430 lF 1004
lDl 1185 lDl 865
^£>2 1175 lD2 858
I —I D3 lDS 1225 lD3~~lDa 893
Ar 506 Ar 369
Adi 175 Adi 128
Ad2 422 Ad2 308
Ad3~ Ads 428 Ad3~Ad5 312
bb 3500 bb 2320
AH 2750 Aff 1830
Размеры и характеристики антенн
127
лу, который соответствует выбранным размерам ан-
тенны. Изменения этих характеристик при приеме пе-
редач нескольких соседних каналов несущественны.
Механическая конструкция такой антенны мало
отличается от конструкции 6-элементной антенны.
Вместо 6 элементов на несущей штанге размещается'
7, но других размеров. При практическом изготов-
лении такой антенны можно руководствоваться
рис. 4.18, предусмотрев еще один дополнительный
директор. На рис. 4.22 изображена антенна из 7 эле-
ментов и указаны обозначения основных размеров,
значения которых имеются в приводимых таблицах.
В зависимости от условий применения антенны
размеры берутся из табл. 4.55—4.63.
4.1.8. 8-элементные антенны
Технические данлые:
G«9 дБ,
аЕ « 50°,
ая« 61°,
ПЗО« 18 дБ.
Все, что уже было сказано о технических характери-
стиках антенн из 6 элементов в разд. 4.1.6. отно!сит-
Рис. 4.23. 8-элементная антенна (ВП, поддиапазон ЧМ-радиове-
щаиия).
ся и к антеннам из 8 элементов (рис. 4.23). Напри-
мер, рабочая полоса частот (ширина полосы пропу-
скания) антенны из 8 элементов составляет такую
128
Глава 4
же величину, как и рабочая полоса частот 6-элемент-
ной антенны. Это также относится и к техническим
параметрам и форме диаграммы направленности
(рис. 4.24).
Описанные в предыдущих разделах антенны име-
ли только один отражающий элемент, так называе-
мый рефлектор. Однако при изготовлении антенн
Рис. 4.24. Диаграммы на-
правленности 8-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; b — £-плоскость.
большого размера обычно используют несколько реф-
лекторов. Это ведет к улучшению направленных
свойств антенны и увеличению передне-заднего отно-
шения. Для антенн среднего размера увеличение чис-
ла рефлекторов приводит и к увеличению усиления
антенны. 8-элементная антенна имеет три рефлекто-
ра одинаковой длины. Приведенные в разд. 4.1.6 раз-
меры элементов антенны пригодны и на этот случай.
Обычно 8-элементная антенна имеет такую же конст-
рукцию, как и 6-элементная (разд. 4.1.6). К тем ха-
рактерным размерам, которые уже были указаны в
разд. 4.1.6, надо добавить только величину расстоя-
ний между тремя рефлекторами. Необходимые при
изготовлении такой антенны размерь! элементов в за-
висимости от области применения антенны и исполь-
Размеры и характеристики антенн
129
зуемых стандартов распределения каналов берутся из
табл. 4.46—4.54. Значения расстояния между рефлек-
торами 8-элементной антенны приведены в табл.
4.64—4.72.
Кроме того, в этих же таблицах приводятся зна-
чения оптимального расстояния между отдельными
Рис. 4.25. Эскиз 8-элемеитиой антенны.
антеннами такого типа при работе их в составе ан-
тенной решетки. На рис. 4.23 показан один из ва-
риантов выполнения такой антенны для приема
передач ЧМ-радиовещания, отвечающий повышен-
ным требованиям. На рис. 4.25 помещен эскиз
8-элементной антенны и указаны ее основные раз-
меры.
В табл. 4.64—4.72 приведены размеры для разных
вариантов таких антенн и для различных стандартов
распределения каналов.
Среди антенн, которые применяются в низкоча-
стотной части метрового диапазона волн, 8-элемент-
ные антенны имеют наибольшие габариты. Поэтому
здесь приводятся размеры антенны и для этой обла-
сти частот. Едва ли рационально применять для низ-
кочастотной части метрового диапазона волн антен-
ны большего размера, чем 8-элементные.
5 Э. Шпиндаер
Таблица 4.64. Размеры 8-элементных антенн для каналов в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал Е2 ЕЗ Е4 Е5 ЕВ Е7 ЕЗ Е9 ЕЮ Е11 ЕЮ
arr 870 770 690 259 249 240 232 224 217 210 204
ВЕ 6850 6020 5370 1950 1870 1800 1740 1680 1630 1580 1525
АН 5650 4950 4420 1600 1540 1480 1440 1380 1340 1300 1260
Таблица 4.65. Размеры 8-элементных ант енн для каналов в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал А2 АЗ А4 А5 А5 А7 А8 А9 АЮ АН А12 А13
arr 782 710 652 572 533 260 252 244 237 230 223 217
ВЕ 6070 5500 5020 4380 4070 1950 1890 1830 1770 1720 1670 1620
АН 5000 4520 4130 3610 335Q 1610 1530 1510 1430 1420 1370 1340
Таблица 4.66. Размеры 8-элемеитных антенн для каналов в соответствии
сл с советским стандартом (МОРТ)
Канал I? I R II R III R IV RV RVI R VII R VIII R-IX RX R XI R XII
arr 830 710 558 510 468 258 246 237 228 219 211 204
ВЕ 6600 5580 4320 3940 3600 1940 1860 1780 1710 1650 1585 1530
АН 5430 4600 3560 3240 2970 1600 1530 1470 1410 1360 1310 1260
Таблица 4.67. Размеры 8-элементных антенн для каналов в соответствии с британским стандартом
Канал BI В2 вз В4 В5 BG В7 вз В9 вю В11 В12 В13 В14
arr 1010 885 808 745 690 259 252 245 239 233 228 222 217 212
ВЕ 7850 6020 6230 5720 5280 1940 1890 1840 1790 1740 1700 1660 1620 1580
АН 6480 5650 5130 4710 4350 1590 1550 1510 1470 1440 1400 1365 1335 1300
Глава 4 Размеры и характеристики антенн
132
Глава 4
Таблица 4.68. Размеры 8-элементных антенн для каналов
в соответствии с ирландским стандартом
Канал IB ID IF IH и
arr 782 258 237 219 2П
ВЕ 6180 1940 1780 1650 1585
Ан 5100 1600 1470 1350 1310
Таблица 4.69. Размеры 8-элемеитных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F2 F4 F5 F6 F7 FS F8A F9 F10 FII F12
arr 853 690 266 248 231 217
ВЕ 7200 5670 2050 1900 1770 1660
Ан 5930 4670 1690 1570 1460 1365
Таблица 4.70. Размеры 8-элемеитных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал А В С D Е F G Н Н1
^ЯЯ 790 690 533 259 246 237 227 217 210
ВЕ 6120 5370 4100 1950 1850 1780 1700 1630 1610
АН 5050 4420 3370 1600 1520 1460 1400 1340 1320
Таблица 4.71. Размеры 8-элементных антенн для каналов
ЧМ-радиовещания
Поддиапазон 87-108 МГц (все стандарты, кроме 66—73 МГц (МОРТ) МОРТ)
^яя ВЕ Ан 434 642 3560 4970 2940 4100
Размеры и характеристики антенн
133
Таблица 4.72. Размеры 8-элементных любительской радиосвязи антенн для каналов
„ 50-54 МГц Поддиапазон (поддиапазон 6 м) 144-148 МГц (поддиапазон 2 м)
878 ВЕ 6650 А„ 5480 а 316 2370 1950
4.1.9. 9-элементные антенны
Технические данные:
G « 9,7 дБ,
аЕ«46°,
ан tv 55°,
ПЗО« 15 дБ.
Размеры этих антенн (рис. 4.26) выбраны с учетом
применения их в качестве одноканальных антенн.
Рис. 4.26. 9-элементная антенна (ВШ).
В отличие от других приведенных в настоящей книге
типов антенн 9-элементные антенны не используются
для приема передач соседних каналов, так как в этой
области их технические характеристики серьезно
ухудшаются. Характеристики же основного канала
относительно высоки. Эти антенны обладают повы-
шенным усилием и хорошей направленностью
134
Глава 4
(рис. 4.27). Приведенные в таблицах размеры даются
для антенн, используемых только в режиме приема
основным каналом.
Для приема телевизионных передач антенны этого
типа используются только в высокочастотной области
Рис. 4.27. Диаграммы на-
правленности 9-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; b — 5-плоскость.
метрового диапазона волн, поскольку для приема те-
левизионных передач в низкочастотной части метро-
вого диапазона можно применять антенны, рассмот-
ренные в предыдущем разделе. Поэтому в таблицах
приводятся размеры антенн только для тех телеви-
зионных каналов, которые расположены в высокоча-
стотной области метрового диапазона волн (ВШ).
В таблицах также приводятся размеры антенн для
приема передач ЧМ-радиовещания только в области
частот 87—108 МГц, а для любительской радиосвя-
зи— в поддиапазоне 2 м. Само собой разумеется, что
с помощью антенн такого типа можно осуществлять
прием передач и вести передачи во всей отведенной
для этих целей области частот (ЧМ-радиовещание и
любительская радиосвязь). 9-элементная антенна до-
статочно проста в изготовлении.
На рис. 4.26 показан один из вариантов выполне-
ния 9-элементной антенны. Конструкция 9-элементной
Размеры и характеристики антенн
135
Таблица 4.73. Размеры 8-элементных антенн для каналов
в соответствии с « европейским стандартом (МККР)
Канал E5 E6 Е7 Е8 E9 ЕЮ Ell E12
lR 890 854 830 815 777 740 700 680
lF 770 740 710 700 663 640 610 592
Idi ~ 710 682 635 625 612 592 563 548
AR 274 264 246 240 236 229 217 211
adi 174 167 155 152 150 145 138 134
^D2 246 237 220 216 212 205 195 190
^D3 162 156 146 143 140 136 128 124
A Di 178 170 158 155 153 148 140 136
^05 190 182 169 166 163 158 150 146
Ad6 210 202 188 184 180 175 167 163
^D7 210 202 188 184 180 175 167 163
BE 2120 2040 1960 1890 1830 1770 1710 1660
AH 1770 1705 1640 1585 1530 1480 1430 1390
Таблица 4.74. Размеры 9-элементных антенн для каналов в соответствии с амернкаиским стандартом (FCC)
Канал A7 AS А9 А10 All A12 A13
^R 890 861 833 808 784 762 740
lF 770 746 721 700 678 660 640
lD\ ~ lD7 710 688 666 646 626 609 591
ar 274 266 258 250 242 235 228
AD1 174 169 163 158 153 149 145
^D2 246 238 231 224 217 211 205
^D3 162 157 152 148 143 139 135
A Di 178 172 167 161 157 152 148
190 184 177 172 167 162 158
^DS 210 204 198 192 186 181 175
ADT 210 203 197 190 185 180 174
BE 2120 2050 1990 1930 1870 1815 1765
AH 1780 1720 1665 1615 1565 1520 1480
136
Глава 4
Таблица 4.75. Размеры 9-элементных антенн для каналов
в соответствии с советским стандартом (МОРТ)
Кянял R VI R VII R VIII R IX R X R XI R ХП
886 845 813 780 750 723 697
4 768 733 704 675 650 627 604
1-DI ~ Id7 708 676 650 623 600 578 558
ar 274 262 251 241 232 224 216
adi 173 166 159 158 147 142 137
AD2 246 234 225 216 208 200 193
AD3 162 155 148 142 137 132 127
AD4 177 169 162 156 150 145 139
AD5 189 180 173 166 160 154 149
AD6 210 201 193 185 178 172 165
AD7 209 200 191 184 177 170 164
BP 2110 2020 1935 1860 1790 1725 1660
AH 1770 1690 1620 1560 1500 1440 1390
Таблица 4.76. Размеры 8-элементных антенн для каналов
в соответствии с британским стандартом
Канал B6 B7 B8 B9 BIO B1I BI2 B13 B14
Ir 882 858 835 814 815 774 755 739 721
765 744 724 705 700 671 655 640 625
?Dl ~ lD7 706 686 668 550 625 619 604 590 577
ar 273 265 258 252 240 239 234 228 223
adi 173 168 164 159 152 152 148 145 141
AD2 245 238 232 226 216 214 210 204 200
AD3 161 157 153 149 143 141 138 135 132
AD4 177 172 167 163 155 155 151 148 144
AD5 188 183 178 174 166 165 161 157 154
AD3 209 204 198 193 184 184 179 175 171
AD7 208 202 197 192 184 183 178 174 170
be 2105 2020 1990 1940 1890 1850 1800 1760 1720
AH 1760 1715 1670 1630 1585 1550 1510 1470 1440
Размеры и характеристики антенн
187
Таблица 4.77. Размеры 9-элементных антенн для каналов
в соответствии с ирландским стандартом
Канал ID IF IH IJ
1$ 886 813 750 723
lF 768 704 650 627
^Dl ~~ ^DT 708 650 6O0 578
AR 274 251 232 224
adi 173 159 147 142
^D2 246 225 208 200
AD3 162 148 137 132
^D4 177 162 150 145
AD5 189 173 160 154
210 193 178 172
adt 209 191 177 170
BE 2110 1935 1790 1725
AH 1770 1620 1506 1440
Таблица 4.78. Размеры 9-элементных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F5 F6 F7 F8 F8A F9 F10 Fll F12
! 1R 925 860 800 748
1P 802 745 694 648
lD\ ~ lDT 740 688 640 598
ar 286 266 248 231
adi 181 168 157 146
Ad2 257 238 222 207
^D3 169 157 146 136
AD4 185 172 160 150
^D5 197 183 171 159
220 204 190 177
&1У1 219 203 189 176
BE 2230 2070 1930 1800
AH 1870 1735 1615 1510
138
Глава 4
Таблица 4.79. Размеры 9-элементных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал D E F G H Hl
890 845 810 774 740 734
1 р 770 732 702 671 640 636
lDl ~ lD7 710 675 648 619 592 587
ar 274 261 250 239 229 227
adi 174 165 159 152 145 144
AD2 246 234 224 214 205 204
AD3 162 154 148 141 136 134
AD4 178 169 162 155 148 147
AD5 190 180 173 165 158 157
ad& 210 200 192 184 175 174
AD7 210 199 191 183 175 173
be 2120 2010 1930 1850 1770 1750
Aff 1770 1690 1620 1550 1480 1470
Таблица 4.80. Размеры 9-элементных антенн для каналов
ЧМ-радновещания и любительской радиосвязи
Поддиапазон ЧМ-радиовещаиие 87-108 МГц (все стан- дарты, кроме МОРТ) Любительская радио- связь 144—148 МГц (поддиапазон 2 м)
*R 1625 1080
lp 1410 935
lDl ~ lD7 1300 863
ar 502 334
adi 318 211
AD2 450 300
AD3 296 197
ADi 325 216
AD5 346 230
adq 386 256
AD7 383 254
BE 3880 2580
AH 3240 2150
Размеры и характеристики антенн
139
антенны аналогична конструкции 7-элементной ан-
тенны. На рис. 4.28 представлена принципиальная
схема для изготовления такой антенны и указаны ее
основные размеры, значения которых берутся из со-
ответствующих таблиц.
Форма диаграммы направленности (рис. 4.27) от-
носится к средней частоте соответствующего канала.
Рис. 4.28. Эскиз 9-элементной айтенны.
Частотная зависимость характеристик в диапазоне
практически не меняется.
Размеры антенн для разного применения и для
различных стандартов распределения каналов приве-
дены в табл. 4.73—4.80.
4.1.10. 10-элементные антенны
Технические данные:
G » 10,2 дБ,
«£«44°,
ан ж 52°,
ПЗО« 20 дБ.
10-элементные антенны (рис. 4.29) представляют со-'
бой дальнейшее развитие антенн из 6 элементов, рас-
смотренных в разд. 4.1.6. Размеры элементов этих
антенн, как и 6-элементных антенн, подобраны исхо-
дя из требований обеспечения рабочей полосы. Аб-
солютные же значения параметров антенны в связи о
140
Глава 4
увеличением ее общего размера и числа входящих в
нее элементов оказываются значительно лучшими,
чем у 6-элементной антенны.
В низкочастотной части метрового диапазона волн
(BI) рабочая полоса частот 10-элементной антенны
составляет около 16 МГц. Такую антенну, как и 6-
элементную, можно также использовать и для прие-
ма двух соседних каналов в соответствии с европей-
ским стандартом. Естественно, что с помощью антенн
Рис. 4.29. 10-элементная антенна (схематический общий вид).
такого типа можно осуществлять прием передач ЧМ-
радиовещания, передавать сообщения и вести прием
любительских радиопередач во всей отведенной для
этих целей полосе частот.
В высокочастотной части метрового диапазона
волн (ВШ) с помощью 10-элементных антенн можно
осуществлять прием передач в полосе частот около
42 МГц. Например, можно принимать передачи 6 со-
седних каналов по европейскому стандарту. При ис-
пользовании других стандартов распределения кана-
лов следует исходить из диаграммы распределения
каналов, приведеной на рис. 8.12, при этом обращать
особое внимание на ирландский и французский стан-
дарты.
Размеры и характеристики антенн
141
Приведенная диаграмма направленности (рис. 4.30)
относится к основному каналу, для которого выбира-
лись размеры антенны. При приеме такой антенной
передачи соседних каналов диаграммы направленно-
сти и другие характеристики практически не изме-
няются.
Приведенные размеры антенн этого типа относят-
ся только к высокочастотной части метрового диапа-
Рис. 4.30. Диаграммы на-
правленности 10-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; b — Д-плоскость,
зона волн (ВШ). Возможности использования таких
антенн в области BI (низкочастотная часть метрово-
го диапазона волн) из-за больших размеров серьезно
ограничены. В связи с этим в табл. 4.88 приводятся
размеры антенн только для приема передач ЧМ-ра-
диовещания в полосе частот 87—108 МГц и для лю-
бительской радиосвязи — в поддиапазоне 2 м.
В высокочастотной части метрового диапазона
волн 10-элементные антенны находят очень широкое
применение. Наряду с использованием их в качестве
высокоэффективных одноканальных антенн их можно
применять и в качестве антенн для приема группы
каналов. На рис. 4.31 помещена схема для изготовле-
ния антенн такого типа. В своей основной части она
142
Глава 4
Таблица 4.81, Размеры 10-элементиых антенн для каналов
в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E5 E6 E7 E8 E9 E10 Ell E12
^D5 702 676 651 629 608 589 570 553
lDG 678 652 628 607 587 568 550 533
lD7 653 628 606 585 565 547 530 513
lD3 628 604 583 563 544 527 510 494
^D5 ~~ ^D8 369 356 343 331 320 310 300 291
BE 2210 2130 2050 1980 1910 1850 1790 1735
Aff 1875 1800 1735 1675 1620 1565 1520 1470
Таблица 4.82. Размеры 10-элементных антенн для каналов
в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал A7 AS A9 A10 All A12 A13
lD5 707 683 662 642 623 605 589
^D6 682 659 639 619 601 584 568
^D7 658 635 616 597 580 563 547
lD3 633 612 592 574 558 542 527
Ad5 ~ ^D8 372 360 348 338 328 318 310
BE 2220 2140 2080 2010 1950 1900 1840
AH 1880 1820 1760 1710 1655 1610 1560
Таблица 4.83. Размеры 10-элементных антенн для в соответствии с советским стандартом (МОРТ) каналов
Канал R VI R VII RVIIl R IX RX RXI RXII
lD5 698 668 642 617 594 572 553
Ids 674 645 619 595 573 553 533
lDl 650 622 597 573 , 552 532 513
lD3 625 598 574 552 531 512 494
A DU ~ ^D8 368 352 338 325 312 302 291
BE 2200 2110 2020 1940 1870 1800 1740
AH 1870 1790 1715 1650 1580 1525 1470
Размеры и характеристики антенн
143
аналогична схеме 6-элементной антенны с добавле-
нием четырех дополнительных директоров.
Рис. 4.31. Эскиз 10-элементной антенны.
На рис. 4.31 указаны основные размеры ю-эле-
ментной антенны, значения которых приводятся в
табл. 4.81—4.88. При этом табл. 4.81—4.88 содержат
Таблица 4.84. Размеры 10-элементных антенн для каналов
в соответствии с британским стандартом
Канал В6 В7 В8 В9 вю Bit В12 В13 В14
^03 702 683 666 649 632 617 602 589 575
678 659 642 626 610 595 581 568 554
Adz 653 635 619 603 588 573 560 547 534
lDS 628 612 596 580 566 552 539 527 514
^05 369 360 350 341 333 325 317 310 303
ВЕ 2200 2140 2080 2030 1980 1930 1880 1840 1800
1865 1810 1765 1720 1675 1635 1595 1560 1520
не все размеры, которые необходимы для изготовле-
ния антенны из 10 элементов. Поэтому для каждого
конкретного случая применения антенны этого типа
основные размеры следует брать из табл. 4.46—4.54,
помещенных в разд. 4.1.6.
144
Глава 4
Таблица 4.85. Размеры 10-элементных антенн для каналов
в соответствии с ирландским стандартом
Канал ID IF IH и
^£>5 698 642 594 572
^£>6 674 619 573 553
^£>7 650 597 552 532
^£>8 625 574 531 512
^05 ~ ^£>8 368 338 312 302
ВЕ 2200 2020 1870 1800
АН 1870 1715 1580 1525
Таблица 4.86. Размеры 10- элементных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F5 F6 FT F8 F8A F9 F10 Fll F12
722 672 627 589
lD6 696 649 605 568
ID7 671 625 583 547
lD8 646 601 561 527
^D5 ~ AD8 880 854 830 810
BE 2330 2160 2010 1880
AH 1975 1830 1710 1595
Таблица 4.87. Размеры 10-элементных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал D E F G H Hl
^£>5 702 669 642 614 589 570
lDQ 678 646 619 593 568 550
Idi 653 622 597 572 547 530
lD8 628 598 574 550 527 510
^£>5 ~ AD8 369 352 338 824 810 300
BE 2210 2100 2020 1930 1850 1830
AH 1875 1785 1710 1635 1565 1550
Размеры и характеристики антенн
T4S
Таблица 4.88, Размеры 10-элементных антенн для каналов
ЧМ-радиовещания и любительской радиосвязи
Поддиапазон ЧМ-радиовещание 87—108 МГц (все стан- дарты, кроме МОРТ) Любительская радио- связь 144—148 МГц (поддиапазон 2 м)
1180 860
IdS 1135 830
^£>7 1095 800
^DS 1055 770
^£>5 ~ ads 619 453
ВЕ 4050 2690
Ан 3430 2280
При этом необходимо обращать внимание на то,
чтобы выбранные размеры антенны всегда соответст-
вовали одному и тому же частотному каналу или од-
ной и той же области используемых частот.
Следует также отметить, что 10-элементные ан-
тенны можно использовать и для построения антен-
ных решеток. В этом случае их технические парамет-
ры значительно улучшаются. Для получения оп-
тимальных параметров решеток антенны должны
быть разнесены на определенные расстояния.
В табл. 4.81—4.88 приводятся межэлементные рас-
стояния, которые должны выдерживаться в антенных
решетках из 10-элементных антенн, и дополнительные
размеры, необходимые для их изготовления.
4.1.11. 12-элементные антенны
Технические данные:
Ох 11 дБ,
ар & 42°,
П30«23 дБ.
Относительно технических данных антенн из 12 эле-
ментов можно сказать то же самое, что и относитель-
но антенн из 6, 8 и 10 элементов, рассмотренных в
разд. 4.1.6, 4.1.8 и 4.1.10.
146
Глава 4
12-элементные антенны (рис. 4.32) обеспечивают
такую же рабочую полосу частот (ширину полосы
пропускания), как и 6-, 8-, 10-элементные антенны
практически при неизменных технических парамет-
рах. Диаграммы направленности, приведенные на
рис. 4.33, и технические характеристики относятся к
Рис. 4.32. 12-элемептная антенна (Bill).
основному каналу или к той области частот, для ко-
торой выбирались размеры антенны. При использова-
нии таких антенн в большей рабочей полосе частот
технические параметры практически не изменяются.
Рассматриваемые 12-элементные антенны можно
применять для приема передач ЧМ-радиовещания и
для любительской радиосвязи во всей полосе частот,
отведенной для этих целей. В высокочастотной части
метрового диапазона волн рабочая полоса частот со-
ставляет около 42 МГц. Из всех антенн, применяемых
для приема передач ЧМ-радиовещания в области ча-
стот 87—108 МГц, 12-элементная антенна имеет раз-
меры, которые являются предельными для практиче-
ских целей и строить их не рекомендуется. В области
частот, отведенной для приема передач ЧМ-радиове-
щания, такие антенны обладают высокой эффектив-
ностью. С их помощью можно осуществлять уверен-
ный прием передач даже в самых сложных для прие-
ма условиях, особенно когда с помощью антенн дру-
гого типа не удается уверенно принимать передачи
стереозвукового радиовещания.
Размеры и характеристики антенн
147
Так же как и 10-элементная антенна, антенна из
12 элементов не рекомендуется для применения в
низкочастотной части метрового диапазона волн
(BI). Поэтому здесь и не приводятся соответствую-
щие размеры.
На рис. 4.34 изображена 12-элементная антенна,
В отличие от 10-элементной антенны она имеет два
Рис. 4.33. Диаграммы на-
правленности 12-элемент-
ной антенны, а — //-пло-
скость; b — £-плоскость.
дополнительных рефлектора. Размеры 12-элементных
антенн определяются по аналогии с размерами 8-эле-
ментных антенн, рассмотренных в разд. 4.1.8. Поэто-
му для определения размеров 12-элементных антенн
дополнительный справочный материал не требуется.
Необходимо только в соответствии с эскизом
(рис. 4.34) выбрать для соответствующего примене-
ния требуемые размеры из таблиц, помещенных в
разд. 4.1.6, 4.1.8 и 4.1.10. На рис. 4.32 показан один из
возможных вариантов 12-элементной антенны, пред-
назначенной для работы в высокочастотной части
метрового диапазона (ВШ). Следует отметить, что
при выборе размеров антенны из таблиц, помещен-
ных в разных разделах, надо обращать внимание на
их соответствие одному случаю применения антенны
148
Глава 4
(столбцы всех таблиц, из которых берутся требуемые
значения размеров, должны соответствовать одному
основному частотному каналу или одной и той же по-,
лосе частот).
Если из таких атенн составляются антенные ре-
шетки, то необходимо для получения наилучших элек-
трических характеристик антенны размешать их на
Рис. 4.34. Эскиз 12-элементнои антенны.
вполне определенных расстояниях друг от друга, от-
личных от тех расстояний, на которых размещаются
элементы антенных решеток другого типа. В про-
стейшем случае можно и для антенных решеток из
12-элементных антенн применять те значения рас-
стояний ВЕ и Ан, которые имеются в соответствующих
таблицах разд. 4.1.10 и используются для построения
антенных решеток из 10-элементных антенн. Но при
таком выборе расстояний не удастся реализовать
максимально возможное усиление антенной решетки.
Для достижения максимального усиления в антенной
решетке из 12-элементных антенн расстояние ВЕ
должно быть больше на 4 %, а расстояние Ан на
10 %, чем у 10-элементных антенн. Антенная решетка
Размеры и характеристики антенн
149
из 12-элементных антенн, разнесенных на оптималь-
ное расстояние, будет иметь наилучшие технические
данные.
4.1.12. 14-элементиые антенны
Технические данные:
G « 12 дБ,
а^38“,
ан at 42°,
ПЗО «23 дБ.
Рабочая полоса частот 14-элементных антенн
(рис. 4.35) такая же, как и у рассмотренных ранее
Рис, 4.35. 14-элементная антенна (ВШ).
6-, 8-, 10- и 12-элементных антенн. Как видно из
рис. 4.36, диаграмма направленности 14-элементной
антенны обладает большей направленностью по срав-
нению с антеннами меньшего размера.
На рис. 4.35 схематически показан общий вид 14-
элементной антенны. В отличие от 12-элементной ан-
тенны она имеет два дополнительных директора. На
рис. 4.37 изображена 14-элементная антенна и указа-
ны ее основные размеры.
При выборе размеров 14-элементной антенны по-
ступают так же, как и при выборе размеров 12-эле-
ментной антенны, т. е. выбрав основной канал приема
150
Глава 4
или область используемых частот, по таблицам
разд. 4.1.6, 4.1.8 и 4.1.10 выбирают требуемые значе-
ния размеров.
Длина директоров Dg и Дю такая же, как и ди-
ректора Ds, длина которого имеется в справочных
Рис. 4.36. Диаграммы на-
правленности 14-элемент-
ной антенны, а — Н-пло-
скость; Ь — Е-плоскость.
таблицах разд. 4.1.11, где приводятся также и допол-
нительные размеры 12-элементной антены. Расстоя-
ния от ADg до Ддю равны расстояниям от AD4 до AD8
между директорами 12-элементной антенны. 14-эле-
ментная антенна имеет три рефлектора. Для улучше-
ния направленного действия таких антенн и уменьше-
ния излучения в задней полусфере можно еще уста-
навливать дополнительные рефлекторы. Длина допол-
нительных рефлекторов такая же, как и основных.
Дополнительные рефлекторы устанавливаются в про-
межутках между основными. Это, естественно, увели-
чивает ПЗО. Вместо рефлекторов можно применить
отражающий экран, как это, например, показано в
разд. 3.1.
Дальнейшее повышение направленности и коэф-
фициента усиления такой антенны можно получить за
счет их объединения в антенную решетку с учетом
выбора оптимальных расстояний между отдельными
Размеры и характеристики антенн
151
антеннами. Исходными данными для определения
величин оптимальных расстояний, на которые надо
разносить 14-элементные антенны, являются межэле-
ментные расстояния ВЕ и Ан для антенной решетки из
10-элементных антенн, значения которых приводились
в таблицах разд. 4.1.10. Для достижения наилучшего
Рис. 4.37. Эскиз 14-элементной антенны.
результата надо увеличить значение расстояния Вв
на 15 %, а расстояния Ан на 22 %. Оптимальная ан-
тенная решетка из 14-элементных антенн, разнесен-
ных на такие расстояния, имеет максимально воз-
можное усиление.
4.1.13. 17-элементные антенны
Технические данные;
О tv 12,5 дБ,
а£«36°,
ан « 39°,
ПЗО» 23 дБ.
Рабочая полоса частот (ширина полосы пропуска-
ния) 17-элементной антенны (рис. 4.38), в которой
сохраняется форма диаграммы направленности
(рис. 4,39), такая же, как и у ранее рассмотренных
152
Г лава 4
6-, 8- и 10-элементных антенн (разд. 4.1.6, 4.1.8 и
4.1.10).
На рис. 4.38 схематически показан общий вид 17-
элементной антенны. Такая антенна отличается от 8-,
12- и 14-элементных антенн только наличием допол-
нительных директоров. По сравнению с антеннами,
Рис. 4.38. 17-элементная антенна (схематический обший вид).
содержащими меньшее количество элементов, такие
антенны имеют улучшенные технические характери-
стики. Изготовление антенны можно провести по эс-
кизу, изображенному на рис. 4.40. Размеры для соот-
ветствующего применения антенны (каналы, поддиа-
пазоны) берутся из таблиц, приведенных в разд. 4.1.6,
4.1.8 и 4.1.10. Все выбранные размеры должны соот-
ветствовать одному и тому же случаю применения
(каналу, области частот).
17-элементную антенну в принципе можно рас-
сматривать как 12-элементную, дополненную пятью
директорами. Директоры от Ь9 до Dl3 должны иметь
такую же длину, как и директор Da 10-элементной
антенны, значения которого приведены в разд. 4.1.10.
Расстояния от ADb до Дшз в 17-элементной антен-
не берутся такими же, как и расстояния от AD< до
AD8 в 10-элементной антенне, значения которых при-
водились в таблицах разд. 4.1.10. Такое наращивание
антенны несколькими одинаковыми директорами,
разнесенными на равные расстояния, приводит к
улучшению технических данных антенны. 17-элемент-
£13
154
Глава 4
ную антенну можно оснастить и дополнительными
рефлекторами, как это уже рассматривалось приме-
нительно к 14-элементной антенне (разд. 4.1.12).
При объединении 17-элементных антенн в антен-
ную решетку расстояния Be и Ан должны быть взяты
такими же, как и в антенной решетке из 10-элемент-
ных антенн (разд. 4.1.10), но с некоторым их увели-
чением, а именно расстояние Be, взятое из таблиц
разд. 4.1.10, надо увеличить на 22 %, а расстояние
Ан — на 32 %.
17-элементные антенны целесообразно применять
для дальнего приема, особенно в составе антенной
решетки, а также для приема передач цветного теле-
видения в сложных условиях размещения антенн.
4.1.14. 22-элементные антенны
Технические данные:
G « 16 дБ,
аЕ ж 25°,
ая « 25°,
ПЗО«28 дБ.
В высокочастотной области метрового диапазона волн
(ВШ) эти антенны имеют относительно большие раз-
меры. Они обладают высокой эффективностью и при-
менять их следует только при неблагоприятных усло-
виях приема. Высокая эффективность антенн такого
типа подтверждается их техническими параметрами.
Диаграмма направленности антенны из 22 элементов
в Е-плоскости показана на рис. 4.41. Как видно из
рисунка, такая антенна имеет очень хорошие направ-
ленные свойства.
Приведенная диаграмма направленности и техни-
ческие данные относятся к тому каналу или поддиа-
пазону, для которых выбраны размеры антенны. При
переходе к приему нескольких каналов некоторые
ухудшения технических параметров несущественны.
Для-упрощения в этом разделе приведена диаграмма
направленности только в Е-плоскости. Из-за свойств
круговой симметрии в антеннах больших размеров
диаграмма направленности в //-плоскости практически
153
Глава 4
не отличается от диаграммы направленности в £-пло-
скости. Отличия имеются только в уровне боко-
вых лепестков, которые в //-плоскости возрастают до
значений Un макс = 0,25. При уменьшении частоты
имеет место и некоторое уменьшение величины уси-
ления антенны, что практически не влияет на качест-
во приема, так как компенсируется уменьшением за-
тухания в кабеле, соединяющем антенну с приемной
аппаратурой. Поэтому с помощью такой антенны
можно уверенно принимать не только верхний по ча-
стоте канал, который соответствует выбранным раз-
мерам антенны, но также и соседние каналы.
Рассматриваемая здесь антенна представляет со-
бой длинную антенну Яги и обладает очень хороши-
ми характеристиками. Рабочая полоса частот состав-
ляет около 56 МГц. С помощью такой антенны
можно, например, в соответствии с Европейским стан-
дартом распределения каналов наряду с передачами
верхнего основного канала принимать и передачи еще
8 соседних каналов.
Конструкция 22-элементной антенны и ее схема
изображены на рис. 4.38 и 4.42. В состав 22-элемент-
ной антенны входит четыре рефлектора, расположе-
ние которых ясно из рис. 4.42. На рис. 4.42 также по-
казаны основные размеры антенны, значения которых
имеются в табл. 4.89—4.95.
Определение размеров 22-элементной антенны ве-
дется принципиально другим способом, нежели опре-
деление размеров описанных до этого антенн. Как
уже говорилось, 22-элементная антенна представляет
собой антенну Яги большой длины с очень высокими
значениями технических параметров, но имеющую
при этом относительно большие размеры.
Однако можно сконструировать антенну, содер-
жащую меньшее количество элементов. Одна из та-
ких уменьшенных антенн содержит 7 элементов
(4 рефлектора, 1 петлевой вибратор, 2 директора).
При ее изготовлении просто не включают в состав
антенны остальные директоры. Технические данные
ухудшаются и особенного преимущества перед ранее
рассмотренными в других разделах книги антеннами
они не имеют. Отражатель этой антенны можно
Размеры и характеристики антенн
157
Таблица 4.89. Размеры 22-элементных антенн для каналов
в соответствии с европейским стандартом (МККР)
Канал E5 E6 E7 E8 E9 E10 Ell E12
lR 1200 1150 1110 1070 1040 1010 973 945
lF 960 925 890 860 830 804 778 755
730 703 677 683 631 611 592 575
lD2 705 680 655 632 611 592 573 555
^D3 692 666 642 620 599 580 562 544
^D4 ^07 684 660 636 613 593 574 555 539
^08 ~ 1D17 670 647 623 601 581 562 545 528
257 247 238 230 222 215 208 202
ar 264 254 245 236 228 221 214 208
AD1 127 122 118 114 110 106 103 100
^02 154 148 143 138 133 129 125 121
^D3 506 488 470 454 439 425 412 400
^04 ~ AD17 479 462 445 430 415 402 389 377
BE И AH 3860 3720 3580 3460 3340 3230 3120 3020
Таблица 4.90. Размеры 22-элементных антенн для каналов
в соответствии с американским стандартом (FCC)
Канал A7 A8 A9 A 10 Л 11 A12 A 1.1
Ir 1200 1170 1130 1100 1060 1030 1010
lF 965 934 904 878 850 827 804
^D1 734 710 687 668 647 630 611
lD2 710 686 665 645 625 608 592
Ids 696 674 652 633 613 597 580
lD4 ~ lDT 688 667 646 627 607 590 574
lD8 ~ lD17 675 653 633 615 595 578 562
ARR 258 250 242 235 228 221 215
ar 265 256 248 241 234 227 221
ad\ 127 123 120 116 112 109 106
AD2 155 150 145 141 137 133 129
AD3 510 493 478 464 450 437 425
AM ~ AD17 482 467 452 439 425 413 402
BE K AH 3880 3750 3630 3520 3420 3320 3220
158
Глава 4
Таблица 4.91. Размеры 22-элементиых антенн для каналов
в соответствии о советским стандартом (МОРТ)
Канал RVI RVII RVIH RIX RX RXI RXII
1190 1140 1100 1050 1010 978 945
Ip 953 913 878 843 811 782 755
lDl 725 695 668 641 616 595 575
701 672 645 620 597 575 555
^D3 688 659 633 608 585 564 544
(d4 ~ lD7 680 652 627 602 580 558 539
lD8 ~ 1D17 667 640 615 590 568 547 528
Арц 255 245 235 226 217 209 202
ar 262 251 241 232 223 215 208
Adi 126 121 116 111 107 103 100
AD2 153 147 141 135 130 125 121
AD3 504 483 464 445 429 413 400
AM ~ AD17 477 457 439 421 406 391 877
ВБ и AH 3860 3690 3540 3400 3270 3150 3040
Таблица 4.92. Размеры 22-элементных антенн для каналов
В соответствии а бпитянским стянплптпм
Канал B6 B7 B8 B9 BIO Bl I BI2 B13 B14
lR 1200 1170 1140 1110 1080 1050 1030 1010 983
lP Idi 960 934 910 887 864 843 822 804 786
730 710 692 675 656 641 625 611 598
^D2 705 686 669 652 635 620 605 592 578
^03 692 674 656 640 623 608 593 580 567
(o4 ~ ^D7 684 667 650 633 617 602 587 574 561
lD8 — 1D17 670 653 636 620 604 590 575 562 550
arr 257 250 243 237 231 226 220 215 210
ЛО1 264 256 250 244 237 232 226 221 216
127 123 120 117 114 111 109 106 104
AD2 154 150 146 142 139 135 132 129 126
AD3 506 493 480 468 456 445 435 425 415
~ ^017 479 467 454 443 432 421 411 402 393
BE И AH 8850 3740 3640 3550 3460 3370 3290 3220 3140
Размеры и характеристики антенн
159
Таблица 4.93. Размеры 22-элементных антенн для каналов в соответствии с ирландским стандартом
Канал ID IF IH IJ
1190 1100 1010 978
/ р 953 878 811 782
725 668 616 595
D2 [d3 ~ lD7 1 DS ~ 1D17 701 645 597 575
688 633 585 564
680 627 580 558
667 615 568 547
ARR AR ^Dl 255 235 217 209
262 241 223 215
126 116 107 103
Д flD2 AD3 AD4 ~ AD17 153 141 130 125
504 464 429 413
477 439 406 391
BE И AH 3860 3540 3270 3150
Таблица 4.94. Размеры 22-элементных антенн для каналов
в соответствии с французским стандартом
Канал F5 Fo F7 F8 F8A F9 F10 F1I F12
1235 1150 1070 1010
987 920 856 804
lDl 750 698 652 611
725 677 630 592
712 663 618 580
lD4 lD7 705 656 612 574
lDS~ 1D17 690 643 600 562
Arr 264 246 229 215
4 271 252 235 221
adx 130 121 113 106
AD2 158 148 138 129
A™ 522 485 453 425
AD4 AD17 493 459 428 402
BE И AH 4080 3780 3520 3290
Таблйца 4.96. Размеры 22-элемеятиых
антенн для каналов любительской
радиосвязи 144—148 МГц
Таблица 4.95. Размеры 22-элементных антенн для каналов
в соответствии с итальянским стандартом
Канал D E F G H Hl Поддиапазон 144-143 МГц (поддиапазон 2 w)
1200 1140 1100 1050 1010 973
lRp 960 913 878 839 804 778 1 О Y-y 1470
lDl 730 695 668 638 611 592 / <?/3 1170
^D2 705 672 645 648 592 573 \Dl 892
^D3 692 659 633 605 580 562 lD2 864
lDi lD7 lD3 ~ D17 Arr 684 670 257 652 639 245 627 615 235 599 587 225 574 562 215 555 545 208 Г- lDi — D8 ^RR lD7 lD17 845 838 820
ar 264 251 241 231 221 214 314
adi 127 121 116 111 106 103 ar 322
AD2 154 147 141 135 129 125 adi 155
AD3 506 483 464 444 425 412 188
Л — A D4 ^D17 BE И AB 479 3860 457 3680 439 3530 420 3370 402 3230 389 3200 AD3 AD4 ~ BE И ' ^D17 AH 620 586 4700
Размеры и характеристики антенн
161
выполнить не только в том виде, как представлено на
рисунке, но и в другом. Число рефлекторов можно
увеличить, как об этом говорилось в разд. 4.1.12,
Возможны и другие модернизации.
Конкретные значения размеров антенн рассмот-
ренного типа содержатся в табл. 4.89—4.96.
22-элементная антенна является наилучщей из тех
антенн, которые находят применение в высокочастот-
ной части метрового диапазона волн. Ее рекомендует-
ся применять в сложных условиях размещения антенн.
Дальнейшего улучшения характеристик при приеме
можно достичь только с помощью использования ан-
тенных решеток.
Такие антенны можно рекомендовать особенно
для дальнего приема. В этом случае их целесообраз-
но применять в качестве антенн общего пользования
совместно с транзисторными усилителями (см.
разд. 5.3).
4.1.15. Антенны с логопериодическим
возбудителем (от 11 до 25 элементов)
Технические данные:
11 элементов 15 элементов 20 элементов 25 элементов
^макс & Ю дБ, 12,5 дБ, 14 дБ, 16,5 дБ,
“Ямин ~45°> 36°, 31°, 25°,
аН мин 52 ' 39°, 32°, 25°,
ПЗО » 20 дБ, 22 дБ, 23 дБ, 26 дБ.
В качестве примеров выполнения антенн такого типа
рассматриваются два варианта, а именно 11- и 16-
элементные антенны, схематический общий вид кото-
рых показан соответственно на рис. 4.43 и 4.44.
Диаграммы направленности антенны для различ-
ного числа элементов показаны на рис. 4.45 и 4.46.
На рис. 4.46 приведена диаграмма направленности
только в Е-плоскости. Диаграмма направленности в
//-плоскости имеет аналогичный вид, за исключением
несколько большего уровня боковых лепестков. Опи-
сываемые здесь антенны строятся немного иначе, чем
те антенны, которые были представлены до этого.
Такие антенны имеют очень хооошую напоавленность 6
6 Э. Щпиндлер
162
Глава 4
Рис. 4.43. 11-элементная антенна с логопериодаческим возбуди-*
те. ем из петлевых вибраторов.
Рис. 4.44. 16-элементная антенна с логопериодическим возбуди»
телем из петлевых вибраторов.
и широкую полосу пропускания частот. Они могут
осуществлять прием передач во всей высокочастотной
области метрового диапазона и удовлетворять очень
высоким требованиям, предъявляемым при приеме
передач цветного телевидения.
Особое значение рассмотренные антенны имеют
для тех районов, где возникает необходимость осуще-
ствлять прием передач нескольких передатчиков, пе-
редающих программы из стран, в которых приняты
различные стандарты распределения каналов. С по-
мощью одной такой антенны можно принимать пе-
редачи всех передатчиков, излучающих в высокочас-
тотной части метрового диапазона (ВШ). Их харак-
теристики полностью отвечают всем требованиям
практики и обеспечивают хорошее качество приема.
Это достигается благодаря использованию логоперио-
дической системы возбуждения, состоящей из не-
скольких петлевых вибраторов,
Размеры и характеристики антенн
163
Рио. 4.43. Диаграммы направленности 11-элементной антенны с
логопериодическим возбудителем, а — //-плоскость) Ь — £-пло»
скосЧь,
Рис. 4.46. Диаграмма направленности в f-плоскости 17-элемент-
ной антенны с логопериодическим возбудителем.
6*
164
Глава 4
При разработке справочных таблиц для выбора
размеров антенн с логопериодическим возбуждением
рассматриваемый диапазон разбивался на рабочие
поддиапазоны ABI, АВП и т. д. Точные значения ра-
бочих поддиапазонов для рассматриваемых здесь ан-
тенн будут приведены ниже. Эти значения рабочих
поддиапазонов (АВ) не совпадают с каналами или
поддиапазонами какого-либо стандарта распределе-
ния частотных каналов. Поэтому при пользовании
справочными таблицами надо обращать внимание на
то, какой из рабочих поддиапазонов АВ соответствует
какому каналу или поддиапазону различных стандар-
тов. При установлении соответствия между заданны-
ми для рассматриваемых здесь антенн рабочими ча-
стотами и каналами и поддиапазонами различных
стандартов следует ориентироваться на сведения, из-
ложенные в разд. 8.3 и 8.6, и в особенности на диа-
грамму распределения каналов, помещенную на
рис. 8.12. Рабочие диапазоны рассматриваемых здесь
антенн носят произвольный характер и характеризу-
ют только соответствующие полосы частот рассматри-
ваемых антенн. Рабочий поддиапазон АВШ охваты-
вает всю область частот всех действующих стандар-
тов, так что с помощью одной такой антенны можно
осуществлять прием всех передатчиков, работающих
на всех действующих каналах. Особое значение это
обстоятельство имеет в тех районах, в которых наря-
ду с приемом передач от передатчиков, распреде-
ление каналов которых соответствует стандартам
других стран, возможен прием от передатчиков, рас-
пределение каналов которых соответствует француз-
скому стандарту.
На рис. 4.47 показана схема построения антенн с
логопериодическим возбудителем при максимальном
числе элементов 25 (без рефлектора). В табл. 4.97.
приведены размеры такой антенны в соответствии с
рис. 4.47 для рабочих диапазонов от ABI до АВШ.
Принципиальное различие между такой антенной
и теми антеннами, которые были рассмотрены ранее,
состоит в том, что вместо одного активного вибрато-
ра применяется система активных вибраторов, что
существенно улучшает широкополосность всей антен-
Размеры и характеристики антенн
165
ны. Кроме того, антенна, построенная по такой схеме,
имеет лучшее передне-заднее отношение. Поэтому та-
кие антенны можно изготавливать и без рефлектора.
Таблица 4.97. Размеры антенн с логопериодической системой
возбуждения из петлевых вибраторов для рабочих
поддиапазонов ABI, ABII и ABIII (распределение каналов
см. иа рис. 8.12.)
Рабочий поддиапазон ABI 160-182 МГц ABII 160-205 МГц ABIII 160-230 МГц
lFl 645 485 430
1р2 615 545 485
690 615 545
lFi 780 690 615
1р5 880 780 690
990 880 780
— 990 880
1вя — — 990
lDl 607 540 480
lD2 ~ lDl7 682 607 540
113 103 93
127 113 103
144 127 113
^F5 162 144 127
182 162 144
^F7 182 162
.—. — 182
139 124 110
^D2 ^D3 ~ ^Dl 392 348 310
436 388 345
569 506 450
Все петлевые вибраторы (максимум 8 петлевых
вибраторов в диапазоне АВШ) соединены друг с дру-
гом питающей линией. В простейшем случае эта ли-
ния может быть двухпроводной симметричной линией
с волновым сопротивлением от 240 до 300 Ом (лен-
точная линия, ошлангованная линия, линия с пено-
пластовым покрытием), полярность которой на каж-
дом вибраторе меняется на обратную (провода
166
Глава 4
линии перекрещиваются). Однако лучше всего эту со-
бирательную линию между петлевыми вибраторами
делать в виде двухпроводной линии с воздушной изо-
ляцией, при этом вообще не рекомендуется использо-
вать изоляторы. Свойства линии с воздушной изоля-
цией в значительной мере зависят от погодных усло-
вий. Кроме того, двухпроводная линия с воздушной
изоляцией должна быть выполнена так, чтобы она
имела волновое сопротивление в пределах от 240 до
300 Ом (соответствующие размеры указаны на
рис. 6.4).
Питающий антенну кабель присоединяют к антен-
не в точках F— F, расположенных на входе самого
короткого петлевого вибратора. Для питания антен-
ны можно использовать либо симметричную линию,
которая присоединяется непосредственно к точкам
F — F, либо коаксиальный кабель, который присоеди-
няется к точкам питания через симметрирующее уст-
ройство (полуволновое U-колено), Второй вариант
предпочтительней. Такие логопериодические системы
возбуждения из петлевых вибраторов изготавливают-
ся по аналогии с антеннами дециметрового диапазона
волн, с соответствующим изменением их размеров.
Схема построения антенны с логопериодическим воз-
буждением показана на рис. 4.95.
Для получения оптимальных электрических харак-
теристик таких антенн, особенно для получения очень
высоких значений ПЗО, следует применять плоский
отражающий экран, как это показано на рис. 4.47,
где этот экран заштрихован. Отражающий экран
должен иметь определенные размеры и располагать-
ся на заданном расстоянии от системы возбуждения
антенны. Для того, чтобы эффективность отражающе-
го экрана оказалась достаточной, размер его сторон
должен быть около 2 м. Увеличение размера отра-
жающего экрана приводит к значительному улучше-
нию передне-заднего отношения, которое у антенн с
отражающим экраном почти на 6—10 дБ выше, чем
у антенн без отражающего экрана. С помощью тако-
го экрана можно существенно подавить мешающие
сигналы, вызванные отражениями. Простейшим
вариантом отражающего экрана является рамка
Размеры и характеристики антенн
168
Глава 4
2-
0Ч/160 170 180 190 200 210 220 230
ГМГц—
Рис. 4.48. Частотные характеристики усиления антенн с логопе-
риодическим возбудителем из петлевых вибраторов, а — антенны
из 20 элементов для различных рабочих поддиапазонов от АВ1
до АВШ; б — антенны из 11 элементов для различных рабочих
поддиапазонов от ABI до ABIII; в — частотные характеристики
в рабочем поддиапазоне III:
кривая 1 11 элементов
кривая 2 15 элементов
кривая 3 20 элементов
кривая 4 25 элементов
Размеры и характеристики антенн
169
л! Л_1___1__t I I______।---1---1----
1 ^160 170 180 190 200 210 220 230
/.МГн —»-
Рис. 4.49. Зависимости ширины главного лепестка диаграммы на-
правленности в f-плоскости от частоты для антенн с рабочей
полосой частот АВШ.
кривая 1 11 элементов кривая 3 20 элементов
кпнвая 2 15 элементов кривая 4 25 элементов
,АВШ
70
60
50
ад
с 30
Ь520
10
о
Г,МГЦ-+-
Рис. 4.50. Зависимости ширины главного лепестка диаграммы на-
правленности в //-плоскости от частоты для антенн с рабочей
полосой частот АВШ.
кривая 1 11 элементов кривая 3 20 элементов
кривая 2 15 элементов кривая 4 25 элементов
-Лг-j----------->-----1----------1---1-------|_
77160 170 180 190 200 210 220 230
Размеры и характеристики антенн
169
л! Л_1_____1_______t I I_______।---1----1------
1 ^160 170 180 190 200 210 220 230
/.МГн —»-
Рис. 4.49. Зависимости ширины главного лепестка диаграммы на-
правленности в ^-плоскости от частоты для антенн с рабочей
полосой частот ABIII.
кривая 1 11 элементов кривая 3 20 элементов
кпнвая 2 15 элементов кривая 4 25 элементов
°W160 '170 180 190 200 210 220 230
Г.МГц——
Рис. 4.50. Зависимости ширины главного лепестка диаграммы на-
правленности в //-плоскости от частоты для антенн с рабочей
полосой частот АВ III.
кривая 1 11 элементов кривая 3 20 элементов
кривая 2 15 элементов кривая 4 25 элементов
170
Глава 4
с натянутой на нее металлической сеткой. Величина
ячейки такой сетки должна быть равна примерно
50 мм. Небольшие отклонения от этого размера зна-
чения не имеют.
На рис. 4.48—4.50 представлены основные элект-
рические характеристики рассматриваемых здесь ан-
тенн. На рис. 4.48 представлена зависимость усиления
антенны от частоты для различных рабочих поддиа-
пазонов (от ABI до АВ1П). На рис. 4.48, а показана
зависимость коэффициентов усиления трех вариантов
выполнения 20-элементной антенны от частоты; раз-
меры таких антенн соответствуют различным рабо-
чим диапазонам. На рис. 4.48,6 дана такая же зави-
симость, но для антенны из 11 элементов (наимень-
шая антенна).
На рис. 4.48, в изображена зависимость усиления
антенн с различным числом элементов (от 11 до
25 элементов) от частоты; размеры таких антенн, со-
ответствуют рабочему диапазону АВШ. На рис. 4.49
и 4.50 представлена зависимость ширины диаграммы
направленности соответственно в Е- и /7-плоскостях
от частоты для антенн с различным числом элемен-
тов, рассчитанных на работу в рабочем диапазоне
АВШ (кривые от 1 до 4).
На рис. 4.50 показана зависимость угловой шири-
ны главного лепестка диаграммы направленности в
77-плоскости от частоты (для горизонтальной поляри-
зации в вертикальной плоскости) для антенн с раз-
личным числом элементов, рассчитанных на работу
в рабочем диапазоне АВШ.
Число элементов в антенне этого типа может быть
любым, от 11 до 25. Соответствующие значения ос-
новных технических параметров можно определить по
заданным значениям обычной интерполяцией.
170
Глава 4
4.2. Дециметровые антенны
4.2.1. Антенны Яги
4.2.1.1. Антенны для приема передач группы каналов
(от 6 до 30 элементов)
В этом разделе рассматриваются высокоэффективные
дециметровые антенны, в состав которых входят от 6
Размеры и характеристики антенн 171
до 30 элементов. Размеры антенн подбираются так,
чтобы обеспечить характеристики, близкие к опти-
мальным. Как уже отмечалось в других разделах
настоящей книги, антенны дециметровых волн обес-
печивают прием передач не только одного канала, но
и нескольких соседних. Размеры рассматриваемых
антенн выбираются также с учетом того, чтобы ра-
бочие полосы частот различных антенн охватывали
полосы заданных телевизионных каналов разных
стандартов и имели бы характеристики, близкие
к оптимальным. Например, в пределах заданных ча-
стот достигается максимально возможное усиление и
обеспечивается хорошая направленность. В соответ-
ствии с пояснениями, которые уже приводились в
гл. 1, описываемые здесь антенны можно использо-
вать и для работы в области более низких частот,
где они будут иметь удовлетворительные характери-
стики.
Все антенны, рассматриваемые в настоящем раз-
деле, построены из одинаковых структурных элемен-
тов, количество которых выбирается исходя из тре-
буемых характеристик конкретной антенны. Наимень-
шее число структурных элементов антенны 6. Антенны
с ббльшим числом элементов строятся путем увели-
чения количества соответствующих директоров; при
этом по конструктивным соображениям при построе-
нии антенн такого типа не рекомендуется использо-
вать более 30 структурных элементов. Дальнейшее
увеличение числа элементов не приводит к улучше-
нию характеристик антенны и может даже ухудшить
их. Следует отметить, что антенна из 30 элементов
имеет уже значительную протяженность и предельные
характеристики. Поэтому дальнейшее развитие ан-
тенн должно быть направлено по пути создания
антенных решеток.
Рассматриваемый класс антенн может широко ис-
пользоваться во всем 70-сантиметровом любитель-
ском диапазоне от 420 до 450 МГц без какой-либо
подстройки, а также в любительской радиосвязи от
1215 до 1300 МГц. Естественно, что в этом диапазоне
волн радиолюбители будут применять не Только ан-
тенны типа Яги, но и другие типы антенн, например
Таблица 4.98. Размеры антенн диапазона дециметровых волн для приема передач группы каналов
и для работы в полосе частот (антенны содержат от 6 до 30 элементов) для различных рабочих
поддиапазонов ABI — ABXII (европейские [Е], американские [А] и японские [J] телевизионные каналы
и каналы любительской радиосвязи)
Рабочий поддиапазон или каналы ABI E21-25 A14-20 ABII E(21 — J 26-30 A(U-) 21-26 ABIII E(21 —) 31-35 A(14—) 27-33 ABIV E(21-J 35-40 A(14—) 34-39 ABV E(26 — J 41—45 A(21 —) 40-46 ABVI E(31-J 46-50 A(28—) 47-53 J 46-52
lR 425 395 368 345 324 306
1Р 346 321 300 280 264 249
lDl 258 239 223 209 196 185
^D2 248 230 214 201 189 178
lD3 ~ lDi 246 228 212 199 187 176
lDi~~ lDZ 243 226 210 197 185 175
lD2 ~ 1D12 241 223 208 195 183 173
1D13~ lD26 238 221 206 193 181 171
Arr 143 133 124 116 109 106
94 87 81 76 71 67
Глава 4
^£>1 27 25 23 22 20 19
^£>2 77 71 66 62 58 55
АОЗ 160 149 139 130 122 115
AD4 170 158 147 138 130 122
AD5 ~~ A£)2S 182 169 158 148 139 131
в„ £о 650 600 565 530 495 470
АЯ6 480 450 420 390 370 350
BEtO 835 770 725 680 635 600
AHW 765 710 665 620 585 550
ВЕ20 1300 1240 1160 1080 1020 960
АН20 1300 1240 1160 1080 1020 960
ВЕ30 1850 1720 1620 1500 1410 1340
АН30 1850 1720 1620 1500 1410 1340
’азмеры и характеристики антенн
Продолжение табл, 4.98
Рабочий поддиапазон или каналы ABVII E(36—) 51-55 A(34—) 54-59 J(46~) 53-58 ABVIII E(41 —) 56-60 A(41—) 60-66 J(46-)59 -62 ABIX E(46—) 61-68 A(47-) 67-76 ABX E(53—) 68- 72 A(57-) 77-83 ABXI поддиап. 70 см люб. р/св. 420-450 МГц АВХП поддиап. 24 см люб. р/св. 1215-1300 МГц
lR 290 225 254 244 482 167
1Р 236 224 207 199 392 136
175 166 154 148 232 101
^D2 169 160 148 142 28Я 97
(z>3 ~~ ^Dt 167 159 147 141 228 96
lDa ~ lD3 165 157 145 139 275 95
lD3~ 1D12 164 155 144 138 223 94
^>13 ~ ^Д26 162 154 142 136 270 93
98 93 86 82 №3 56
AR 64 60 56 54 106 37
adi 18 17 16 15 30 11
Глава 4
AD2 52 50 46 44 87 30
AD3 109 104 96 92 182 63
AD4 116 110 102 98 193 67
AD5 ~ ^D2G 124 113 109 105 206 72
BE5 440 420 390 370 740 255 1
АВй 330 310 290 275 550 190 £
R
B£IO 570 540 500 480 950 330
4tflO 520 495 455 440 870 300 1
B£20 910 865 800 770 1520 525 UKU
AH20 910 865 800 770 1520 525 § 4
th
BE30 1260 1200 1110 1060 2100 730
AH30 1260 1200 1110 1060 2100 730
сд
176
Глава 4
параболические, когда требуемое значение усиления
должно быть не менее 20 дБ,
Описываемые ниже антенны можно изготовить
как небольших размеров, так и больших и обеспечить
прием передач группы каналов, прием передач в не'
которой полосе частот и прием передач цветного теле-
видения. При изготовлении антенн рекомендуется
пользоваться следующими номиналами для элемен-
тов: 6, 10, 20 и 30. В пределах этих номиналов число
элементов может быть любым. Отклонение от задан-
ного числа не приводит к заметным ухудшениям тех-
нических данных. Следует при этом иметь в виду, что
улучшение усиления только тогда считается замет-
ным, когда оно увеличивается на 2—3 дБ. В случае
необходимости переходят к следующему большему
числу элементов или к изготовлению антенной ре-
шетки.
В табл. 4.98 приводятся размеры антенн. Эти
размеры относятся к поддиапазонам ABI—АВXII,
рекомендованным различными стандартами распре-
деления каналов (рис. 8.13), и к поддиапазонам лю-
бительской радиосвязи. Обозначения длин элементов
и расстояний между ними приведены на рисунках
для антенн с разным числом элементов.
Антенны с номинальным числом элементов имеют
оптимальные характеристики при работе с частотными
каналами, номера которых в табл. 4.98 не заключены
в скобки. Таким антеннам следует отдавать предпоч-
тение при приеме передач группы каналов. Напри-
мер, при пользовании европейским стандартом в та-
кую группу входят в общем случае пять соседних
телевизионных каналов. Кроме этих основных кана-
лов каждый рабочий поддиапазон охватывает и дру-
гие каналы, номера которых даются в скобках. Эти
^аналы занимают нижнюю область частот основного
канала.
Кроме длин элементов антенны и расстояний
между ними в табл. 4.98 приводятся значения раз-
меров ВЕ и Ан. На эти расстояния должны быть
разнесены антенны, входящие в состав антенных ре-
шеток. Индекс 6, 10, 20 или 30 соответствует числу
структурных элементов, входящих в состав каждой
Размеры и характеристики антенн
177
антенны, из которых образуется антенная решетка.
При изготовлении антенной решетки из антенн с иным
числом структурных элементов значения расстояний
между ними определяются интерполяцией.
6-элементные антенны
Технические данные:
G « 8.5 дБ,
а£«54°,
ая«70°,
ПЗО« 18 дБ.
Приведенные технические данные относятся к антен-
нам, используемым для приема передач группы ос-
новных каналов. Соответствующие им диаграммы на-
правленности даны на рис. 4.51 и 4.52. Так как в диа-
пазоне дециметровых волн используется главным
образом горизонтальная поляризация, то ^-диаграм-
ма антенны ориентирована в горизонтальной плос-
кости, а //-диаграмма — в вертикальной.
Рис. 4.51. Диаграмма направленности в ^-плоскости 6-элементной
антенны.
178
Глава 4
Рис. 4.52. Диаграмма направленности в //-плоскости 6-элементной
антенны.
На рис. 4.53 показана зависимость усиления 6-
елементных антенн от частоты в рабочих поддиапа-
зонах ABI — АВ XII. Видно, что в области нижних
Рис. 4.53. Зависимость усиления 6-элементных антенн от часто-
ты для поддиапазонов от ABI до АВХП,
частот наблюдается характерный спад усиления. Ана-
логично изменяется и ширина диаграммы направлен-
ности в Е- и //-плоскостях. По мере уменьшения
Размеры и характеристики антенн
179
частоты диаграмма направленности расширяется,
хотя и не так значительно. На рис. 4.53 по оси абс-
цисс отложены только значения частоты. Соответ-
ствующее им расположение каналов для различных
стандартов можно установить по диаграмме распре*
целения каналов (рис. 8.13).
На рис. 4.54 помещен эскиз 6-элементной антенны
и обозначены размеры структурных элементрв, ука-
занные в табл. 4.98. Отметим, что несущую штангу
Рис. 4.54. Эскиз 6-элементной
антенны.
антенны целесообразно продлить за рефлектор и за-
крепить антенну на стойке.
10-элементные антенны
{Технические данные:
G«ll дБ,
а£«40°,
« 44°,
ПЗО«21 дБ.
В связи с увеличением общего размера антенны су*
щественно улучшаются и ее технические характери-
стики (рис. 4.55—4.5t). На рис. 4.58 помещен эскиз
10-элементной антенны и обозначены размеры струк-
турных элементов, указанные в табл. 4.98. Как и
в случае 6-элементной антенны, здесь также целе-
сообразно продлить несущую штангу за рефлек-
тор и использовать ее для крепления антенны на
стойке.
180
Глава 4
Рис. 4.55. Диаграмма направленности в £-плоскостн 10-элемент-
ной антенны.
Рис. 4.56. Диаграмма направлен»______ в 11-плоскости 10-элемент-
ной антенны.
Размеры и характеристики антенн
181
14 •
13
12 -
11 -
10 -
(D 7 -
Si-
o'S -
4 -
3 -
2 -
1 -
ABXI ABI АВП АВШ AB1V ABV АВVI АВVII АВVIII АВIX АВХ, АВХП
1.1? I -- 1 . 1________1------—1 »—1---------1—
420 450470500 600 700 800 J00 1200 1300
f, М Гц —
Рис. 4.57. Зависимость усиления 10-элементных антенн от часто-
ты для поддиапазонов от ABI до АВХИ.
Рис. 4.58. Эскиз 10-элементной антенны.
20-элементные антенны
Технические данные:
С» 16,5 дБ,
аЕ « 25°,
ан « 25°,
ПЗО» 26 дБ.
Общий вид рассматриваемой антенны показан на
рис. 4.59. В связи с увеличением размеров 20-эле-
ментной антенны еще в большей степени улучшаются
ее технические данные (рис. 4.60—4.62) по сравнению
с 10-элементной. Главный лепесток диаграммы на-
правленности такой антенны по форме близок к осе-
симметричному. Это значит, что диаграммы направ-
182
Глава 4
ленности в горизонтальной и вертикальной плоско-
стях практически одинаковы по ширине.
Рис. 4.69. Внешний вид 20-элементной антенны.
На рис. 4.62 показана зависимость усиления 20-
элементных антенн от частоты. Зависимость носит
резко выраженный характер. Однако она вполне от-
вечает требованиям практики. Антенна крепится к
стойке с помощью переходного силового элемента,
^макс
30 20 10 0/360 350 340 330
\____\____1 ПР /_______L /
150
Рис. 4.60. Диаграмма направленности в £-плоскости 20-элемент-
ной антенны.
Размеры и характеристики антенн
183
Рис. 4.61. Диаграмма направленности в //-плоскости 20-элемент-
ной антенны.
расположенного в середине несущей штанги. Кон-
сольный способ крепления антенны к стойке, при ко-
тором несущая штанга антенны продлевается за
рефлектор, применим только к антеннам малого раз-
мера (6, 10 элементов).
G,5E
Рис. 4.62. Зависимость усиления 20-элементных антенн от часто-
ты для поддиапазонов от ABI до АВХП,
184
Глава 4
Рис. 4.63. Эскиз 20-элементной антенны.
На рис. 4.63 помещен эскиз антенны и обозначены
основные размеры, указанные в табл. 4.98. Антенна
обязательно должна быть снабжена переходным си-
ловым элементом, с помощью которого она крепится
к антенной стойке. Соображения по выбору способа
рационального монтажа антенны приводятся в после-
дующих разделах настоящей книги.
30-элементные антенны
Технические данные:
G « 18,5 дБ,
аЕ « 18°,
ан ~ 18°,
ПЗО« 28 дБ.
Конструкция этой антенны аналогична конструкциям
рассмотренных ранее 6-элементных и 20-элементных
антенн. В связи с увеличением размеров в 30-эле-
ментной антенне существенно улучшаются техни-
ческие данные (рис. 4.64—4.66) по сравнению с
20-элементной. Зависимость 30-элементной антенны
(рис. 4.66) от частоты аналогична такой же зависи-
Размеры и характеристики антенн
185
Рис. 4.64. Диаграмма направленности в f-плоскости 30-элемент<
ной антенны.
Рис. 4.65. Диаграмма направленности в //-плоскости 30-элемент«
ной антенны.
186
Глава 4
т.МГц---*-
Рис. 4.66. Зависимость усиления 30-элементных антенн от часто-
ты для поддиапазонов от ABI до АВХП,
Рис. 4.67. Эскиз 30-элементной антенны.
мости 20-элементной антенны. На рис. 4.67 помещен
эскиз 30-элементной антенны и обозначены основные
размеры, указанные в табл. 4.98.
4.2.1.2. Многополосные антенны
Рассмотренные в предыдущих разделах антенны де-
циметровых волн имели ограниченную полосу рабо-
чих частот. Между тем, диапазон дециметровых волн
Размеры и характеристики антенн
187
довольно плотно занят каналами телевизионных стан-
ций, поэтому возникает необходимость принимать
в одном месте передачи нескольких различных про-
грамм, включая программы цветного телевидения,
причем частотные каналы, в которых ведутся эти
передачи, могут достаточно далеко отстоять друг от
друга. В связи с этим особое внимание привлекают
антенны дециметровых волн, способные осуществлять
прием во всем телевизионном поддиапазоне децимет-
ровых волн. Это так называемые многополосные или
широкополосные антенны, охватывающие диапазоны
IV и V. Такие антенны имеют большое значение при
приеме программ телевидения. Для любительской
радиосвязи они не представляют интереса, поскольку
в любительской радиосвязи для обеспечения опти-
мального приема применяются главным образом уз-
кополосные антенны.
Осуществить прием в широкой полосе частот с по-
мощью известных директорных антенн типа Яги не
представляется возможным. Согласно европейскому
стандарту телевизионный поддиапазон дециметровых
волн простирается от 470 до 790 МГц, т. е. занимает
полосу частот шириной в 320 МГц, а согласно аме-
риканскому стандарту, например, требуемая полоса
частот еще шире.
Для создания антенн, способных обеспечить при-
ем передач в такой полосе частот, в последнее время
наметились новые пути. Особое значение приобретают
модифицированные антенны Яги. В этом плане наи-
больший практический интерес представляют системы
с волновым вибратором и логопериодические систе-
мы возбуждения. Антенны, построенные цо этому
принципу, обеспечивают требуемую ширину полосы
рабочих частот и имеют хорошие электрические ха-
рактеристики. С помощью одной такой антенны мож-
но принимать передачи по любому из дециметровых
каналов, которые вообще возможно принимать в дан-
ной местности.
Рассматриваемые антенны принадлежат к антен-
нам с продольным излучением. Из-за относительно
простой конструкции и хороших технических данных
они получили широкое распространение. Характер
188
Глава 4
зависимости усиления этих антенн от частоты наи-
более полно удовлетворяет требованиям практики,
так как усиление этих антенн монотонно возрастает
от нижних к более высоким частотам. При таком
характере зависимости усиления от частоты опти-
мальным образом компенсируются имеющие место
потери передачи энергии (потери при распростране-
нии энергии, потери в кабелях, потери в элементах
конструкции, а также и ухудшение шум-фактора
приемника). Они обеспечивают хорошее качество
приема передач на всех каналах и могут применяться
для приема программ цветного телевидения.
Наряду с антеннами с продольным излучением
в диапазоне дециметровых волн применяются и не-
которые типы антенн с поперечным излучением, на-
пример антенны с уголковыми отражателями и плос-
кие антенны с сетчатым или решетчатым экраном,
возбуждаемые несколькими источниками. Антенны
с поперечным излучением проигрывают по сравнению
с антеннами с продольным излучением по многим
показателям — выше затраты на их изготовление, а
достижимый зффект слабее; зависимость усиления
антенн с поперечным излучением от частоты имеет
более резко выраженный характер; при применении
антенн с поперечным излучением не достигается ком-
пенсация потерь энергии за счет линии передач, что
приводит к ухудшению качества приема в области
высоких частот. В связи с этим предпочтение отдает-
ся антеннам с продольным излучением. Однако для
полноты картины в дальнейшем будут также рас-
смотрены и некоторые типы антенн с поперечным
излучением (антенны с уголковым отражателем и
плоские антенны).
Необходимо еще раз подчеркнуть, что характер
зависимости усиления антенны от частоты имеет
очень большое значение для выравнивания качества
приема на всех телевизионных каналах. В практи-
ческой работе не всегда требуется, чтобы усиление
антенны оставалось постоянным во всей полной теле-
визионной полосе частот диапазона дециметровых
волн, как это имеет место в случае логопериодиче-
ских антенн.
Размеры и характеристики антенн
189
Характер частотной зависимости усиления антенн
с продольным излучением с системой возбуждения
из волновых вибраторов и с логопериодической си-
стемой возбуждения из петлевых вибраторов именно
тот, который требуется для практики. Хотя усиление
антенн с поперечным излучением тоже возрастает
с частотой, однако это возрастание не настолько
велико, чтобы выровнять спад характеристики пол-
ного усиления всей линии связи, вызванный потеря-
ми при передаче энергии. Поэтому антенны с попе-
речным излучением могут использоваться только в
тех районах, в которых обеспечен достаточно высо-
кий уровень принимаемых телевизионных сигналов.
Антенны с продольным излучением можно применять
везде и даже в условиях сложного и дальнего приема.
4.2.1.2.1. Антенны с системой возбуждения
из волновых вибраторов (от 15 до 35 элементов)
Такие антенны имеют простую конструкцию и обес-
печивают хорошее качество приема. Размеры этих
антенн выбираются исходя из их применения в диа-
пазоне дециметровых волн для приема телевизионных
программ в поддиапазоне от 470 до 790 МГц, т. е.
приема передач всех телевизионных каналов, исполь-
зуемых в Европе. Возможности приема передач в со-
ответствии с американскими и японскими стандар-
тами можно определить по диаграмме распределения
каналов, изображенной на рис. 8.13.
Антенны наименьших размеров имеют 15 струк-
турных элементов, а антенны наибольших разме-
ров— 35 элементов. Рефлектор такой антенны вы-
полнен в виде решетчатого экрана, состоящего из 11
элементов. Антенна может иметь максимум 22 ди-
ректора.
Антенны с относительно небольшим числом струк-
турных элементов крепятся к антенной стойке кон-
сольно за конец несущей штанги, а антенны, число
элементов которых приближается к максимальному,
прикрепляются к антенной стойке с помощью спе-
циального силового элемента в середине несущей
штанги.
Рис. 4.68. Диаграммы направленности в ^-плоскости антенны с
возбудителем в виде волнового вибратора на частоте f=500 МГц.
а — 15-элемёнтная антенна; b— 20-элементная антенна; С — 35-
елементная антенна,
Рис. 4.69. Диаграммы направленности в Я-плоскостн антенны
с Возбудителем в виде волнового вибратора на частоте f =='
500 МГц. а — 15-элементная антенна; Ь — 20-элементная антенна;
с — 35-элементная антенна.
Рис, 4.70. Диаграммы направленности в Е-плоскости антенны
с возбудителем в виде волнового вибратора иа частоте f =1
750 МГц. с—15-элементная антенна; б — 20-элементная антенна]
с — 35-элементная антенна.
Рис. 4.71. Диаграммы направленности в //-плоскости антенны
с возбудителем в виде волнового вибратора на частоте f =
750 МГц. а—15-элементная антенна; b — 20-элементная антенна]
с — 35-элементная антенна.
192
глава 4
Pwc. 4.72. Зависимость усиления от частоты прн различном числе
элементов антенны, А — 15 элементов; В — 20 элементов; С —
35 элементов.
Рис. 4.73. Зависимость
усиления антенны от чис-
ла ев элементов Б для
различных частот. А —
/== 500 МГц; B — f=.
650 МГц; С —/ =
790 МГц,
В дополнение к техническим данным (табл. 4.99)
приведены диаграммы направленности антенн такого
типа в горизонтальной и вертикальной плоскостях
на частотах 500 и 750 МГц (рис. 4.68—4.71) и ча-
стотная характеристика по усилению (рис. 4.72).
Всякие изменения сказываются в первую очередь на
ширине диаграммы направленности и на характере
частотной зависимости усиления.
На рис. 4.72 представлена частотная зависимость
усиления антенн с различным числом структурных
элементов (распределение частотных каналов пока-
зано на рис. 8.13). В табл. 4.99 приведены значения
ширины диаграммы направленности; они характери-
вуют увеличение направленности антенны с ростом
числа ее элементов. На рис. 4.73 показана зависи-
Ппиндлер
G 9 дБ (790 МГц)
аЕ 50° (790 МГц) ДО 63° (470 МГц)
аН 62° (790 МГц) ДО 93° (470 МГц)
пзо 22 дБ
10 дБ (790 МГц)
45° (790 МГц)
до
58° (470 МГц)
52° (790 МГц)
до
80° (470 МГц)
26 дБ
17 дВ (790 МГп) Частотная зависимость
см. рис. 4.72
22° ДО 47° (790 МГц) (470 МГц) —
22е ДО 55° (790 МГц) (470 МГц) —
26 дБ Среднее значение с ре- шетчатым рефлектором
Размеры и характеристики антенн
СО
194
Глава 4
кость усиления антенны от числа входящих в нее
элементов. Кривые А, В и С относятся к разным ча-
стотам.
Из кривой зависимости по заданной величине уси-
ления антенны можно определить требуемое число
структурных элементов или при отклонении числа
элементов конкретной антенны от заданного номи-
нального числа можно определить величину соответ-
ствующего усиления.
На рис. 4.74 изображен эскиз антенны с возбу-
дителем в виде волнового вибратора и показаны
размеры основных элементов и расстояния между
ними, а также проведено соответствующее разбиение
на номиналы (15, 20 и 35 элементов). Следует от-
метить, что при изготовлении антенны необходимо
очень точно выдерживать все заданные размеры вол-
нового вибратора. Это главный вопрос при изготов-
лении антенны. Кроме того, необходимо очень точно
выдержать и расстояния между волновым вибрато-
ром и первым и вторым директорами. Лучше всего
изготавливать директоры и элементы рефлектора
из прутка диаметром 8 мм. Несущая штанга антенны
должна быть металлической, а директоры должны
иметь с ней хороший электрический контакт (метал-
лические элементы крепления).
Питающий антенну филер присоединяется к точ-
кам питания волнового вибратора F—F. Для указан-
ных здесь размеров эти антенны имеют входное
сопротивление от 240 до 300 Ом. На рис. 4.74 простав-
лены только основные размеры рефлектора и рас-
стояние между ним и волновым вибратором. Как
показано на рис. 4.75, рефлектор можно изготовить
из отдельных стержней. Они помечены цифрами 1 и
2. При изготовлении рефлектора стержни, обозна-
ченные номером 2, можно не устанавливать. В этом
случае рефлектор будет содержать только 6 стерж-
ней, расстояние между которыми удвоится по срав-
нению с исходным. Это позволит изготовить рефлек-
тор с меньшими затратами и снизит его ветровое
сопротивление. Основные технические данные (за
исключением величины ПЗО) практически не изме-
нятся. Величина ПЗО антенны, особенно в верхней
Рис. 4.74. Эскиз антенны с возбудителем в виде волнового вибратора
Варианты 15- 20- и 30-элементных антенн. 1 — отражатель; 2 — актив'
ний вибратор.
'Размеры и характеристики антенн
196
Глава 4
Рис. 4.75. Схема отражающего экрана для антенны с возбуди-.
телем в виде волнового вибратора. Экран состоит из 11 отдель-
ных стержней. Возможна конструкция из 6 элементов, при созда-
нин которой опускается каждый второй элемент исходной кон-
струкции.
половине диапазона, снижается весьма существенно.
Рефлектор можно изготовить в виде сетки (гл. 3)
с размером ячейки не менее 20 мм.
Особое внимание надо уделить вопросу реализа-
ции размеров при изготовлении волнового вибратора.
Монтаж волнового вибратора можно провести на
изоляторах или на металлических кронштейнах.
На рис. 4.76 показан монтаж на изоляторах. При
монтаже должны точно выдерживаться все размеры,
так как от этого зависит величина входного сопротив-
ления антенны и ее широкополосность. Обе половины
вибратора 3 закрепляются на несущей штанге антен-
ны 1 с помощью изоляторов 2 (лучше всего делать
изоляторы из полистирола). На рис. 4.76 показан
также способ подключения питающего фидера 4 к
вибратору. Места подсоединения фидера должны быть
защищены одним из способов, рассмотренных в
разд. 3.1.4. Вибратор 3 можно изготовить из трубки
или из сплошного прутка.
На рис. 4.77 показан второй способ монтажа вол-
нового вибратора. В этом случае половинки вибрато-
ра 3 закрепляются не на изоляторах, которые уста-
новлены на несущей штанге антенны, а на металли-
Размеры и характеристики антенн
197
Рис. 4.76. Конструкция волнового виоратора из круглых стерж-
ней или трубок с необходимыми размерами. Вибратор прикреплен
к несущей штанге антенны 1 на изоляторе 2 (полистирол); 3 —
активный вибратор; 4 — фидер питания.
Рис. 4.77. Конструкция возбу-
дителя в виде волнового ви-
братора с заземлением (пред-
почтительный вариант конструк-
ции). 1—3 — то же, что на
рис. 4.76; 4 — металлические
кронштейны; 5 — отражающий
экран.
ческих кронштейнах 4. Кронштейны 4, закрепленные
на отражателе 5, присоединяются к половинкам вол-
нового вибратора 3 в их середине, т. е. в тех местах,
где токи высокой частоты близки к нулю. На рис. 4.77
также показаны точки F — F подключения фидера, пи-
тающего антенну. Конечно, и в этом случае надо при-
нимать меры по защите мест подключения фидера.
Способ монтажа, показанный на рис. 4.77, исключает
возможность утечки ВЧ-энергии в точках присоеди-
нения питающего фидера (из-за загрязнения и увлаж-
нения изоляторов). Благодаря этому характеристики
антенны не зависят от состояния погоды. Еще одно
преимущество такого способа монтажа заключается
в том, что волновой вибратор в этом случае оказы-
вается защищенным через отражатель 5, несущую
штангу антенны 1 и антенную стойку от перенапря-
жений (см. также разд. 8.1).
198
Глава 4
Наличие проводящей связи между волновым виб-
ратором и отражателем не сказывается на электриче-
ских характеристиках антенны, так как металлические
кронштейны 4 прикрепляются к вибратору 3 в узлах
напряжения (напряжение равно 0) и не вызывают,
никаких изменений высокочастотных характеристик.
Следует отметить, что на базе рассмотренных
здесь антенн можно изготовить антенные решетки.
В табл. 4.100 приводятся межэлементные расстояния
в антенных решетках, изготовленных из антенн с раз-
личным числом структурных элементов. Значения
межэлементных расстояний в антенных решетках при
другом количестве структурных элементов в каждой
антенне можно получить путем интерполяции.
Таблица 4.100. Межэлементные расстояния и А^
в сверхширокополосных антенных решетках с системок
возбуждения из волновых вибраторов для диапазона
дециметровых волн
15 элементов
20 элементов
25 элементов
ВЕ 485 540 900
Л„ 370 435 900
li
При изготовлении антенной решетки целесообраз-
но применять общий рефлектор для всей антенной ре-
шетки. Размеры рефлектора могут быть и больше ре-
комендованных, что увеличивает величину ПЗО и спо-
собствует лучшему подавлению мешающих сигналов,
приходящих к антенне с обратного направления.
4.2.1.2.2. Антенны с логопериодической системой
возбуждения из петлевых вибраторов
(от 13 до 45 элементов)
Размеры антенн с логопериодической системой воз-
буждения из петлевых вибраторов выбираются из
расчета работы антенны в широкой полосе частот.
Рассматриваемые далее антенны, как и антенны о
возбудителем в виде волнового вибратора, предназна-
Размеры и характеристики антенн
199
чены для работы в полосе частот от 470 до 790 МГц
[(рис. 8.13).
Применение логопериодической системы возбуж-
дения из петлевых вибраторов делает антенну широ-
кополосной. Это относится ко всем приводимым
далее антеннам. В таких антеннах имеется также
возможность за счет выбора места размещения реф-
лектора влиять на величину ПЗО.
Все рассматриваемые здесь антенны имеют оди-
наковое количество активных петлевых вибраторов.
Размеры их приводятся ниже. Антенна наименьших
размеров содержит 13 структурных элементов: 9 ак-
тивных петлевых вибраторов и 4 директора. Если к
антенне не предъявляются высокие требования в от-
ношении величины ПЗО, то можно отказаться от при-
менения рефлектора. Это относится ко всем приводи-
мым здесь антеннам с логопериодической системой
возбуждения.
В соответствии с принципом действия такой систе-
мы возбуждения излучаемая энергия распространяет-
ся в направлении директоров, так что значение ПЗО
таких антенн и без рефлектора достаточно высоко.
В этом заключается существенная разница между
антеннами данного типа и другими антеннами с про-
дольным излучением. Наличие рефлектора не оказы-
вает заметного влияния на величину усиления антен-
ны и на ширину диаграммы направленности. Однако
применение рефлектора приводит к заметному повы-
шению значения ПЗО, а именно от 6 до 10 дБ. Число
элементов для конкретной антенны рекомендовано в
справочных таблицах. Антенны относительно неболь-
ших размеров прикрепляются к антенной стойке кон-
сольно, а антенны большого размера крепятся в се-
редине несущей штанги (рис. 4.78—4.85).
Как уже отмечалось, антенны такого типа с наи-
меньшими размерами с рефлектором из 6 элементов
имеют 19 элементов, а антенны наибольших размеров
с рефлектором из 6 элементов — 45 элементов. При-
веденные для этих антенн основные технические дан-
ные (табл. 4.101) относятся и к соответствующим ан-
теннам без рефлектора, т. е. к антеннам с общим
числом элементов 13 и 39 соответственно. Такие
Глава 4
Рис. 4.<о.
С02
Глава 4
Рис. 4.84. 22-элемаитная антепнв без рефлектора.
Рис, 4.85. 34-элементная антенна без рефлектора.
технические данные, как усиление и значения ширины
диаграммы направленности о,е и а», практически со»
храняются, а изменяется величина ПЗО.
Диаграммы направленности рассматриваемых ан-
тенн показаны на рис. 4.86—4 89. Основные техниче-
ские характеристики антенн в зависимости от частоты
и числа входящих в антенну элементов представлены
на рис 490—4 93. С ростом числа входящих в антен-
ну элементов диаграмма направленности сужается.
При отсутствия в антенне рефлектора следует учесть
связанное с этим изменение величины ПЗО
На рис 4 90 показана частотная зависимость уси-
ления антенны при различном числе структурных эле-
ментов, а на рис 491 —-зависимость усиления антен-
ны от числа входящих в нее элементов на различных
Размеры и характеристики антенн
203
Рис. 4.86. Диаграммы направленности в Е-плоскости антенны с
логопериодическим возбудителем на частоте 500 МГц. а—19 эле-
ментов с рефлектором; Ь — 40 элементов с рефлектором.
150 180 210
Рис. 4.87. Диаграммы направленности в 7/-плоскости антенны о
логопериодическим возбудителем на частоте 500 МГц. а—19 эле-
ментов с рефлектором; b — 40 элементов с рефлектором.
204
Глава 4
Рис. 4.88. Диаграммы направленности в £-плоскости антенны
с логопериодическим возбудителем на частоте 750 МГц. а —19
элементов с рефлектором; b — 40 элементов с рефлектором.
150 180 210
Рис. 4.89. Диаграммы направленности в 77-плоскости антенны с
логопериодическим возбудителем на частоте 750 МГц. а—19 эле-
ментов с рефлектором. Ь — 40 элементов с рефлектором.
'Размеры и характеристики антенн
205
Рис. 4.90. Зависимость усиления антенны с различным числом
элементов с логопериодическим возбудителем и с рефлектором от
частоты.
Рис. 4.91. Зависимость усиления антенны с логопериодическим
возбудителем и с рефлектором от числа элементов Е на различи
Пых частотах.
Рис. 4.92. Зависимость ширины диаграммы направленности в
jE-плоскоети антенны с логопериодическим возбудителем и с реф»
лектором от числа элементов антенны Ё на различных частотах.
Рис. 4.93. Зависимость ширины диаграммы направленности в //•
плоскости антенны с логопериодическим возбудителем и с реф*
лектором от числа элементов антенны Е на различных частотах.
частотах. На рис. 4.92 и 4.93 соответственно показана
зависимость ширины диаграммы направленности аЕ
и ан от числа входящих в антенну элементов. Следует
иметь в виду, что в общее число элементов антенны
включены 6 элементов, составляющих рефлектор.
Размеры и характеристики антенн W7
Таблица 4.101. Технические данные
19 элементов 45 элементов Примечания
G 10,3 дБ (790 МГц) 21 дБ (790 МГц) Частотная зависи- мость, см. рис. 4.90
аЕ 40° (790 МГц) до 62° (470 МГц) 12° (790 МГц) до 40° (470 МГц) Частотная зависи- мость, см. рис. 4.92
ан 44° (790 МГц) до 90° (470 МГц) 12° (790 МГц) ДО 44° (470 МГц) Частотная зависи- мость, см. рис. 4.93.
ПЗО 28 дБ 40 дБ Средние значения с отражающим экра- ном
На рис. 4.94 изображен эскиз антенны наибольших
размеров, состоящей из 45 элементов. Если возникает
необходимость изготовить антенну меньших разме-
ров, то рис. 4.94 также можно использовать, но при
этом часть директоров и отражающий экран не мон-
тируют. Ожидаемые в таком случае технические ха-
рактеристики определяются по приведенным ранее
графикам. Все элементы антенны имеют диаметр
8 мм или с некоторыми отклонениями от этого раз-
мера. Элементы присоединяются к несущей штанге
антенны металлическими (токопроводящими) крон-
штейнами. В этом случае не требуется специальной
системы защиты антенны от перенапряжений.
Рефлектор можно изготовить различными спо-
собами, важно при этом выдержать расстояние до
наибольшего петлевого вибратора и габаритные раз-
меры отражающего экрана, т. е. его длину и ширину.
Можно увеличить число стержней отражающего экра-
на, расположив их на меньшем расстоянии друг от
друга. В гл. 3 описаны и другие способы изготовления
отражающих экранов. В этом случае можно приме-
нить любой из них.
Увеличение габаритных размеров отражающего
экрана приводит к возрастанию величины ПЗО.
208 Глава 4
Размеры и характеристики антенн
Рис 4.Н5. Конструкция возбудителя из петлевых вибраторов. (Для
связи отдельных петлевых вибраторов между собой применяется
ленточная линия с волновым сопротивлением 240—300 Ом.)
Уменьшать рефлектор не рекомендуется. Также не ре-
комендуется располагать отдельные элементы рефлек-
тора менее 1ем на 20 мм друг от друга или делать
экран из сетки с ячейками менее 20 мм.
Особое внимание при изготовлении необходимо
уделить системе возбуждения (рис. 4 95). Коаксиаль-
ный кабель, соединяющий антенну с приемником,
присоединяется ко входу системы возбуждения антен-
ны (самый короткий петлевой вибратор). В .месте пе-
рехода рекомендуется включить полуволновое U-ko-
леио В качестве примера здесь приводятся система
из 7 петлевых вибраторов
Все заданные размеры должны точно выдержи-
ваться В качестве собирательной ляпни, соединяю-
щей между собой петлевые вибраторы, можно приме-
нить двухпроводную симметричную линию с волно-
вым сопротивлением от 240 до 300 Ом (ленточная
линия, ошланговамная линия, линия с пенопластовым
покрытием) Полярность присоединения проводов
этой линии на каждом вибраторе меняется на обрат-
ную (провода линия перекрещиваются) Вместо стан-
дартной линии фабричного изготовления можно так-
же применить двухпроводную линию с воздушной изо-
ляцией с соответствующим волновым сопротивлением
(рис. 6.4). Характеристики антенны £ такой линией
210
Глава 4
Рис. 4.96. Зависимость межэлементных расстояний ВЕ и Ан в ан-
тенной решетке с логопериодическим возбудителем и с рефлекто-
ром от числа элементов антенны Е.
практически не зависят от погоды. Помимо того надо
внимательно следить, чтобы в местах подсоединения
линии к вибраторам был обеспечен надежный контакт
(рис. 4.95). Питающий антенну коаксиальный кабель
присоединяется к самому короткому петлевому виб-
ратору. В месте подключения фидера сопротивление
антенны составляет от 240 до 300 Ом. На рис. 4.95 по-
казано присоединение кабеля к антенне с включением
в месте перехода полуволнового U-колена. В отличие
от описанных здесь антенн эта антенна содержит
7 активных петлевых вибраторов и некоторое число
директоров. Такая конструкция, естественно, может
наращиваться. Диаметр проводников симметричной
линии с воздушной изоляцией, соединяющей отдель-
ные петлевые вибраторы, рекомендуется выбирать в
пределах от 1 до 2 мм. Как уже говорилось, провод-
ники должны отстоять один от другого на определен-
ном расстоянии.
Рассмотренные антенны можно использовать для
построения антенных решеток. На рис. 4.96 приводит-
ся зависимость расстояний, на которые требуется раз-
нести антенны, входящие в состав антенной решетки,
от числа элементов, содержащихся в одной антенне.
Антенные решетки обладают большей эффектив-
Размеры и характеристики антенн
211
костью, если они состоят из антенн с максимальными
размерами. В таких антенных решетках целесообраз-
но делать один общий отражающий экран соответ-
ствующих размеров. Очевидно, что рассматриваемые
антенны пригодны и для приема передач цветного
телевидения.
4.2.1.2.3. Сверхширокополосные антенны из 35 элементов
(Эти антенны аналогичны по конструкции антеннам,
рассмотренным в предыдущем разделе. Они имеют
логопериодическую систему возбуждения из петлевых
вибраторов (рис. 4.97), Размеры антенн выбраны с
расчетом на использование их в рабочей полосе час-
тот от 470 до 890 МГц. Такие антенны могут осущест-
влять прием передач на всех дециметровых каналах,
которые имеются во всем мире, т. е. каналов европей-
ского, японского и американского стандартов
'(рис. 8.13). Каналы американского стандарта прости-
раются вплоть до частоты 890 МГц (см. рис. 8.13),
так что для приема передач всех каналов ©того стан-
дарта дециметровые антенны должны иметь наиболее
широкую рабочую полосу частот. Антенны с такой
предельно широкой рабочей полосой частот названы
сверхширокополосными.
Отражающий экран антенны может состоять из 11
или 6 элементов и, как уже говорилось, каждый вто-
рой элемент рефлектора можно не ставить. Если от-
ражающий экран будет состоять из 6 элементов, то
всего в антенне останется 30 элементов. Можно от-
ражающий экран вообще не устанавливать.
При необходимости из приведенной на рис, 4.97
конструкции убирают до 10 директоров. В этом слу-
чае антенна будет иметь наименьшие размеры и об-
ладать также сверхширокой рабочей полосой частот.
Изменяются только ее технические данные.
Технические данные:
G ж от 19 дБ (890 МГц) до 9 дБ (470 МГц),
аЕ « от 17° (890 МГц) до 50° (470 МГц),
ан « от 17° (890 МГц) до 62° (470 МГц),
ИЗО «28 дБ (среднее значение), максимальное значение 40 дБ
(с соответствующим отражающим экраном).
650
Рис. 4.97. Эскиз антенны с логопериодическим возбудителем для диапазона дециметро-
вых воли (470—890 МГц) с максимальным числом элементов 35 (11 рефлекторов, 9 актив-
ных петлевых вибраторов, 15 директоров).
212 Глава 4
Размеры и характеристики антенн
213
Рис. 4.98. Диаграмма направленности в f-плоскости сверхшироко»
полосной антенны из 35 элементов на частоте 750 МГц,
Рис. 4.99. Диаграмма направленности в п-плоскости сверхшироко»
полосной антенны из 35 элементов на частоте 750 МГц,
214
Глава 4
Направленные свойства рассматриваемых антенн
можно оценить по диаграммам направленности, при*
веденным на рис. 4.98 и 4.99. Эти диаграммы относят-
ся к средней частоте (750 МГц). На более низких
частотах фокусирующее действие соответственно сла-
бее, а на более высоких — сильнее.
Зависимость усиления таких антенн от частоты
показана на рис. 4.100. Из кривой этой зависимо-
сти с помощью диаграммы распределения кана-
лов по частоте (рис. 8.13) можно определить значе-
ние усиления, которое имеет конкретная антенна
на частотах отдельных каналов различных стан-
дартов.
В конструкции антенны применяются материалы
круглого профиля (трубка или сплошной пруток) с
диаметром 8 мм. Именно к такой конструкции отно-
сятся приводимые здесь технические данные. Разу-
меется, эта антенна также подходит для приема пере-
дач цветного телевидения.
При использовании рассматриваемых антенн в ка-
честве элементов антенных решеток рекомендуется
выполнять следующие расстояния между отдельными
элементами;
Вб = 760 мм,
Ля = 710 мм.
Размеры и характеристики антенн
215
4.2.1.2.4. Высокоэффективные антенны
с волновым вибратором с компенсационными элементами
В дополнение к уже описанным антеннам приведем
некоторые данные об антеннах специального типа.
Речь пойдет здесь в основном о некоторых особен-
ностях конструкции таких антенн.
В антенне, система возбуждения которой состоит
из волнового вибратора с компенсационными элемен-
тами, называемого универсальным возбудителем, уда-
ется реализовать очень широкую полосу частот. Та-
кая антенна отличается также особенностью размеще-
ния директоров, находящихся вблизи активного виб-
ратора. Часть из них располагается сверху несущей
штанги антенны, а часть — снизу. При таком pacnQ-
ложении элементов фактически не происходит потерь
энергии при передаче энергии от директоров к актйв-
ному вибратору, причем свойства антенны слабо за-
висят от частоты в очень широкой полосе частот.
Вследствие этого антенна имеет высокое усиление и
малый уровень боковых лепестков.
Отражающий экран рекомендуется делать в со-
ответствии с рис. 4.101. Указанные размеры являются
оптимальными. Антенны с таким экраном в зависи-
мости от числа элементов имеют ПЗО от 20 до 40 дБ.
Для выбора числа элементов, входящих в антенну, в
зависимости от заданной величины усиления и шири-
ны диаграммы направленности можно использовать
рис. 4.102.
В табл. 4.102 приводятся размеры для различных
полос частот. При пользовании этой таблицей необхо-
димо учитывать, что длины директоров L22 относятся
к случаю, когда несущая штанга антенны имеет квад-
ратное поперечное сечение со стороной 22 мм. Если
штанга антенны имеет другую ширину, то соответ-
ствующая длина директоров должна быть увеличена
или уменьшена на величину разницы между факти-
ческой шириной используемой штанги и номинальной
величиной 22 мм. Пусть, например, штанга имеет ши-
рину 16 мм. В этом случае директоры надо делать на
6 мм короче, чем задано в таблице.
Антенны относительно небольшого размера мо-
гут закрепляться на антенной стойке консольно, а
a
Рис. 4.101. Эскизы с указанием необходимых размеров универсальных и высокоэффективных антенн с воз-
будителем в виде волнового вибратора с последовательной компенсацией и двухслойной переходной зоной
а—отражающий экран; б — волновой вибратор с последовательной компенсацией; в — поперечное сечение дя
ректоров.
—20-25
Размеры и характеристики антенн
«17
Число директоров —»-
Рис. 4.102. Зависимость максимального усиления и минимальной
ширины диаграммы направленности в Е-плоскостн от числа ди-
ректоров.
антенны более длинные надо закреплять в середине
штанги с помощью специального силового переход-
ника. При изготовлении из антенн такого типа антен-
ных решеток межэлементные расстояния Be и Ан
должны быть равны 1,2 м при числе директоров от 16
до 22 и 1,5 м при числе директоров от 23 до 40.
На рис. 4.103 и 4.104 приведены зависимости уси-
ления от частоты в отдельных рабочих полосах
Дециметровые каналы
(европейский и африканский стандарты.
Рис. 4.103. Усиление антенны с числом директоров 22 в различных
рабочих полосах частот.
Таблица 4.102. Размеры универсальных и высокоэффективных антенн с волновым вибратором
с последовательной компенсацией н двухслойной переходной зоной для различных рабочих поддиапазонов
Рабочий поддиапазон АВ Каналы (ев. станд.) Полоса частот, МГц Основные каналы Длина дирек- тора Z.22 Расстояния между директорами
aD\ ДО2 adi aD4 ДО5 aD5 aD7 aDS-D43
I 21-22 470-486 21-22 258 94 123 42 149 283 168 174 226
II 21-25 470-510 23—25 246 90 117 40 142 270 160 166 215
III 21-28 470—534 26—28 235 75 64 66 135 273 139 155 206
IV 21-32 470-566 29-32 222 71 60 62 127 258 131 146 194
V 21-36 470—598 33—36 208 61 56 58 119 236 123 136 182
VI 21-39 470-622 37—39 200 59 54 56 114 227 118 131 175
VII 21-45 470-670 40-45 187 60 50 52 107 217 ПО 123 163
VIII 21-49 470-702 46—49 178 57 48 50 102 207 105 117 156
IX 21-55 470-750 50-55 169 35 53 100 112 113 137 158 147
X 21-60 470-790 56-60 160 33 50 95 106 107 130 150 140
XI 21-65 470-830 61-65 152 37 48 90 100 107 124 143 133
XII 21-71 470-878 66-71 144 35 45 85 95 101 117 135 126
Глава 4
Таблица 4.103. техничоеие Данные
Число Директо- ров О ABI ад °Я G АВИ ад ад G АВШ ад аН G ABIV ад “Я G ABV ад аЯ О ABVI ад ад
40 1S 20 20 15 27 27 14,5 28 28 14 30 30 13,5 32 32 12,8 36 37
19 18 18 19 18 18 19 18 18 19 18 18 19 18 18 19 18 18
22 16,5 23 23 13,5 32 32 13 34 36 12,5 35 38 12 36 40 11,5 38 44
17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22
15 15 27 27 14 30 30 13 33 36 12 36 40 11 40 46 10 45 52
16 25 25 16 25 25 16 25 25 16 25 25 16 25 25 16 25 25
9 14 30 30 13 33 36 12 36 40 11 40 46 10 45 52 9 50 62
13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32
Размеры и характеристики антенн
Продолжение табл. 4.103
Число ABVII ABVIII ABIX АВХ ABXI АВХП
директо- ров 0 аН 0 «£ аН 0 ад 0 а£ ад 0 ад ад 0
40 12 36 40 11,5 39 44 11 40 48 10,6 45 52 10,3 46 53 10 46,5 54
19 18 18 19 18 18 19 18 18 19 18 18 19 18 18 19 18 18
22 11 40 45 10,5 45 52 10 46 53 9,6 48 55 9,3 49 60 9 49 62
17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22 17,5 22 22
15 9,5 45 56 9 50 62 8,5 52 66 8 53 70 7,5 54 72 7 57 80
16 25 25 16 25 25 16 25 25 16 25 25 16 25 25 16 25 25
9 8,5 52 66 8 53 70 7,7 53,5 71 7,5 54 72 7,3 55 76 7 57 80
13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32 13,7 32 32
Глава 4
'Размеры и характеристики антенн
221
Дециметровые каналы
(европейский и африканский стандарты)
Рис. 4.104. Усиление антенн с числом директоров 40 в различных
рабочих полосах частот.
частот при различном числе директоров. Технические
данные см. в табл. 4.103.
Замечание. В табл. 4.103 значения G даются в дБ,
а значения а£ и ая в градусах. При переходе от
нижних каналов к верхним численные значения
последних величин изменяются от больших к
меньшим.
4.2.1.2.5. Антенны из Х-обоазных элементов
У этой антенны для обеспечения широкополосности
имеется один волновой вибратор и элемент компенса-
ции в виде директора. Отражающий экран устанав-
ливается так, как показано на рис. 4.105. Такое распо-
ложение экрана обеспечивает высокое значение ПЗО.
Излучающие элементы этой антенны содержат по че-
тыре директора. Такие антенны не очень эффективны,
однако в практике они иногда применяются. Их тех-
нические данные приведены в табл. 4.104.
Серьезное внимание при изготовлении надо уде-
лять изоляционным деталям. Для их изготовления
пригодны только высококачественные изоляционные
материалы. При длительной эксплуатации антенны
необходимо все изоляционные детали тщательно очи-
щать от наслоений грязи. Это улучшает качество
приема, так как восстанавливает те значения харак-
теристик, которые имела новая антенна.
Лохэ Лох4 ^oxs лох« Аохг лохв Ддп ^охю Лохи Лохи ^ox,3'4oxi4^oxis^oxi6'i'oxi?^oxib^oxi?^ox!o^o«i Лохи
U.п_-,П П-Л П П П ППППП. Г1ПП Г1 n h
20-25
'Размеры и характеристики антенн
223
t-я.। । i t 1 । । I...I । । । i-i-1 । >. ।.. । । ।
1 2 3 4 5 10 15 20 22
Х-образные элементы
Рис. 4.106. Зависимость максимального усиления и минимальной
ширины диаграммы направленности в Е-плоскости от числа ди-
ректоров или от числа Х-элементов.
Для выоора числа элементов в антенне можно ис«
пользовать рис. 4.106. Необходимые размеры антенн
приведены в табл. 4.105. Марка материала, идущего
на изготовление несущей штанги, у этих антенн на па-
раметры не влияет. При необходимости антенная
стойка для антенн большого размера может прохо-
дить через конструкцию антенны. Как и для антенн
других типов, для этих антенн также рекомендуется
два способа монтажа на стойке: консольный для не-
больших антенн и с помощью силового переходника
в середине несущей штанги для антенн большого раз-
мера.
При объединении антенн такого типа в антенные
решетки оптимальные значения межэлементных рас-
стояний Бе и Ац составляют 1,2 м при общем числе
-«-Рис. 4.105. Эскиз с указанием необходимых размеров антени
из Х-элсментов с возбудителем в виде волнового вибратора с
параллельной компенсацией, а — отражающий экран; б:— волно-
вой вибратор; в — поперечное сечение- компенсационного дирек-
тора (Di); г — Х-элемент.
Таблица 4.104. Технические данные
(Примечание. Значения G даются в дБ, а значения аЕ и в градусах. Численные значения этих величии
изменяются сверху вниз от иижних к средним каналам основной полосы частот.)
Число директоров Число Х-элементов о ABI АВП “Е АВШ ABIV а£ ад
“Е ВД о ад а G
88 22 16 24 28 15 28 29 14,5 29 30 14 30 31
— — — — — — — — — — — — —
16,5 22 27 16,5 22 27 16,5 22 27 16,5 22 27
40 10 13,2 32 35 12,8 35 40 12 39 48 11,2 42 52
— — — — — — — — — — — —
14 29 34 14 29 34 14 29 34 14 29 34
20 5 И 43 54 10,3 46 57 9,8 49 62 9,2 51 66
— __ — — — — — — — — —
12 37 42 12 37 42 12 37 42 12 37 42
Глава 4
8, Шпиидлер
Продолжение табл. 4.104
. Число директоров Число Л-элементов G ABV G ABVI И£ “Я G ABVH <Х£ ад ABVIII
че “Я G че аЯ
88 22 12,5 35 40 11,5 40 49 11,2 41 50 11 42 52
' — — — — — — — — —• — — —
16,5 22 27 16,5 22 27 16,5 22 27 16,5 22 27
40 10 10,8 45 55 10,4 47 58 9,8 48 60 9,2 49 62
— — — — — — — — — — — —
14 29 34 14 29 34 14 29 34 14 29 34
20 5 8,8 53 70 8,5 55 73 8,4 57 78 8,3 60 85
— — — — — — — — — — — —
12 зе 41 12 36 41 12 36 41 12 36 41
Размеры и характеристики антенн
Таблица 4.105. Размеры антенн из Х-образных элементов для различных рабочих поддиапазонов
Размеры директоров
Рабочий поддиа- пазон АВ Каналы (ев. станд.) Полоса частот (МГц) Основные каналы а ^1-2 ь С а ^3-4 Ь С а DXS-22 Ь С
I 21-24 470-502 21-24 496 105 167 496 105 162 481 105 162
II 21-28 470-534 24-28 476 101 160 476 101 155 462 101 155
III 21-32 470-566 26-32 450 95 152 450 95 147 436 95 147
IV 21-37 470-606 32-36 419 89 141 419 89 137 406 89 137
V 21-42 470-646 35-42 398 84 134 398 84 130 386 84 130
VI 21-48 470-694 42-48 368 78 124 368 78 120 357 78 120
VII 21-53 470-734 47-53 352 75 119 352 75 115 341 75 115
VIII 21-60 470-790 50-60 324 69 109 324 69 106 314 69 106
Расстояния между директорами
226 Глава 4
Рабочий
поддиа-
пазон АВ Adxi Adxz ADX3-4 aDX5-S лМ9-10 лМ11 лМ12 лРК13 aDX14 17 ЛМ18 л2>Х19-20 ЛЛХ21 ADX22
I 20 47 61 67 74 101 128 175 182 189 202 216 242 189
II 19 45 58 65 71 97 123 168 175 181 194 207 233 181
III 18 43 55 61 67 92 116 159 165 171 183 196 220 171
IV 17 40 51 57 63 85 108 148 154 159 171 182 205 159
V 16 38 49 54 60 81 103 141 146 151 162 173 195 151
VI 15 35 45 50 55 75 95 130 135 140 150 160 180 140
VII 14 33 43 48 53 72 91 124 129 134 143 153 172 134
VIII 13 31 40 44 48 66 84 114 119 123 132 141 158 123
'Размеры и характеристики антенн
227
20
-О и вя » * w
FT 23 2 5 27 29 51 35 55 37 ЭТ 41 |8 45 47 44 61 55 55 6? 55 М
Дециметровые каналы
(европейский и африканский стандарты}
Рис. 4.107. Усиление антенны из 88 директоров (22 ^-элемента)
в различных рабочих полосах частот.
директоров в антенне от 8 до 40 (от 2 до 10 Х-образ-
ных элементов) и 1,5 м при общем числе директоров
в антенне от 44 до 88 (от 11 до 22 Х-образных эле-
ментов). На рис. 4.107 приведена частотная зависи-
мость усиления антенны больших размеров в отдель-
ных рабочих полосах частот.
4.2.2. Антенны других типов
Рассматриваемые далее антенны относятся к катего-
рии плоских антенн. Их основные свойства уже опи-
саны в разд. 4.2.1.2. Сведения о них приводятся здесь
для полноты картины.
4.2.2.1. Антенны типа уголкового отражателя
Технические данные:
G «от 12 дБ (470 МГц) до 15 дБ (790 МГц),
аЕ « 40° (среднее значение),
« 27° (среднее значение),
ПЗО «30 дБ (среднее значение).
На рис. 4.108 показан один из возможных вариантов
антенны типа уголкового отражателя. На рис. 4.109
изображена f-диаграмма направленности антенцрг та-
кого типа на средней частоте в горизонтальной плос-
228
Глава 4
Рис. 4.108. Антенна о
уголковым отражателем
и с возбудителем в виде
волнового вибратора (ле-
пестковый вибратор) о
компенсационным эле-
ментом.
Рис. 4.109. Диаграмма направленности в S-плоскости автёнпы с
уголковым отражателей на частоте 600 МГц.
Размеры и характеристики антенн
229
кости. Из приведенных данных видно, что эта антенна
лучше фокусирует энергию в вертикальной плоскости,
а не в горизонтальной, но ее диаграмма направлен-
ности не содержит боковых лепестков. В этом и заклю-
чается существенное отличие антенны типа уголково-
го отражателя от других типов антенн. Размеры ан-
тенны выбраны с расчетом на работу в полосе частот
от 470 до 790 МГц. Как это свойственно всем плоским
антеннам, усиление такой антенны возрастает с часто-
той незначительно. В дециметровом диапазоне волн
едва ли можно ожидать значительных помех от си-
стем зажигания. Описываемые антенны имеют очень
хорошее передне-заднее отношение.
Полоса пропускания частот этой антенны обеспе-
чивается за счет применения волнового вибратора в
сочетании с полуволновым компенсирующим элемен-
том. Частотные зависимости импеданса этих двух
структурных элементов имеют прямо противополож-
ный характер и компенсируют друг друга. Вследствие
этого антенна имеет относительно широкую рабочую
полосу частот (полосу пропускания антенны). Волно-
вой вибратор, применяемый в такой антенне, отлича-
ется по конструкции от ранее рассмотренных. Он
представляет собой лепестковый вибратор, который в
практике часто называют «мотыльковым» вибрато-
ром. Входное сопротивление антенны находится в пре-
делах от 240 до 300 Ом.
Антенну типа уголкового отражателя можно из-
готовить по эскизу, представленному на рис. 4.108.
с учетом некоторых размеров, показанных на
рис. 4.110—4.112.
На рис. 4.110 показан вид антенны сбоку и ее ос-
новные размеры. На рис. 4.110, 4.112, 4.115 изображе-
ны схематически плоский волновой вибратор 1 и эле-
мент компенсации 2 и показаны расстояния между
элементами системы возбуждения.
Размеры волнового вибратора в плоском исполне-
нии приведены на рис. 4.111, где точками F— F обо-
значены места подключения фидера. Лепестковый
вибратор изготавливается из листового материала
(алюминия). Толщина листа составляет от, 1 до 3 мм.
230
Глава 4
Рис. 4.110. Эскиз антенны с
уголковым отражателем (вид
сбоку).
Изменения толщины листа не влияют на качество
приема.
Лепестковый вибратор можно установить на не*
сущей штанге антенны на соответствующих изолято-
рах, подобно тому, как это делалось при установке
обычного волнового вибратора (см. разд. 4.2.1.2.1).
Рис. 4.111. Эскиз лепесткового
вибратора антенны с уголко-
вым отражателем
Рис. 4.112. Система возбужде-
ния антенны с уголковым от-
ражателем (вид сверху), Ак-
тивный вибратор и система
возбуждения заземлены.
Размеры и характеристики антенн
231
Однако целесообразней устанавливать лепестковый
вибратор на металлических кронштейнах, так как в
этом случае обеспечивается защита питающего фи-
дера от перенапряжений и характеристики антенны
практически не изменяется в условиях эксплуатации.
Такая конструкция схематически показана на
рис. 4. II2. Обе половинки лепесткового вибратора 1:
закрепляются на металлических кронштейнах 4, ус-
тановленных в вершине отражающего экрана 3. Ле-
пестки вибратора прикрепляются к кронштейнам при-
мерно в середине каждого лепестка. Это не ухудшает
эффективности антенны, так как места крепления
располагаются в узлах напряжения.
Полуволновый элемент компенсации 2 можно за-
крепить таким же способом. Металлический крон-
штейн, как показано на рис. 4.112, присоединяется к
элементу компенсации в его середине. Все остальные
размеры показаны на рис. 4.110—4.112. Половинки
вибратора 1 и элемент компенсации 2 составляют си-
стему возбуждения антенны.
Отражатель антенны можно изготовить в соот-
ветствии с рис. 4.108. Для его изготовления надо иметь
только соответствующие стержни и рамки для обеих
отражающих граней. Можно поступить и так, как
описывалось в гл. 3, т. е. натянуть на эти рамки про-
волоку или металлическую сетку. Расстояние между
соседними проволочными перемычками или разме-
рами ячейки сетки должны быть не менее 2 см.
Каждая грань отражающего экрана имеет разме-
ры 2X1 м2 при длине боковой стороны 1 м. Можно
эту поверхность уменьшить, например до размеров
2 X 0,5 м2, уменьшив соответственно длину боковых
ребер на 500 мм. Однако при этом уменьшится уси-
ление приблизительно до 11 дБ и несколько расши-
рится диаграмма направленности, а значение перед-
не-заднего отношения сохранится примерно на преж-
нем уровне.
Соединять антенны с уголковым отражателем
в антенные решетки из-за их громоздкости не ре-
комендуется. В антенной решетке из антенн такого
типа не удается реализовать требуемые небольшие
межэлементные расстояния, из-за чего возрастают
£33
Глава 4 .
относительные значения боковых лепестков диаграм-
мы направленности. Таким образом, в этом случае
затраты не окупают достигаемого положительного
эффекта. Антенные решетки, составленные из антенн
другого типа, обладают лучшими характеристиками.
Поэтому на практике вряд ли найдут применение
антенные системы, составленные из нескольких ан-
тенн с уголковым отражателем.
4.2.2.2. Многоэтажные плоские антенны из 12 '
или 8 элементов (антенны с сетчатым экраном)
В этом разделе рассматриваются многоэтажные
плоские антенны, конструкция которых подобна кон-
струкции антенны, представленной на рис. 1.7. Но в
последней применяются V-образные активные ви-
браторы, а в рассматриваемых антеннах будут ис-
пользоваться волновые вибраторы в лепестковом
исполнении в сочетании с компенсирующими эле-
ментами.
При изготовлении таких антенн рекомендуется
применять не более четырех активных вибраторов,
так как дальнейшее увеличение их числа связано
с большой трудоемкостью при изготовлении и реа-
лизации системы питания.
Описываемая здесь антенна при допустимых за-
тратах на изготовление имеет приемлемые техни-
ческие характеристики. Приведенные ниже техни-
ческие данные являются средними значениями, полу-
ченными для средней частоты рабочего диапазона.
На более низких частотах эти характеристики не-
сколько ухудшаются, а на более высоких — улуч-
шаются. Передне-заднее отношение практически не
изменяется во всей рабочей полосе частот и зави-
сит, в частности, от шага между стержнями или
размера ячейки сетки.
На рис. 4.113 показаны диаграммы направлен-
ности этой антенны на средней частоте. В горизон-
тальной плоскости антенна фокусирует энергию ие
особенно хорошо, причем качество фокусировки не за-
висит от числа активных вибраторов, располагаю-
щихся перед отражающим экраном в один столбец.
Размеры и характеристики антенн 233
Рис. 4.113. Диаграммы направленности многоэтажной плоской
антенны с 4-этажным возбудителем (4 активных волновых виб-
ратора) на частоте 600 МГц. а — Е-плоскость] b — /7-плоскость,
От числа активных вибраторов и схемы их располо-
жения в этой антенне зависит форма вертикальной
диаграммы направленности.
Технические данные:
G « 12,5 дБ,
аЕ (V 50°,
Вд. я» 28°,
ПЗО «22 дБ.
Направленность такой антенны в горизонтальной
плоскости сравнительно невысока, а в вертикальной
плоскости значительно лучше. В этом заключается
существенная разница между такой антенной и ан-
тенной с продольным излучением.
Как уже упоминалось, такая антенна имеет до-
вольно хорошее передне-заднее отношение, причем
оно сохраняется примерно постоянным во всей ра-
бочей полосе частот. Его величина прямо зависит
от густоты заполнения отражающего экрана (от рас-
ез4
Глава 4
Рис. 4.114. Эскиз многоэтажной плоской антенны с 4-этажным
возбудителем (общий вид; вид спереди). Компенсационные эле-
менты при необходимости монтируются в соответствии с эскизом
на рис. 4.115.
стояния между стержнями или от размера ячейки
сетки).
Рабочая полоса частот (полоса пропускания) этих
антенн при использовании лепестковых вибраторов
составляет ~ 470—790 МГц. На верхних частотах
наблюдается незначительное уменьшение усиления.
В точках подключения питающего антенну фидера
F—F входное сопротивление антенны составляет от
240 до 300 Ом.
На рис. 4.114 схематически показана (вид спе-
реди) конструкция многоэтажной плоской антенны.
Там же указаны основные ее размеры. И в этом слу-
чае, как и в случае антенны с уголковым отража-
телем (см. разд. 4.2.2.1), половинки вибраторов
можно изготовить из алюминиевого листа. Для за-
крепления лепестковых вибраторов в рамку отра-
жающего экрана вставляются специальные силовые
поперечины. Экранное полотно можно образовать из
проволоки, натянутой между рамками отражающего
Размеры и характеристики антенн
235
Рис. 4.115. Эскиз многоэтаж-
ной плоской антенны с 4-
этажным возбудителем (вид
сверху). Компенсационный
элемент показан пунктиром,
он устанавливается при не-
обходимости.
Рис. 4.116. Эскиз активного
вибратора (лепестковый ви-
братор) многоэтажной пло-
ской антенны.
экрана. Более плотное заполнение по сравнению
с тем, которое здесь рекомендуется приводит к не-
которому повышению величины ПЗО.
На рис. 4.115 схематически показана конструкция
возбудителя многоэтажной плоской антенны (вид
сверху). Половинки лепестковых вибраторов 1 за-
крепляются на отражающем экране с помощью ме-
таллических кронштейнов. Элемент компенсации (по-
луволновый элемент) 2 показан на этом рисунке
пунктиром. Там же указаны и необходимые для его
изготовления и монтажа размеры.
На рис. 4.116 показана конструкция волнового
лепесткового вибратора и указаны все необходимые
размеры (толщина листа примерно 1—3 мм). Метал-
лические кронштейны для крепления вибраторов иа
отражающем экране обычно проходят через от-
верстия в лепестках вибраторов и разнесены на
расстояние 240 мм. В этом случае также наличие
металлической проводящей связи между вибратора-
ми н отражающим экраном обеспечивает дополни-
тельную защиту от перенапряжений в питающем
фидере антенны, при этом технические характери-
стики не ухудшаются. Как и в случае антенны с угол-
ковым отражателем, здесь имеется возможность мон-
тировать лепестковые вибраторы и элементы компен-
сации на изоляторах. Все лепестковые вибраторы
236 Глава 4
должны быть изготовлены одинаковыми. Если р ан-
тенне используются компенсационные элементы, то рни
должны быть смонтированы на каждом лепестковом
рибраторе.
Особенно внимательно надо относиться к монтажу
динии связи, соединяющей лепестковые вибраторы.
Лучше всего прокладывать эту линию, не используя
никаких изоляторов. При диаметре провода 7 мм
расстояние между осями этих проводов должно со-
ставлять 60 мм. На верхнем и нижнем участках
линии там, где провода линии скрещиваются, нужно,
Чтобы расстояние между ними сохранялось примерно
таким же. Для этого в местах скрещивания необхо-
димо соответствующим образом изогнуть провода.
При монтаже можно применять и провода другого
диаметра, но при этом надо, чтобы отношение рас-
стояния между проводами к диаметру провода было
бы таким же. В этом случае линии будут иметь рав-
ные волновые сопротивления.
Антенна прикрепляется к стойке соответствующи-
ми элементами крепления; при этом стойка распола-
гается непосредственно за отражающим экраном
В этом случае элементы крепления и антенная стой-
ка не оказывают влияния на технические характе-
ристики антенны. Не рекомендуется устанавливать
антенную стойку между отражающим экраном и ак-
тивными вибраторами.
При необходимости такие антенны можно объеди-
нять в антенные решетки. В этом случае не требуется
специально выдерживать межэлементные расстояния.
Для образования антенной решетки соответствующие
антенны располагаются плотно друг к другу. В этом
случае рекомендуется использовать один общий от-
ражающий экран соответствующей величины *>.
4.3. Параболические антенны
Для параболических антенн в отличие от многих
других типов антенн не существует принципиальных
Ч Из-за громоздкости таких аитени и сравнительно больших
»атрат иа их изготовление они не нашли широкого примене-
ния. — Прим. ред.
Размеры и характеристики антенн
237
ограничений относительно величины усиления и на-
правленности. Ограничения связаны только с воз-
можностями создания и практической реализации
механической конструкции соответствующего разме-
ра. При монтаже параболических антенн большого
размера может возникать целый ряд проблем, свя-
занных с их габаритами, большим собственным весом
и возникновением больших ветровых нагрузок. По
этой причине такие антенны очень сложно монтиро-
вать на крыше зданий.
Параболические антенны обычно устанавливаются
на отдельно стоящих и прочных мачтах или опорах.
В приемных пунктах в основном устанавливаются
облегченные решетчатые мачты. Высокие направ-
ленные свойства параболических антенн связаны с
тем, что при их установке, с одной стороны, выпол-
няется очень точная ориентация на передающую
станцию, а с другой стороны — исключаются всякие
возможности колебательных перемещений. В настоя-
щем разделе будут даны некоторые рекомендации
по изготовлению высокоэффективных приемных пунк-
тов. Однако для выполнения такого рода работ тре-
буется высокая квалификация и соответствующий
опыт в обработке металлов.
Основным критерием, характеризующим усиление
и направленность параболической антенны, является
Отношение диаметра зеркала к длине волны. На
рис. 4.117 приведена зависимость усиления от вели-
чины отношения D/Х. Эта зависимость построена
в предположении, что коэффициент йспользоваиия
поверхности имеет величину 65 %.
При изготовлении обычно пользуются следующей
методикой: сначала Определяют необходимый Диа-
метр антенны, а затем по известному отношению
выбранного диаметра к длине волны находят харак-
теристики антенны. При этом частоту необходимо
пересчитать в длину волны (см. введение и разд. 8.81).
Зависимость, представленная на рис. 4.117, позво-
ляет цо, известному. отношению £)/Л определить уси-
ление параболической. антенны. и ширину главного
лепестка диаграммы направленности.
238
Глава 4
Рис. 4.117. Зависимость усиления и ширины диаграммы направ-
ленности от отношения Диаметра параболического зеркала D к
длине рабочей волны X (при условии, что f = £>/2,83, а коэффи-
циент использования поверхности раскрыва равен 65%).
Если требуется изготовить антенну с определенной
величиной усиления, то поступают наоборот, т. е. из
зависимости, приведенной на рис. 4.117, определяют
соответствующее значение отношения £)Д. Затем это
значение умножают на длину волны и таким обра-
зом получают диаметр параболического зеркала.
Диаметр зеркала и длина волны при этом должны
выражаться в одинаковых единицах (например,
в метрах).
Величина 1150 таких антенн зависит от многих
причин. Однако в рамках настоящей книги нет воз-
можности обсуждать этот вопрос подробно. В об-
ласти углов заднего излучения, т. е. в области между
направлениями, составляющими с осью зеркала 90°
и 270°, типовые значения ПЗО в частотном поддиа-
пазоне III равны примерно 25 дБ, а в поддиапазоне
IV/V — 40 дБ (при D « 5 м!). При таких значениях
Размеры и характеристики антенн
239
ПЗО приходящие с этих направлений помехи эф-
фективно подавляются.
При изготовлении параболической антенны для
определения профиля образующей параболического
зеркала надо исходить из уравнения параболы
x = 2-yjfz,
гр$ z— координата в направлении оси антенны, а
х — координата в поперечном направлении. Это урав-
нение описывает любое сечение поверхности парабо-
лического зеркала, проходящее через его центр.
Очень важно правильно выбрать фокусное рас-
стояние параболического зеркала. Оптимальное зна-
чение имеет место при
D
2,83 '
Облучатель антенны размещается так, чтобы его фа-
зовый центр находился в фокусе зеркала.
В качестве примера на рис. 4.118 показаны коор-
динатная система и профиль параболического зеркала
при величине раскрыва зеркала 4 м. На рис. 4.119
схематически представлена конструкция антенны па-
раболического типа. Чтобы сохранить поверхность
зеркала параболической формы, целесообразно ис-
пользовать специальные элементы жесткости. Для
создания отражающей поверхности используется ме-
таллическая сетка, закрепленная на жестком карка-
се из диагональных распорок, связанных металличе-
скими обручами (рис. 4.120). Направление основной
части проволочных элементов сетки должно быть па-
раллельно плоскости поляризации антенны. Величина
ячейки сетки должна быть примерно равна Х/20.
В дециметровом диапазоне волн облучателем па-
раболического зеркала может служить антенна с со-
ответствующей полосой частот, состоящая примерно
из шести элементов. В поддиапазоне III достаточно
двух или трех элементов. При этом директоры облу-
чателя располагаются по направлению к центру
зеркала. Облучающая антенна, как показано на
рис. 4.119, должна быть установлена на несущей
штанге строго симметрично. В качестве облучателя
Глава 4
Рис. 4.118. Центральное сечение параболического зеркала с
диаметром раскрыва D = 4 м в прямоугольной системе коорди-
нат. Уравнение параболы: х = £> = 4 м; f = D/2,83 =
= 1,41 м.
параболической антецйы можно использовать также
и логопериодические вибраторные антенны, системы
возбуждения которых рассмотрены в разд. 4.2.1.2.2.
Ширина полосы пропускания параболической антенны
определяется практически только шириной полосы об-
лучателя. Поэтому здесь можно ограничиться реко-
мендациями только rio выбору размеров для выполне-
ния требований по усилению и направленности.
При сборке антенны необходимо установить облу-
чающую антенну на таком расстоянии от центра
зеркала, при котором обеспечивается максимальное
усиление параболического •зеркала. Это достигается
Совмещением фазового центра облучателя с фокусом
'Размеры и характеристики антенн
241
Силовые
обручи
Элемент
жесткости
Раскосы
Фидер
Антенная
стойка
Обручи для крепления
проволочной сетки отра-
жающей поверхности
параболического
отражателя
не, унировка положения фазового
центра относительно фокуса f
Стяжные Облучатель f
болты (вид сбоку при
Допустимая горизонтальной
ошибка<тг поляризации)
Петлевой Рефлектор
Директоры, вибратор У
u U U IIнесущая
“труба
Облучатель
(вид в плане)
Рис. 4.119. Схема построения параболической антенны (сечение
через продольную ось) для приема передач телевидения в диа-
пазоне дециметровых волн и верхней части диапазона метровых
волн.
Рис. 4.120. Схема построения параболической антенны. Вид спе-
реди на конструкцию, показанную на рис. 4.119,
242
Глава 4
параболоида. Фазовый центр облучателя находится в
пределах длины облучающей системы. При изготов-
лении таких антенн надо обязательно принимать все
меры к тому, чтобы максимально облегчить конст-
рукцию антенны, для чего целесообразно применять
облегченные профили и трубчатые элементы. Особое
внимание надо уделить закреплению собранной ан-
тенны, причем сделать так, чтобы ее можно было по-
ворачивать в горизонтальной и вертикальной плоско-
стях для правильной ориентации в пространстве.
Перед тем как установить такую антенну оконча-
тельно, рекомендуется в месте установки провести из-
мерение поля от передающей станции. Это делается
с помощью небольшой ручной антенны требуемого
диапазона частот. Прн перемещении измерительной
антенны в пределах пространства, которое будет за-
нимать раскрыв параболического зеркала, величина
отклонения сигнала, принимаемого этой антенной
(индикация величины измеряемого сигнала осущест-
вляется специальным измерительным прибором), не
должна превышать 10%.
В процессе изготовления параболического отража-
теля целесообразно контролировать степень точности
выполнения профиля отражающей поверхности зерка-
ла. Это можно делать с помощью специального шаб-
лона, который изготавливается (например, нз дерева)
по тем же данным, по которым рассчитывалась от-
ражающая поверхность зеркала.
4.4. Вспомогательные антенны
Антенны, описанные в предыдущих разделах настоя-
щей книги, имеют хорошие электрические характери-
стики практически при всех условиях приема. Однако
могут встретиться случаи, когда можно обеспечить
качественный прием с помощью так называемых вспо-
могательных антенн. В особенности это возможно в
непосредственной близости от передающей станции.
Цля таких антенн не требуется принимать меры по
молниезащите (см. разд. 8.1). Однако, применяя вспо-
могательные антенны, следует иметь в виду, что они
Размеры и характеристики антенн
243
Значительно уступают по техническим характеристик
кам рассмотренным выше антеннам.
Во всех случаях, когда с помощью вспомогатель-
ных антенн не удается добиться удовлетворительного
приема, остается один путь — установка высокоэф-
фективной наружной антенны.
4.4.1. Комнатные антенны
Антенной может служить кусок проволоки или какой-
нибудь иной проводящий предмет. Встречаются ком-
натные антенны самых различных форм. Конечно,
целесообразны из них только такие, которые по своим
размерам согласуются с рабочей длиной волны пере-
датчика.
В связи с тем, что комнатные антенны размеща-
ются внутри помещений, они должны иметь относи-
тельно небольшие размеры. Большое значение имеет
месторасположение антенны в комнате, так как внут-
ри помещения распределение принимаемого поля ока-
зывается неравномерным. Наиболее благоприятное
место для размещения комнатной антенны целесооб-
разно определить экспериментально. Часто незначи-
тельное изменение положения или ориентации ком-
натной антенны приводит просто к существенному
улучшению качества приема.
Антенны из симметричных линий передачи
Одной из относительно простых комнатных антенн яв-
ляется 1-элементная антенна, для изготовления кото-
рой используется симметричная линия передач. Ан-
тенны такого типа часто встраиваются в корпус при-
бора. В качестве примера на рис. 4.121 представлена
антенна, выполненная из ленточной линии передач с
волновым сопротивлением от 240 до 300 Ом. Длина
такой антенны I (см. рис. 4.121) по сравнению с дли-
ной обычных 1-элементных антенн укорочена. Это
связано с наличием диэлектрического заполнения у
ленточной линии. Ленточная линия располагается
так, как показано на рис. 4.121. Концы 1 образовав-
шегося вибратора освобождаются от изоляции, со-
244
Глава 4
единяются вместе (скручиваются) и пропаиваются.
Отрезок линии передач 2 становится после этого ка»
бы петлевым вибратором. Фидер питания антенны 8
соединяет ее с приемником. Характеристики такой ан-
тенны примерно соответствуют характеристикам 1-
элементной антенны.
Чтобы антенна нз ленточной линии соответствова-
ла полуволновой антенне, надо, учесть коэффициент
Рис. 4.121. Эскиз комнатной антенны из симметричной линии
(ленточной линии).
укорочения линии. Длину антенны I (см. рис. 4.121.)
можно определить из кривой зависимости I от f,
представленной на рис. 4.122. При построении этой
зависимости коэффициент укорочения длины полагал-
ся равным 0,8. Выбор размера антенны проводится
для средней частоты того рабочего диапазона частот,
в котором эта антенна должна осуществлять прием
(распределение каналов см. на рис. 8.13). Создавая
антенну для приема передач в низкочастотной части
диапазона метровых волн, следует рассчитывать
только на прием передач одного канала. При приеме
передач ЧМ-радиовещания можно рассчитывать на
прием во всей полосе частот, отведенной для ЧМ-ра-
диовещания. При приеме передач в высокочастотной
Области метрового диапазона вОлн можно выбирать
размер антенны с расчетом на среднюю частоту соот-
ветствующего канала, а можно рассчитывать и на
среднюю частоту полной области. Изготавливать та-
кие антенны для приема передач в диапазоне Деци-
метровых волн нецелесообразно.
'Размеры и характеристики антенн
24Е
При изготовлении комнатных антенн такого типа
'можно применять кроме симметричной ленточной ли-
нии передачи также и симметричные ошлангованнуе
кабели или кабели с пенопластовым заполнением
(только без экрана). Выбор размера в этих случаях
Рис. 4.122. Зависимость длины комнатной антенны I из симмет-
ричной линии от средней частоты принимаемого канала (кри-
вая Z); зависимость длины элемента комнатной антенны /Р, эскиз
которой помещен на рис. 4.124, от средней частоты (кривая ZF).
производится так же, как и в случае применения лен-
точной линии. Антенны крепятся за концы линии пе-
редачи с помощью комнатных изоляторов, кронш-
тейнов или кнопок.
Антенны из стержней или трубок на подставке
Антенны для приема передач в диапазоне метровых
волн (от BI до ВШ)
На рис. 4.123 показана телескопическая антенна про-
мышленного изготовления, настраиваемая на соот-
ветствующий частотный канал или область частот.
Антенны такого типа применяются преимущественно
в диапазоне метровых волн в поддиапазонах от BI
до В1П. Технические характеристики их примерно со-
24в
Глава 4
Рис. 4123. Комнатная антенне
с телескопическими элементами
для настройки на среднюю ча-
стоту каждого канала.
ответствуют техническим данным t-элементных ап-
Рнс. 4.124. Эскиз комнатной антенны, показанной на рис. 4.123.
а — входное сопротивление ст 60 до 75 Ом (коаксиальный ка-
бель), б — входное сопротивление от 240 до 300 Ом (симметрич-
на грапипах полосы частот наблюдается ухудшение
технических характеристик.
Вместо антенны телескопического типа можно из-
готовить антенну со сменными стержнями (усами),
длина которых подбирается исходя из оптимального
приема каждого канала. На рис. 4.124 показана схе-
'Размеры и характеристики антенн
247
магически такая антенна. Действующая длина антен-
ны обозначается If. Соответствующие значения дли-
ны lF можно определить из зависимости / от f, пред-
ставленной на рис. 4.122.
Разработка практической конструкции антенны на
подставке предоставляется самому читателю. Если
«усы» антенны расположены так, как показано на
рис. 4.124, а, то входное сопротивление антенны в точ-
ках подключения F— F находится в пределах от 60
Рис. 4.125. Конструкция катуш-
ки S, входящей в состав антен-
ны, показанной на рис, 4.124,
до 75 Ом. К этим точкам можно непосредственно
подключать коаксиальный кабель питания. Если для
питания антенны используется симметричная линия
передачи с волновым сопротивлением От 240 до
300 Ом, то в соответствии с рис. 4.124,6 в точках
подключения F — F надо включить шунтирующую
катушку.
Выбор размера антенны lF осуществляется так же,
как и выбор длины антенны из симметричной ленточ-
ной линии. Материал для изготовления усов антенны
может быть любым. Размеры катушки S показаны на
рис. 4.425. Катушка наматывается в соответствии с
рис. 4.125 из медной проволоки диаметром примерно
1 мм на оправке диаметром 5 мм. Точной настройки
на определенный канал не требуется. Количество вит-
ков катушки зависит от того, в какой области частот
предполагается использовать антенну. Катушка для
антенны, работающей в низкочастотной области диа-
пазона метровых волн (BI), содержит примерно
12 витков, катушка для области частот ЧМ-радиове-
щания от 87 до 108 МГц (ВП) —примерно 9 витков
и катушка для высокочастотной области диапазона
метровых волн (ВШ) — примерно 6 витков. Длина
катушки х (в мм) численно равна двойному значе-
нию числа витков катушки. Например, катушка со-
держит 9 витков — ее длина х должна быть равна
18 мм. Если описанная перед этим телескопическая
248
Глаеа 4
антенна предназначается для приема передач во всем
диапазоне метровых волн, то для согласования такой
антенны надо зашунтировать ее вход катушкой из
9 витков.
Антенны для приема передач е высокочастотной об-
ласти метрового диапазона волн (ВШ)
На рис. 4.126 показана антенна промышленного из-
готовления, предназначенная для приема передач в
высокочастотной области диапазона метровых волн,
которая представляет собой фактически модифици-
рованный петлевой вибратор. Она имеет примерно
такие же технические данные, как и I-элементная ан-
тенна. Применять такие антенны в низкочастотной
части диапазона метровых волн из-за относительно
большого размера и усложненной конструкции йене*
Рис, 4.126. Комнатная антенна в виде моднфнцнооваиног-л целе-
вого вибратора для поддиапазона ВШ.
240—300 Ом
Рнс. 4.127. Эскиз комнатной
антенны в виде модифициро-
ванного петлевого Вибратора.
Размеры и характеристики антенн 249
лесообразно. Использовать их имеет смысл именно в
данном поддиапазоне частот.
Эскиз такой антенны изображен на рис. 4,127.
Основным определяющим размером является длина
If. При конструировании и отделке подставки для
этой антенны читателю предоставляется полная сво-
бода творчества. В точках подключения антенны F —
F можно непосредственно присоединять линию пита-
ния антенны с волновым сопротивлением от 240 до
300 Ом. Длина If определяется точно так же, как и
для других комнатных антенн, но только в расчете на
поддиапазон ВШ. Для определения величины lF ис-
пользуется зависимость I от f, представленная на
рис. 4.122. Размер этой антенны определялся для
средней частоты полного поддиапазона ВШ.
Антенны для приема передач в диапазоне дециметро-
вых волн BIV/V
На рис. 4.128 показана комнатная антенна для прие-
ма передач во всем диапазоне дециметровых волн,
имеющая вид волнового вибратора треугольной фор-
мы. Схему построения этой антенны не следует
путать со схемой построения антенны, показан-
ной на рис. 4.126. Схемы отличаются друг от дру-
га, что хорошо видно из сравнения рис. 4.129 и
рис. 4.127.
В результате применения для антенны схемы вол-
нового вибратора полоса пропускания несколько рас-
ширяется и усиление несколько увеличивается по
сравнению с тем случаем, когда комнатная антенна
выполняется по схеме полуволнового вибратора. При
этом улучшается также направленность антенны, что
необходимо для диапазона дециметровых волн. На
рис. 4.129 изображена схема такой антенны и указа-
ны ее основные размеры. К точкам подключения ан-
тенны F — F можно непосредственно присоединять
симметричную линию передачи с волновым сопротив-
лением от 240 до 300 Ом, так как антенна в этих точ-
ках имеет именно такое входное сопротивление.
Основным размером, указанным на рис. 4.129, оп-
ределяющим качество работы такой антенны, явля-
ется размер 270 мм. Марка и форма материала, из
560
Рис. 4.128. Комнатная антенна в виде волнового вибратора для
поддиапазона B1V/V дециметровых волн,
2?0
Рис, 4.129. Эскиз комнатной
антенны в виде волнового виб-
ратора.
которого изготавливаются излучающие элементы, ока-
зывает на характеристики антенны незначительное
влияние. Подставка для антенны может быть любой.
4.4.2. Укороченные антенны диапазона
метровых волн
Из справочных таблиц, в которых приведены размеры
рекомендуемых к применению антенн, видно, что в
низкочастотной области диапазона метровых воля
размеры антенн становятся слишком большими, по-
этому такие антенны нельзя использовать внутри по-
мещения Их приходится размещать только снаружи
на специальных антенных стойках. В особенности это
относится к поддиапазону BI. Комнатные антенны,
размеры которых точно соответствуют принимаемой
'Размеры и характеристики антенн
251
полосе частот, также могут оказаться чрезмерно
большими. В таких случаях, если уровень принимае-
мого поля значителен, например вблизи передающей
радиостанции или телецентра, удовлетворительного
качества приема можно достичь за счет применения
так называемых укороченных антенн. Однако просто
уменьшить длину антенны, не приняв при этом неко-
торых дополнительных мер, нельзя, так как тогда
резонансные свойства антенны будут проявляться в
области более высоких частот, а в требуемой полосе
частот антенна будет иметь очень плохие характери-
стики. Эти дополнительные меры в первую очередь
заключаются в преобразовании импеданса излучаю-
щих элементов антенн путем введения в их состав
дополнительных элементов (например, так называе-
мых удлиняющих катушек). Поступая таким образом,
можно применить укороченную антенну для приема
передач в относительно низкой полосе частот.
Необходимо отметить, что по своей эффективности
такие антенны значительно уступают антеннам с оп-
тимальными размерами. В частности, такие характе-
ристики излучения, как усиление и направленность, у
укороченных антенн значительно хуже, чем у антенн
с оптимальными размерами. Введение дополнитель-
ных элементов способствует согласованию входного
сопротивления антенны и улучшению некоторых дру-
гих характеристик антенны. Применение укороченных
антенн ограничивается районами с высоким уровнем
принимаемого сигнала.
Благодаря тому, что укороченные антенны зани-
мают меньше места, они могут использоваться для
установки их на оконной раме, на балконе или на
чердаке. На практике такие антенны выполняются в
виде 1- и 2-элементных антенн. Антенны с большим
числом элементов изготавливать нецелесообразно.
На рис. 4.130 показана антенна из двух элемен-
тов, установленная на специальном кронштейне для
оконной рамы. Для обеспечения соответствующего
размера антенны излучающие элементы обоих вибра-
торов, установлены под некоторым углом друг к дру-
гу. Длины обоих вибраторов и расстояние между ни-
ми существенно уменьшены по сравнению с, аналогии-
252
Глава 4
ними величинами у антенн, имеющих нормальные,
размеры. Для защиты от влияний внешней среды до-
полнительные элементы (катушки), установленные на
обоих вибраторах, закрыты специальными кожухами.
В защитном кожухе рефлектора размещены удлиня-
ющие катушки, а в защитном кожухе активного виб-
ратора размещена согласующая схема из нескольких
Рис. 4.130. Укороченная 2-элементная антенна для низкочастот-
ного поддиапазона BI диапазона метровых волн с кронштейном
крепления для установки на окне, на балконе или под крышей
на чердаке (схематическая конструкция).
катушек, которая будет описана ниже. Следует отме-
тить, что нельзя защищать катушки от воздействия
атмосферных влияний путем их консервации (напри-
мер, заливать каким-нибудь компаундом), так как
это может существенно изменить технические харак-
теристики антенн.
Рассмотренные здесь антенны пригодны для при-
ема передач только в относительно узкой полосе ча-
стот из-за наличия в их составе дополнительных эле-
ментов для преобразования импеданса излучающих
элементов. Размеры антенн определяются для средней
частоты выбранного канала приема из области ниж-
них частот диапазона метровых волн. Осуществить
'Размеры и характеристики антенн
253
прием передач нескольких соседних каналов в этом
случае не удается. Это относится как к 1-элементным,
так и 2-элементным антеннам. К антенне можно при-
соединить симметричную линию передачи с волновым
сопротивлением от 240 до 300 Ом или коаксиальный
кабель.
Укороченная 1-элементная антенна
Антенна пригодна для приема передач в определен-
ном канале низкочастотного поддиапазона метрового
Рис. 4.1 л. 0скиз укороченной 1-элементной антенны.
диапазона волн (BI). Усиление такой 1-элементной
антенны составляет примерно —2дБ (среднее значе-
ние). Это означает, что 1-элементная антенна в нор-
мальном исполнении имеет усиление примерно на
2 дБ больше, чем соответствующая антенна с укоро-
ченным вибратором. Ну, а спад усиления на границах
полосы пропускания такой антенны с укороченным
вибратором из-за очень узкой полосы пропускания
оказывается существенно более резким, чём у антен-
ны нормального размера.
На рнс. 4.131 показана схема построения 1-эле-
ментной антенны с укороченным вибратором. Раз-
меры вибратора относятся ко всем соответствующим
каналам, лежащим в нижней части диапазона метро-
вых волн. Ширина полосы частот антенны определя-
ется только размерами катушек Ц, L2 и L3. Для из»
готовления вибратора можно взять круглый прут диа-
метром 10 мм. При изготовлении катушек следует
руководствоваться рис. 4425.
£54
Глава 4
Рис, 4.132. Зависимость параметров катушки, входящей в 1-эле-
ментную антенну, от средней частоты принимаемого канала, а —
Число витков катушек и L3; б — длина х катушек и
'Дв-
На рис. 4.132, а и б приведены кривые, с помощью
которых можно определить соответственно число вит-
ков и размер катушек L\, L% и L3 по заданному зна-
чению средней частоты каждого канала или полосы
частот к(ЧМ-радиовещание МОРТ), Катушки Ц и L2
Размеры и характеристики антенн
255
имеют одинаковую конструкцию. Включение катушек
в схему вибратора выполняется в соответствии с
рис. 4.131. Определить среднюю частоту отдельного
канала низкочастотной области диапазона метровых
волн можно по рис. 8.12 или из материалов, содержа-
щихся в разд. 8.3—8.5.
Укороченная 2-элементная антенна
Эта антенна представляет собой укороченную 1-эле-
ментную --------- “эполненную одним рефлектором.
Рис. 4.133. Эскиз укороченной 2-элементной антенны.
Ширина полосы пропускания и область применения
такой антенны уже ранее рассматривались. Усиление
ее несколько превышает усиление укороченной 1-эле-
ментной антенны и составляет примерно 0 дБ, т. е.
равно усилению 1-элементной антенны в нормальном
исполнении. В соответствии с этим направленность
такой антенны выше направленности укороченной
1-элементной антенны.
На рис. 4.133 помещен эскиз 2-элементной антен-
ны. Конструкция обоих элементов антенны совершен-
но одинакова и не отличается от конструкции укоро-
ченной 1-элементной антенны. Надо лишь обращать
внимание на то, чтобы эти вибраторы располагались
на требуемом расстоянии друг от друга.
₽56
Глава 4
f. МГц--э-
б
Рис. 4.134. Зависимость параметров катушки, входящей в уко-
роченную 2-элементную антенну, от средней частоты принимае-
мого канала, а — число витков п катушки б — длина х ка-
тушки
Электрические свойства во многом определяются
компенсирующими катушками Lx — Li, Катушки
Li — L3, входящие в 2-элементную укороченную ан-
Размеры и характеристики антенн
257
тенну, должны иметь совершеннно такие же парамет-
ры, что и катушки 1-элементной антенны. Отражаю-
щие качества пассивного вибратора определяются па-
раметрами катушки L4, состоящей из двух отдельных
половин. Рекомендации по изготовлению катушек уже
были рассмотрены выше.
Размеры активного вибратора укороченной 2-эле-
ментной антенны выбираются так же, как и размеры
Рис. 4.135. Зависимость расстояния а между активным вибра-
тором и рефлектором укороченной 2-элементной антенны от сред-
ней частоты принимаемого канала.
укороченной 1-элементной антенны. Кроме того, по
кривым, представленным на рис. 4.134, а и б, опреде-
ляются данные, необходимые для изготовления кату-
шек L4. По кривой на рис. 4.134, а определяется чис-
ло витков катушки, а по кривой на рис. 4.134, б —
длина катушки х. Обе катушки L4 присоединяются к
рефлектору так, как показано на рис. 4.133. Следует
обратить особое внимание на то, чтобы обе катушки
были изготовлены совершенно одинаковыми. При
изготовлении катушки надо руководствоваться
рис. 4.125. Для питания укороченной 2-элементной ан-
тенны по-прежнему можно использовать симметрич-
ную линию передачи.
При изготовлении 2-элементной укороченной ан-
тенны надо определить расстояние а между ее эле-
ментами. Это расстояние находится по зависимости
а от f, представленной на рис. 4.135, причем расстоя-
9 Э. Шпиндлер
258
Глава 4
ние следует определять для средней частоты, которая
принималась в расчет при определении параметров
катушек. Конструкция рефлектора с входящими в
него элементами остается одинаковой для всех от-
дельных каналов или поддиапазонов.
4.4.3. Оконные, балконные и чердачные антенны
Перечисленные в заголовке данного раздела названия
антенн часто употребляются среди практиков. Одна-
ко необходимо сказать, что эти названия не связаны
с отдельным классом антенн. Они подчеркивают толь-
ко характер способа их монтажа. Следует отметить,
что при размещении антенны на чердаке здания ха-
рактеристики ее ухудшаются из-за сильной экрани-
ровки крышей, особенно на высоких частотах. На ка-
чество приема оказывают также сильное влияние по-
вышенная влажность крыши, дождевые стоки и снеж-
ное покрытие.
Низкочастотная область диапазона метровых волн
(BI)
Так как антенны нормальных размеров оказываются
слишком громоздкими и их сложно разместить на
оконной раме, балконе или чердаке под крышей, осо-
бое значение в этом случае приобретают описанные
в разд. 4.4.2 укороченные антенны. Наиболее подхо-
дящей является конструкция, показанная на
рис. 4.130. Для установки антенн можно использо-
вать соответствующие элементы крепления.
Поддиапазон ЧМ-радиовещания по стандарту МККР
(ВН)
Для приема передач в этой области частот для уста-
новки на оконной раме, балконе или чердаке пригод-
ны относительно небольшие антенны нормального ис-
полнения. Однако число элементов антенны не долж-
но превышать трех. При изготовлении таких антенн
можно не уделять особого внимания проблемам же-
сткого крепления антенны, так как при таком разме-
щении они в меньшей степени подвергаются воздей-
ствию метеофакторов и ветровому напору.
Размеры и характеристики антенм
259
Рис. «.188. Кольцевой
вибратор для поддиапа-
зона ЧМ-радиовещания с
кронштейном, смонтиро-
ванный йа оконной рва/е,
Еще одно замечание необходимо сделать по пово-
ду возможности приема передач радиовещания.
Обычный петлевой вибратор, размеры которого соот-
ветствуют названному диапазону частот, изгибают
таким образом, чтобы придать ему V-образиую или
кольцеобразную форму С помощью вибратора такой
формы можно осуществлять Прием передач почти со
всех па правлений Однако усиление и направленность
при такой модификации формы вибратора ухудшают-
ся. Пример выполнения так влзываемого оконного
кольцевого вибратора показан на рис. 4 136.
Для осуществления приема передач со всех на-
правлений и при более высоких требованиях необхо-
димо воспользоваться рекомендациями из разд. 5.12
н 5 32.
Высоко частотный поддиапазон диапазона метровых
волн (ВШ)
Для приема передач в этой области частот пригодны
практически все типы антенн нормальных размеров,
за исключением антенн с большим числом элементов
Для установки антенн в указанных выше местах мож-
но использовать соответствующие элементы крепле-
ния, например кронштейны В отношении жесткости
системы крепления можно допустить определенные
е*
260
Глава 4
послабления по сравнению с тем, что рекомендуется
при наружном монтаже антенн. Вопрос о том, какой
тип антенны следует применять в каждом отдельном
случае, окончательно можно решить только при уче-
те имеющихся конкретных условий приема и разме-
щения антенны.
Телевизионный поддиапазон диапазона дециметровых
волн (BIV/V)
Все, что уже было сказано относительно аналогичных
антенн для высокочастотного поддиапазона диапазона
метровых волн (ВШ), можно распространить и на
антенны для рассматриваемого поддиапазона, за ис-
ключением того, что число элементов в таких антен-
нах может быть несколько увеличено.
В этой связи необходимо еще заметить, что про-
мышленность выпускает широкий ассортимент соот-
ветствующих элементов крепления (оконные кронш-
тейны, балконные кронштейны, элементы крепления
к крыше и т. д.)
5. АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ
Во всех случаях, когда одной антенны недостаточно
для хорошего приема, а также при сильном влиянии
отражений, значительное улучшение приема достига-
ется путем соответствующего комбинирования не-
скольких антенн.
5.1. Решетки из однородных антенн
5.1.1. Повышение усиления и направленный прием
Для повышения усиления в качестве основной ан-
тенны используют по возможности большую антенну,
устанавливая в простейшем случае две, а иногда и
несколько антенн в виде антенной решетки (много-
вибраторная антенна). Максимально возможное уси-
ление и направленность как в вертикальной, так и в
горизонтальной плоскостях обеспечиваются только
при правильном выборе соответствующих расстояний
между отдельными антеннами и их правильном со-
единении.
Существуют различные возможности практической
реализации антенных решеток. Но прежде чем их
рассматривать, остановимся на некоторых моментах,
Важных для получения оптимального результата, так
как в большинстве случаев это связано с весьма зна-
чительными трудностями.
В месте приема практически имеется так называе-
мое неоднородное поле, т. е. напряженность поля рас-
пределена неравномерно. Распределение напряженно-
сти поля изменяется во всех трех направлениях — по
высоте, в горизонтальной плоскости и в направлении
262
Глава 5
передачи, что легко обнаруживается путем переме-
щения, например, небольшой антенны в этих направ-
лениях. Если графически представить зависимость
напряжения в такой измерительной антенне от высо-
ты, то получим так называемую высотную функцию,
а в направлении передачи или перпендикулярно ей —•
функцию пути. При этом имеются максимальные и
минимальные значения, которые из-за большого чис-
ла переотражений носят нерегулярный характер. Оди-
ночную антенну в интересах обеспечения максималь-
ного приема следует размещать в максимуме такой
функции.
Антенная решетка должна находиться по возмож-
ности в однородном поле, т. е. максимумы функций
высоты и пути должны по крайней мере соответство-
вать размерам проектируемой антенной решетки. Оп-
ределение местоположения антенной решетки при
этом чрезвычайно важно. Если в распоряжении име-
ется измеритель мощности, то при «зондировании»
его показания не должны различаться более чем на
1 дБ. Однако при дальнем приеме такое исследова-
ние довольно проблематично, ведь в большинстве слу-
чаев кратковременные колебания напряженности поля
значительно превышают эту величину, причем целесо-
образно ориентироваться на некоторое средне^ вре-
менное значение.
Если такого измерителя мощности нет, то однород-
ность поля можно контролировать также с помощью
портативного телевизионного приемника. При этом
перед антенным разъемом приемника включают ре-
гулируемый аттенюатор, ослабление которого выби-
рают таким, чтобы на экране еще можно было разли-
чить изображение, т. е. приемник работает на пороге
чувствительности. Это позволяет получить хорошее
представление об однородности или об изменениях
максимума напряженности поля в изучаемом прост-
ранстве. В пространстве антенной решетки при таком
методе оценки не должно возникать изменения усло-
вий приема при изменении местоположения измери-
тельной антенны. Если это условие выполнено, то и
использование антенной решетки принесет желаемый
результат.
Антенные решетки
263
На практически ровной, застроенной территории
функции напряженности поля обычно непредсказуе-
мы. Помочь может только контроль напряженности,
как сказано выше. На холмистой или горной местно-
сти, однако, довольно часто максимум напряженности
находится на небольшой высоте над землей, особенно
если место приема расположено на склоне, обращен-
ном к передатчику. В этом случае взаимное наложе-
ние прямой и отраженной от земной поверхности
волн дает наибольший максимум напряженности поля
на малой высоте. На большей высоте напряженность
поля опять становится очень неравномерной и, как
правило, возникают дополнительные максимумы. Не-
посредственно на вершинах гор чаще всего существу-
ет оптимальная, сравнительно небольшая высота, а в
случае территории за препятствиями (холмами, зда-
ниями) нужно стремиться к тому, чтобы высота ан-
тенны превышала высоту препятствия.
Приведенные условия полностью сохраняются при-
менительно к повышению усиления антенны. Несколь-
ко иначе обстоит дело, когда за счет повышения на-
правленности необходимо исключить переотражения
(повторные изображения).
В антенной решетке с определенной направлен-
ностью (как и в одиночной антенне) всегда сущест-
вует возможность приема сигнала с других направле-
ний. С этих «других» направлений приходят только
отраженные волны (повторные изображения). Следо-
вательно, заданная направленность антенны должна
обеспечивать минимум приема мешающих отражений.
Антенная решетка (применяемая исключительно с
этой целью) всегда дает положительные результаты.
Поскольку максимум и минимум распределения
напряженности поля в пространстве связан с интер-
ференцией прямой волны и отраженной, общее напря-
жение в антенне в ряде случаев может быть значи-
тельно ниже. Это явление, иногда называемое «фено-
меном», хорошо известно: с усложнением антенны при
неоднородности поля «полезное» напряжение при от-
сутствии переотражений становится меньше, несмотря
на большее усиление антенны. Реализованное таким
264
Глава 5
путем телевизионное изображение, однако, свободно
от «повторов».
Таким образом, повышение направленности при
использовании антенной решетки чрезвычайно важно.
Так, например, часто не имеет смысла при помехах с
направления 180° повышать только коэффициент уси-
ления антенны. Следует отметить, что при высокой
направленности антенны необходимо иметь хорошее
экранирование ВЧ-кабелей.
При увеличении числа элементов в ряду антенной
решетки коэффициент усиления повышается и одно-
а=0*
Горизонтальна»;
плоскость
Рис. 5.1. Горизонтальный
ряд антенн с п — 7,
временно уменьшается ширина диаграммы направлен-
ности главного лепестка только в горизонтальной
плоскости. Если же возникает необходимость в повы-
шении усиления и уменьшении ширины диаграммы
направленности главного лепестка диаграммы в гори-
зонтальной и вертикальной плоскости, то следует из-
готовить многоэтажную антенную решетку — в про-
стейшем случае из четырех одиночных антенн
(рис. 5.6).
Конструкции таких антенн могут быть весьма раз-
нообразны как с точки зрения взаимного размещения
отдельных элементов, так и подводки питания. Их
реализация обеспечивает получение практически лю-
бых диаграмм направленности с требуемым уровнем
боковых лепестков. Ниже рассматриваются простые
и оптимальные в отношении усиления и направленно-
сти стандартные схемы антенн, которые на практике
дают очень хорошие результаты при их сравнительной
простоте.
На рис. 5.1 показана принципиальная схема гори-
зонтальной многовибраторной антенной решетки.
Здесь одиночные антенны условно обозначены круж-
ками. Сначала определяются расстояния а между
одиночными антеннами, которые в дальнейшем (в за-
Антенные решетки
265
Рис. 5.2. Вертикальный
ряд антенн с m = 6,
висимости от поляризации) конкретизируются как
Ан или Be в соответствии с таблицами. Эта схема
применима для любого числа п одиночных антенн,
расположенных в горизонтальной плоскости. Основ-
ное направление приема соответствует углу а = 0°.
Аналогичная схема, но с вертикальным располо-
жением одиночных антенн показана на рис. 5.2. Рас-
стояния b между одиночными антеннами (в зависи-
мости от поляризации) конкретизируются как Ан или
ВЕ в соответствии с таблицами. Такая схема приме-
нима для любого числа m одиночных антенн, распо-
ложенных в вертикальной плоскости. Основное на-
правление приема соответствует углу р = 0°.
Направленными свойствами таких антенных реше-
ток можно управлять, используя несколько антенн в
вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом
получается антенная решетка из m горизонтальных
линеек и п вертикальных. Такой принцип построения
показан на рис. 5.3. Здесь основное излучение напра-
влено перпендикулярно плоскости рисунка под углом
а — р = 0°; оно совпадает с направлением излучения
отдельных антенн. Предполагается, что все одиночные
антенны в решетке идентичны.
С учетом перечисленных условий, а именно одина-
ковых расстояний а и (или) b между одиночными ан-
теннами, выбранных согласно таблицам, одинаковой
ориентации одиночных антенн относительно направле-
ния излучения а — р — 0°, одинаковой поляризации,
питании с одинаковой амплитудой и фазой (питании
излучателей антенны фидерами одинаковой длины и
2С6
Глава 5
Рис. 5.3, Антенная ре-
шетка с т горизонталь-
ными и п вертикальны-
ми рядами антенн.
малым затуханием;, антенные решетки позволяют по-
лучить следующие результаты.
Усиление:
Собщ = Goa + Gap — G„ (в дБ),
где
Go6uj — общее усиление антенной решетки;
Goa — усиление одиночной антенны;
Gap — усиление антенной решетки, связанное с числом
одиночных антенн;
Gn — потери усиления.
Значение Goa приводится в таблицах.
Усиление Gap при заданных расстояниях между
одиночными антеннами зависит от их числа в антен-
ной решетке:
GaD = lOlg(m-n) (в дБ).
При т — 1
Gap= 101g п (в дБ),
при п— 1
G„n= 101цт (в дБ).
Усиление Gap можно найти по табл. 8.3, исходя из
значений т-п. Промежуточные значения определя-
ются приближенно путем интерполяции.
Потери усиления Gn вычисляются как сумма зату-
ханий в симметрирующих звеньях, в кабелях, в ан-
тенном распределителе, в согласующих трансформа-
торах и потерь, обусловленных рассогласованием.
Кроме того, необходимо руководствоваться следую-
щими рекомендациями:
Антенные решетки
267
Затухание в коаксиальных кабелях следует учи-
тывать в диапазоне УВЧ.
Затухание в широкополисных примышленныд
распределителях должно учитываться в каждом
отдельном случае.
Затуханием в согласующих трансформаторах
можно пренебречь.
Потери от рассогласования составляют!
для КСВ s = 2, Gn ~ 0,5 дБ,
для КСВ s = 4, Gn ~ 2 дБ!
Направленность
Коэффициент направленного действия антенных ре-
шеток связан с шириной диаграммы направленности.
Ширина главного лепестка диаграммы направленно-
сти определяется следующими приближенными фор-
мулами:
а0,7гоа / „ \
«0,7 г общ — ~ (в град.)
и
«0,7 в оа / \
Ио,7 в общ — ~ (в град.),
где
осо,7 г общ—ширина диаграммы направленности антен-
ной решетки в горизонтальной плоскости;
«о,7 г оа —ширина диаграммы направленности оди-
ночной антенны в горизонтальной плоскости}
п — число одиночных антенн в горизонтальной
плоскости;
«о,7 в общ — ширина диаграммы направленности ан-
тенной решетки в вертикальной плоскости;
«о,7 в оа — ширина диаграммы направленности оди-
ночной антенны в вертикальной плоскости;
m — число одиночных антенн в вертикальной
плоскости.
Очевидно также, что при m = 1 или п = 1 ширина
диаграммы направленности антенной решетки соот-
ветствует ширине диаграммы направленности одиноч-
ной антенны в соответствующей плоскости.
В антенной решетке в большинстве случаев фор-
мируются также боковые лепестки с различным
£68
Глава 5
положением и уровнем, зависящие от одиночных антенн
и расстояния между ними. Эти боковые лепестки поч-
ти всегда значительно меньше основного лепестка
диаграммы направленности и только в редких случаях
имеют такую же величину. Боковые лепестки для
практических целей, как правило, не используются,
но их наличие всегда приводит к ухудшению направ-
ленности антенной решетки.
Антенна, не имеющая боковых лепестков, как, на-
пример, диполь с длиной Х/2 или другая антенна ма-
лых размеров, не обеспечивает хорошего приема.
У антенн больших размеров всегда возникают боко-
вые лепестки. Следует отметить также, что в антен-
ных решетках имеются дополнительные нулевые на-
правления, с которых прием полностью отсутствует.
Число нулевых направлений и боковых лепестков в
диаграмме направленности обычно возрастает с уве-
личением размеров антенной решетки, а уровень бо-
ковых лепестков уменьшается.
В приведенных выше рассуждениях практически
не учитывалась поляризация антенн; однако ее не-
обходимо принимать во внимание при разработке и
монтаже антенны (рис. 5.4 и 5.5). Если антенну, по-
казанную на рис. 5.6, применить для вертикальной
поляризации, то все устройство необходимо повернуть
на 90°. Это относится к антеннам как с горизонталь-
ной, так и с вертикальной поляризацией.
Широко распространенное мнение о том, что ан-
тенны следует располагать друг от друга на расстоя-
нии Х/2, ошибочно. Оно справедливо только для не-
которых отдельных случаев. Необходимо также иметь
в виду, что антенны в виде решетки располагаются
или в плоскости Е, или в плоскости Н. Эти условия
размещения учитываются с помощью расстояний Ан
и Be. Поэтому такие расстояния следует выполнять
для всех проектируемых антенных решеток, как по-
казано на рисунках.
При расчетах исходили из того, что антенные ре-
шетки должны обеспечивать максимальное усиление.
Практическое увеличение усиления одной из антенных
решеток, показанных на рис. 5.4 и 5.5, составляет при-
мерно 2,5—3 дБ (приблизительно двойное усиление
Антенные решетки
269
Рис. 5.4. Антенная решетка из двух базовых антенн, располо-
женных в горизонтальной плоскости, а — для горизонтальной по-
ляризации (ВЕ — расстояние между осями антенн); б — для вер-
тикальной поляризации (Ан— расстояние между осями антенн).
Рис. 5.5. Антенная решетка из двух базовых антенн, расположен-
ных в вертикальной плоскости, а — для горизонтальной поляриза-
ции (Ан — расстояние между осями антенн); б — для вертикаль-
ной поляризации (ВЕ — расстояние между осями антенн),
270
Глава 5
Рис. 5.6. Решетка из четырех базовых антенн по две в горизон-
тальной и вертикальной плоскостях {«четверка») с горизонталь-»
ной поляризацией. Be и Ан обозначают то же, что и на рис. 5.4
и 5.5.
при использовании двух антенн). При этом в случае
горизонтального расположения излучателей (рис. 5.4)'
достигается уменьшение ширины главного лепестка в
горизонтальной плоскости примерно вдвое по сравне-
нию с шириной главного лепестка одиночной антенны.
При вертикальном расположении (рис. 5.5) усиление
антенной решетки также повышается, при этом ши»
рина главного лепестка в вертикальной плоскости
уменьшается примерно до половины ширины диаграм-
мы направленности одиночной антенны.
В конструкции антенной решетки, показанной на
рис. 5.6, достигается повышение усиления примерно
на 5—6 дБ по сравнению с усилением одиночной ан-
тенны (приблизительно четырехкратное усиление при
использовании четырех антенн). В этом случае ши-
рина главного лепестка антенной решетки как в гори-
зонтальной, так и в вертикальной плоскостях также
уменьшается примерно до половины ширины диаг-
раммы направленности соответствующей одиночной
антенны.
Антенные решетки
271
Для оценки усиления можно ориентировочно ис-
ходить из того, что при каждом удвоении числа эле-
ментов обеспечивается увеличение усиления пример-
но на 3 дБ. Такое повышение усиления сказывается на
результатах приема, так как в приемник поступает
сигнал двойной мощности, что соответствует увеличе-
нию входного напряжения в 1,4 раза.
Некоторое уменьшение уровня бокового лепестка
диаграммы направленности можно получить за счет
сокращения приведенных здесь расстояний между,
одиночными антеннами (примерно до 2/3). Однако
эти расстояния не должны быть меньше Х/2 (т. е.
длины диполя одиночной антенны). Следует отметить,
что при отклонении размеров от оптимальных общее
усиление антенной решетки уменьшается. Поэтому на-
иболее выгодную конструкцию антенной решетки ино-
гда приходится отрабатывать экспериментальным
путем с учетом указанных расстояний между отдель-
ными элементами. Если расстояния между элемента-
ми антенной решетки больше указанных, то повыше-
ние усиления не достигается, но при этом главный
лепесток диаграммы направленности антенной решет-
ки сужается, нулевые точки и максимумы боковых
лепестков смещаются к основному направлению при-
ема, а уровень боковых лепестков возрастает. В от-
дельных случаях увеличение расстояний между оди-
ночными антеннами в решетке может привести и к
улучшению приема, если отражения или помехи будут
приходить на антенну под углом спереди или сзади.
Антенные устройства, изображенные на рис. 5.4,
находят широкое применение, особенно антенная ре-
шетка с вертикальной поляризацией (рис. 5.4,6), при
плохих условиях приема. Антенное устройство, пред-
ставленное на рис. 5.5,6, применяется крайне редко.;
Схемы антенных решеток, показанные на рис. 5.4
и 5.5, состоят из двух одиночных антенн. Естественно,
можно создать антенную решетку из 4 и более оди-
ночных антенн (рис. 5.6—5.8). Расстояния между оди-
ночными антеннами во всех случаях определяются
значениями Ан и ВЕ. Повышение усиления для 4 оди-
ночных антенн, как уже упоминалось, составляет при-
близительно 6 дБ. Ширина основного лепестка диа-
272
Глава 5
Рис. 5.7. Горизонтальный ряд из четырех одиночных антенн
(п = 4) с горизонтальной поляризацией.
Рис. 5.8. Вертикальный ряд из четырех одиночных антенн
(т = 4) с горизонтальной поляризацией.
Антенные решетки
273
граммы направленности при этом в соответствующей
плоскости (например, в горизонтальной: ощ) умень-
шается примерно в 4 раза. Ширина диаграммы на-
правленности в другой плоскости остается неизменной.
Механическая часть конструкции
Монтаж механических деталей антенной решетки и
подключение фидеров к каждой одиночной антенне
Рис. 5.9. Опорная конструкция для горизонтального ряда антенн,
например из четырех одиночных антенн с горизонтальной поляри-
зацией. Ац/2 — минимальный размер If.
осуществляются в соответствии с указаниями, приве-
денными в специальных разделах книги.
Важное значение имеет устойчивость конструкции.
Необходимо также обращать внимание на то, чтобы
металлические детали, например опоры и кабели, раз-
мещенные параллельно элементам антенны, находи-
лись на расстоянии от них не менее Ан!^. Для антен-
ных решеток с горизонтальным расположением реко-
мендуется для повышения устойчивости использовать
две поперечные траверсы жесткой конструкции, как
показано на рис. 5.9 (сварная конструкция и по мень-
шей мере два надежных элемента крепления к мачте,
например кованые хомуты и стальные опорные пла-
стины) .
Кабели, как правило, прокладывают в середине
одиночных антенн у опорного стержня или вдоль ниж-
него плеча к мачтам (или непосредственно по травер-
сам с соблюдением указанных минимальных расстоя-
ний).
При монтаже антенных решеток, составленных из
отдельных линеек, следует руководствоваться теми же
274
Глава 5
принципами. При этом в случае одиночных антенн
больших размеров между ними необходимо устанав-
ливать вспомогательные опоры в плоскости Н. В плос-
кости Е такие вспомогательные опоры должны быть
выполнены в виде стержней или трубок из диэлектри-
ка, например из стеклопластика.
Электрический монтаж одиночных антенн
в составе решетки
В каждой антенной решетке особого внимания за-
служивает применяемый кабель. Для подключения
одиночных антенн в решетке необходимо пользовать-
ся высококачественными кабелями или фидерами,
чтобы исключить влияние атмосферных факторов на
качество приема. Особенно в области ультравысоких
частот следует учитывать затухание в самом кабеле
даже в коротких линиях, т. е. нужно применять ка-
бели сравнительно большого сечения. Атмосферные
воздействия наиболее заметны при ультравысокочас-
готном приеме, если используются симметричные
ленточные и шланговые провода.
Важно отметить еще один аспект. Необходимая в
большинстве случаев высокая направленность антен-
ных решеток достигается лишь в том случае, если
переотражения не возникают непосредственно за счет
влияния фидера или кабелей. Это полностью отве-
чает и требованию нечувствительности антенных
устройств к помехам. В этой связи рекомендуется так-
же для соединения всех участков одиночных антенн и
усилителей применять высококачественные коакси-
альные экранированные кабели (с малым затуха-
нием). Кабели худшего качества и особенно симмет-
ричные провода следует рассматривать лишь как
простейшее решение при невысоких требованиях к
приему. Неэкранированные детали, как, например,
распределители и входные усилители устаревших кон-
струкций, должны при этом помещаться в металли-
ческие корпуса.
Вначале поясним простейший случай монтажа
антенной решетки из двух одиночных антенн. На
эис. 5.10 показана принципиальная схема такого ан-
Антенные решетка
275
Рис. 5.10. Соединение отдельных базовых антенн фидерами в ан-
тенную решетку (для простоты показаны только активные ди-
поли). а и б — вертикальный ряд из двух базовых антенн с го-
ризонтальной поляризацией; в — горизонтальный ряд из двух
базовых антенн с вертикальной поляризацией; г — горизонтальный
ряд из двух базовых антенн с горизонтальной поляризацией.
тенного устройства. Здесь одиночные антенны изо-
бражены не полностью, виден только питаемый ди-
поль и точки подключения соответствующих антенн.
Сопротивление каждой антенны в такой схеме в точке
подключения каждой антенны практически сохраня-
ется и составляет 240—300 Ом. Оптимальным видом
питания является такое, при котором практически
обеспечивается связь, не зависимая от частоты. При
этом все фидеры, соединяющие точки подключения
одиночных антенн с точками соединения общего ка-
беля, должны иметь одинаковую длину (6 = lz>
рис. 5.10). Их длина при этом может быть произволь-
ной. В соответствии с номинальным значением сопро-
тивлений одиночных антенн (240—300 Ом) фидеры
'Zi и /2 должны также иметь волновые сопротивления
240—300 Ом. Таким образом, использовать можно
любые фидеры, отвечающие этим условиям, напри-
мер симметричный двухжильный .(плоский или лен-
276
Глава 5
точный) провод, симметричный шланговый провод,
симметричный кабель в оболочке из пенопласта или
же симметричный экранированный провод с соответ-
ствующим волновым сопротивлением. Фидеры и /2
должны подключаться в правильной фазе, как пока-
зано на рис. 5.10.
Чтобы не перепутать концы проводов, лучше все-
го перед подключением линий 1\ и /2 пометить в них
по одной жиле. На рис. 5.10, о обе одиночные антен-
ны смонтированы так, что точки подключения распо-
ложены внизу, тогда как на рис. 5.10,6 и в они на-
ходятся друг против друга. Работа антенны не зави-
сит от такой схемы монтажа.
В точке соединения линий А и 12 можно теперь в
простейшем случае легко подключить отводящий фи-
дер. Обычно используют симметричные провода (в
различных вариантах исполнения) с сопротивлением
240—300 Ом; если же необходимо использовать ко-
аксиальный кабель, то в точке соединения предусмат-
ривают симметрирующее звено (обходную линию К/2)'
и к этой точке подключают коаксиальный кабель в
качестве отвода.
Таким же путем можно обеспечить экранирование
до одиночных антенн, используя на всех участках ко-
аксиальный кабель. При этом сначала выполняют
симметрирование одиночных антенн. Чрезвычайно
важно, чтобы схемы расположения и подключения
симметрирующих устройств были одинаковыми! Если
одно из них подключено иначе, чем другое, эффек-
тивность решетки падает и при этом в главном на-
правлении излучения может возникнуть нулевая
точка!
От симметрирующих устройств каждой антенны в
свою очередь отводятся к точке соединения два ко-
аксиальных кабеля строго одинаковой длины и в
простейшем случае подключаются параллельно. Это
рекомендуется делать на входе входного усилителя.
Соединительные фидеры должны иметь по возмож-
ности малую длину.
Простейшее неэкранированное соединение четырех
одиночных антенн в решетке показано на рис. 5.11.
С целью обеспечения широкополосное™ разности длин
Антенные решетки
277
Рис. 5.11. Принципиальная схема и способы соединения четырех
базовых антенн в антенную решетку (для упрощения показаны
только активные диполи). ВЕ и Ан см. в тексте (для решетки
из двух антенн — «двоек»). а — решетка из двух горизонтальных
и двух вертикальных рядов (горизонтальная поляризация); б —
решетка из одного вертикального ряда (горизонтальная поляри-
зация) ; в — решетка из одного горизонтального ряда (горизон-
тальная поляризация).
линий Zi — Z4 должна быть равна нулю, что обеспечи-
вает синфазность возбуждения отдельных антенн.
Номинальное сопротивление каждой одиночной ан-
тенны сохраняется, т. е. в точке соединения оно рав-
но 240—300 Ом. Дополнительных потерь за счет
рассогласования практически не возникает. На
рис. 5.11,о изображена схема решетки из четы-
рех одиночных антенн, возбуждаемая синфазно. На
рис. 5.11,6 показаны четыре одиночные антенны, раз-
мещенные в вертикальной плоскости, а на рис. 5.11, в—:
в горизонтальной.
При монтаже неооходимо следить за полярностью
отдельных соединительных линий К — h, здесь также
рекомендуется до начала монтажа решетки маркиро-
вать одну из жил каждого провода. Непосредственное
соединение четырех одиночных антенн коаксиальным
кабелем не всегда возможно. Экранированные сим-
метричные линии сопротивлением 240—300 Ом не
278
Глава 5
имеют хороших характеристик по затуханию и экра-
нировке, поэтому они применяются редко.
Соединение одиночных антенн в решетки целесо-
образно осуществлять с помощью распределителей
промышленного изготовления, имеющих малое зату-
хание и выпускаемых в частично экранированном или
экранированном исполнении с коаксиальными эле-
ментами соединения на 75 Ом (зажимами или ште-
керами в зависимости от системы).
Основными устройствами при монтаже антенных
решеток являются двухканальные распределители
(рис. 5.24,а). Если к двум выводам подключить два
двухканальных распределителя, то будем иметь четы-
ре вывода (выпускаемый промышленностью четырех-
канальный распределитель состоит из трех двухка-
нальных распределителей в одном корпусе). Продол-
жая такое разветвление, можно получить 2-, 4-, 8-,
16-кратное и т. д. разделение.
Этн распределители изготавливаются для различ-
ных диапазонов и предназначены для разделения сиг-
нала между абонентами, причем развязывающая схе-
ма устраняет связь между ними. Поскольку двухкрат-
ное разделение снижает уровень принятого сигнала на
3 дБ, а разделение между четырьмя абонентами — на
6 дБ, то эти данные и рекомендуются для распредели-
телей с одновременным требованием, чтобы в самом
распределителе потери были минимальные. Такие рас-
пределители с малыми собственными потерями широ-
ко могут применяться для построения антенных реше-
ток. При этом, как известно (см. разд. 5.3.2), при
объединении двух антенн усиление повышается на
3 дБ, а четырех — на 6 дБ. Следовательно, остается
лишь учесть потери в распределителях.
Потери в распределителях, выпускаемых пред-
приятием «Антенненверке ББ», составляют на часто-
те 200 МГц около 0,75 дБ (распределитель на 4 або-
нента) и около 0,4 дБ (распределитель на два або-
нента), а на частоте 600 МГц — соответственно 1,2 и
0,6 дБ. Практически эти данные значительно ниже
данных, указываемых изготовителем, но их вполне
можно использовать для монтажа антенных ре-
шеток.
Антенные решетки
279
Обычно на практике при соответствующих усло-
виях усиление антенной решетки может оказаться
выше расчетной величины, что компенсирует затуха-
ние в распределителях. Поэтому такие распределите-
ли могут быть вполне рекомендованы для применения
их в антенных решетках. Сопротивление трансформи-
руется правильно, так что по всем характеристикам
достигаются хорошие результаты. Для всех антенн
обычно выполняют симметрирование, направленное
на снижение потерь, а затем рассмотренным выше
способом подводят соответствующее число коакси-
альных кабелей к распределителю, после чего к нему
подключают отвод. Таким образом с помощью коак-
сиальной техники обеспечивается полное экраниро-
вание всех элементов соединений антенной решетки,
что, естественно, улучшает и устойчивость к помехам.
Однако самостоятельно изготавливать рассмотренные
распределители не рекомендуется.
Наиболее рациональное решение проблемы объ-
единения одиночных антенн в решетку с минималь-
ным затуханием и хорошей экранировкой заключает-
ся в использовании так называемых антенных распре-
делителей в проводном исполнении, реализованное,
например, в установках промышленного изготовле-
ния.
Ниже приводятся рекомендации по самостоятель-
ному монтажу антенн, который могут выполнить ра-
диолюбители, имеющие необходимые навыки.
В принципе можно объединить в решетку любое
число одиночных антенн. Для этого к каждой антенне
подключают высококачественный коаксиальный ка-
бель минимальной длины, но так, чтобы его хватало
до точки соединения; все однотипные кабели должны
иметь одинаковую длину и одинаковые симметричные
устройства с целью снижения уровня помех. При при-
менении промышленных устройств необходимо про-
явить осторожность при включении, т. е. обратить
внимание на полюсы! Если где-либо полярность ока-
залась неправильной, то антенная решетка не будет
нормально функционировать. При двух антеннах это
легко проверить путем поворота решетки: в диаграм-
ме направленности появится нулевая точка в основ-
£80
Глава 5
ном направлении приема, а при дальнейшем поворот
те появятся два лепестка, направленных вперед. При
числе антенн более двух ошибку в полярности устано-
вить уже сложнее. При самостоятельном монтаже
лучше всего применять для симметрирования линии
длиной Z/2 из коаксиального кабеля. В этом случае
коаксиальные кабели всех одиночных антенн подклю-
чаются к точке соединения параллельно экрану и
внутренним линиям с учетом соответствующих требо-
ваний высокочастотной техники (все соединения долж-
ны быть по возможности короткими и экранирован-
ными). В результате при сопротивлении 75 Ом в об-
щей точке включения антенн возникает входное со-
противление Re, определяемое формулой
Re = - -5- (в Ом).
Значение сопротивления необходимо трансформиро-
вать с помощью распределителя в выходное сопротив-
ление Ra, также равное 75 Ом, чтобы согласовать с
входом (сопротивление 75 Ом) предварительного уси-
лителя.
Лучше всего это делать с помощью четвертьвол-
новой линии, волновое сопротивление которой нахо-
дим по формуле
= -у/ Re • Ra.
Целесообразно в качестве распределителя использо-
вать коаксиальную линию, изготовленную по расчету
с соотношением диаметров D/d, или же подобрать
коаксиальный кабель с соответствующим волновым
сопротивлением.
При расчете длины следует учитывать коэффи-
циент укорочения кабеля VK, т. е. определять длину
по формуле 1 = V4-IZk. В случае механического уст-
ройства преимущественно с воздушной изоляцией и
несколькими опорными шайбами коэффициент укоро-
чения Vk принимают равным приблизительно 0,95.
На рис. 5.12 показан вариант конструкции такого
устройства, где I = Х/4.
Значения волновых сопротивлений в зависимости
от числа подключаемых антенн приведены в табл. 5.1.
Антенные решетки
281
Общий вид соединения кабелей
отдельных антенн (правая
сторона распределителя)
ч'идер (750м) для 0lBO„
отдепьнои антенны п(т) (кабель 75 Ом)
и усилителю
Рис. 5.12. Конструкция и схема
лителя (распределитель длиной
например из четырех одиночных
и п).
Металлическая шайба для
крепления наружных
проводников (экранов)
соединений антенного распредс-
Z/4) для построения решетки,
антеин (или других значений m
Волновое сопротивление определяется только отиоше-
нием D/d, указанным для воздушной изоляции (D/di)
и для участков с изолирующими шайбами (Dld2).
Таблица 5.1. Данные по монтаж? антенной оешетки
из одиночных антенн
Число подклю- чаемых антенн tl’fll ЙЕ- Ом На- Ом Ом D/dt при O/d2 при ^-2,5 -PS(PP, РЕ)—
2 37,5 75 53 2,42 4,05
3 25 75 43,3 2,06 3,13
4 18,75 75 37,5 1,87 2,69
б 15 75 33,5 1,75 2,42
6 12,5 75 30,6 1,67 2,24
8 9,4 75 26,5 1,56 2,01
9 8,33 75 25 1,52 1,93
10 7,5 75 23,7 1,48 1,87
Для крепления линии достаточно небольшого чис-
ла шайб (в зависимости от длины и диаметра), изго-
тавливаемых главным образом из полистирола (ПС),
полипропилена (ПП) или полиэтилена (ПЭ), но при-
менять поливинилхлорид (ПВХ) не рекомендуется.
.Первые три из указанных материалов имеют примерно
282
Глава 5
одинаковую диэлектрическую проницаемость е, по-
этому и определяется отношение D/dz. Опорные шай-
бы устанавливаются за счет их врезки во внутренний
проводник. Ширина опорной шайбы должна быть в
пределах 2—5 мм. Такие шайбы должны иметь от-
верстия для установки их на внутренний проводник
или же их разрезают на две половины, а затем склеи-
вают (полистиролом, растворенным в ацетоне или ме-
тиленхлориде, или клеем). Во внешней оболочке в
местах опоры шайбы можно просверлить небольшие
отверстия (2—5 мм в зависимости от диаметра обо-
лочки), через которые опорные шайбы после мон-
тажа фиксируются клеем. На торцевых сторонах
такого устройства целесообразно предусмотреть ме-
таллические шайбы, к которым посредством хому-
тиков крепится внешний проводник коаксиального
кабеля.
На рис. 5.12 показаны четыре контакта с одной
стороны для подключения одиночных антенн; соот-
ветствующим образом должны быть выполнены кон-
такты и на другой стороне для выводов кабелей.
Внутренние проводники можно подключать, напри-
мер, с помощью винта и шайб к торцевой стороне
внутреннего проводника (концы внутренних провод-
ников кабелей следует согнуть в петлю). С другой
стороны устройства монтаж производится аналогич-
ным образом. На контакты распределителя рекомен-
дуется устанавливать металлические экранирующие
колпачки. Для изготовления распределителя можно
использовать алюминиевые или латунные (иногда по-
серебренные) трубки. Лаковые покрытия в большин-
стве случаев повышают затухание и изменяют коэф-
фициент V/c, поэтому на внутренних поверхностях тру-
бок их лучше не применять. Длину I определяют ис-
ходя из средней длины волны, что обеспечивает пере-
крытие требуемого диапазона частот.
Потери на затухание в антенном распределителе
рассматриваемого типа ничтожно малы. Напомним
также, что подобные распределители даже при пре-
имущественном использовании в широкополосном ди-
апазоне можно несколько подсогласовывать иа гра-
ницах диапазона. Рассмотрение таких вопросов, од-
Антенные ре'иетки
283
нако, выходит за рамки стоящей перед нами задачи
и в дальнейшем не проводится.
В табл. 5.1 указаны важнейшие характеристики
антенных распределителей для числа антенн (m-n)
от 2 до 10. Подключать более 10 антенн к одному рас-
пределителю не рекомендуется по конструктивным
соображениям. При необходимости подключения боль-
шого количества антенных решеток можно применять
несколько распределителей, например два распреде-
лителя на восемь абонентов каждый для обслужива-
ния решетки из 16 антенн. Если подключить два рас-
пределителя иа два абонента или соединить их ли-
нией длиной / = п-Х/2-Ек (и = 1, 2, 3...), то система
будет более широкополосной. Другим равноценным
решением является применение, например, распреде-
лителя на четыре абонента, к которому в свою оче-
редь подключаются четыре таких же распределителя
(для решетки из 16 антенн). Разумеется, при монта-
же вне помещений на мачте распределители должны
быть защищены специальным кожухом от влияния
атмосферных воздействий.
В заключение рассмотрим еще одно возможное
простое устройство со стандартными коаксиальными
кабелями. Длина таких кабелей определяется коэф-
фициентом Vr.
На рис. 5.13,а показан вариант простого распре-
делителя на два абонента с Zr = 53 Ом, в котором
используется стандартный кабель сопротивлением
50 Ом. На рис. 5.13,6 изображена схема распредели-
теля иа четыре абонента.
Для распределителя на четыре абонента, показан-
ного на рис. 5.14, волновое сопротивление Zt =>
— 37,5 Ом. Это волновое сопротивление реализуется
путем параллельного включения двух линий с 2 =
= 75 Ом (приемный кабель). Тем же путем можно
построить соответствующую схему распределителя, на-
пример на девять абонентов. Для этого лучше всего
включить Д-образно параллельные линии с сопротив-
лением по 75 Ом, чтобы получить ZT — 25 Ом.
Следовательно, такие схемы позволяют реализо-
вать многократное разделение. Рекомендуется исполь-
зовать тонкие кабели, например 75-2... или 50-2..., за-
221
Глава 5
Рис. 5.13. Упрощенная конструкция антенного распределителя со
стандартным кабелем сопротивлением 50 Ом. а — распределитель
на два абонента; б — распределитель на четыре абонента. Соеди-
нительные линии очень короткие! Кроме того, экранированные
соединения имеют большое сечение (медная полоса),
туханием в которых можно пренебречь вследствие их
малой длины и которые в целях экономии габаритов
можно наматывать. Дополнительно следует сказать,
что, например, к распределителю на четыре абонента
можно при некотором увеличении рассогласования
подключать вместо четырех три, пять или шесть
антенных фидеров.
На рис. 5.15 в качестве примера показана практи-
ческая схема двухэтажной стереорадиовещательной
антенны с частотной модуляцией (вертикальная ре-
шетка). Эта антенна имеет усиление 12 дБ. В укреп-
ленной на мачте коробке можно дополнительно раз-
местить усилитель для компенсации затухания в ка-
беле антенного отвода. Такая антенна имеет очень
хорошую направленность в вертикальной плоскости,
Антенные решетки
285
Z=75 0m
Антенна 3
Антенна 2
Антенна 1
Отвод (В4/-кабель
сопротивлением
75 0м)
- Антенна 4
Z=750m
Рис. 5.14. Конструкция распределителя для четырех одиночных
антенн в решетке со стандартным кабелем сопротивлением 75 Ом.
Соединительные линии очень короткие! Кроме того, экранирован-
ные соединения имеют большое сечение (медная полоса).
Z=75 Ом
2=75 Ом
Коаксильные кабели
Z=75 0m (могут быть
свернуты в жгут)
что позволяет практически полностью исключить по-
мехи, создаваемые системой зажигания, и другие.
Благодаря высокому усилению даже на большом
расстоянии от передающей радиостанции обеспечи-
вается хороший стереоприем.
На рис. 5.16 представлена решетка из четырех
20-элементных антенн для ультравысокочастотного
приема (см. с. 181). Такая антенная решетка имеет
очень высокое усиление — около 21 дБ — при весьма
хорошей горизонтальной и вертикальной направлен-
ности. Эта антенна гарантирует хороший прием на
очень большом расстоянии от передающей станции и
с минимальным влиянием помех. Антенну следует
рекомендовать для приема передач цветного те-
левизионного изображения в сложных условиях.
Для компенсации затухания в кабелях в точке со-
единения антенн на мачте можно также устано-
вить усилитель, что дополнительно улучшит качество
приема.
Рис. 5.15. 16-элемеитная антенная решетка для приема радиове-
щательных (стерео) передач с частотной модуляцией, состоящая
из двух базовых антенн (по 8 блементов) в вертикальной плос-
кости (разд. 4.1.8),
Рис. 5.16. 80-элемеитиая антенная решетка («четверка») для УВЧ
из четырех базовых антенн (по 20 элементов) по две в верти-
кальной и горизонтальной плкюстях (разд. 4.2.1,1).
Антенные решетки
287
В заключение остановимся еще на решетке из
16 антенн с четырьмя рядами антенн в вертикальной
и четырьмя рядами антенн в горизонтальной плос-
костях для диапазона УВЧ (одиночные антенны име-
ют усиление 16 дБ). Вероятно, для рассматриваемых
целей такая антенная решетка является «пределом
возможного».
С ее помощью можно получить О общ = 26—27 дБ,
что важно для обеспечения условий дальнего приема.
Между прочим, такая антенна способна конкуриро-
вать с параболическими антеннами. Но при проекти-
ровании таких «антенн-монстров» необходима высо-
кая точность при их изготовлении для получения тре-
буемых параметров.
Повышение коэффициента направленного действия
До сих пор не рассматривались возможности повыше-
ния усиления и улучшения направленных свойств
антенных решеток. При необходимости в определен-
ной мере этого можно достигнуть за счет монтажа
антенных решеток со смещением отдельных антенн, на-
пример так, как показано на рис. 5.17, причем из об-
щего четного числа антенн m и п (2, 4, 6...) следует
смещать половину. При точной реализации такого
построения в диаграмме направленности антенной
решетки для а = р «= 180° формируется нулевая точ-
ка, в результате чего подавляется помеха, приходя-
щая с этого направления.
В этом случае за основу также берут рекомендо-
ванные ранее расстояния а и b или Ан и Be. Об усиле-
нии и ширине главного лепестка диаграммы направ-
ленности речь уже шла в начале главы. Особое вни-
мание следует обратить на величину смещения
с ~ Х/4 и Д/ = ^/4УК, причем длина К должна соот-
ветствовать частоте помехи (например, несущей час-
тоте изображения нежелательной передающей телеви-
зионной станции).
Схема, изображенная на рис. 5.17, является доста-
точно эффективной и позволяет снизить уровень по-
мех с определенного направления.
288
Глава 5
Рис. 5.17. Размещение антенных решеток, обеспечивающее умешн
шение помех посторонних передающих станций.
5.1.2. Круговой прием
Наряду с широко распространенным способом на’
правленного приема в ряде случаев применяется так
называемой круговой прием. Особенно это важно для
приема передач радиовещания из-за большого числа
программ и размещения приемных радиостанций на
различных направлениях. Принимаемый сигнал дол*
жен иметь достаточный уровень мощности, а пере’
дающие станции не должны создавать взаимных по’
мех, особенно при работе на одинаковых частотах.
Антенные решетки
289
Кроме того, необходимо обеспечить, чтобы помехи,
обусловленные переотражениями, были минимальны-
ми или отсутствовали вообще. В отличие от антенн с
механическим поворотом луча, которые не отвечают
перечисленным требованиям, круговой прием — это
практическое решение вопроса по обеспечению приема
Передач несколькими абонентами с помощью одного
антенного устройства.
Простую антенну кругового приема с хорошими
характеристиками (круговая диаграмма направлен-
ности в горизонтальной плоскости) можно создать
из системы двух ортогональных диполей. Однако не-
обходимо отметить, что такие антенны имеют малый
коэффициент усиления — приблизительно — 3 дБ.
В большинстве практических случаев — это прием-
лемая величина.
При необходимости повышение усиления можно
получить путем создания антенной решетки. Объеди-
нение двух петлевых диполей в систему ортогональ-
ных диполей достигается путем их параллельного
включения с помощью симметричных линий или
коаксиальных кабелей, при этом должно быть вы-
полнено симметрирование каждого диполя (рис. 5.18).
£90
Глава 5
Согласование обеспечивается при монтаже такой
системы за счет применения распределителей с ма-
лыми потерями, хорошо зарекомендовавших себя в
ранее рассмотренных антенных решетках.
Петлевые диполи устанавливаются под углом 90°
друг к другу. Расстояние по вертикали между дипо-
лями должно быть минимальным, но без соприкосно-
вения диполей. Длины линий li и /2 (рис. 5.18,6) вы-
бираются минимальными и одинаковыми. При этом
Таблица 5.2. Сравнительные характеристики решеток
с ортогональными диполями
Число ортогональных диполей в вертикальной плоскости О,'). дБ О» дБ град аН0,7’ град
1 —3,3 —3,0 360 360
2 -0,6 0 360 60
4 +2.1 +3,0 360 30
8 +4,8 +6,0 360 15
’) При использовании щеииых распределит ел ей Л промышленных широкополосных помехозащи-
3) При использовании линейных помехозащнщенных преобразователей.
а « Х/4 » 1Р/2; здесь If — одинаковая длина всех
петлевых диполей.
В устройстве, которое показано на рис. 5.18, а,
ДЙины линий должны отличаться на k/4-VK, например
/1 == + Л/4 • VK /2 + /г/2 • V/c,
где Ук — коэффициент укорочения (см. разд, 6.1).
. Круговой прием с помощью ортогональных дипо-
лей отвечает практически всем требованиям. Если же
необходимо повысить усиление, то это достигается
путем расположения нескольких таких диполей по
вертикали (табл. 5.2). При этом для любого, числа
Ортогональных диполей расстояние между ними, со-
ставляет Ан та Х/2« 1р.
Смежные по вертикали системы ортогональных
диполей целесообразно сразу соединять между собой.
При монтаже антенной решетки каждый выход рас-
пределителя на два абонента в свою очередь соеди-
няют линиями одинаковой длины. Для упрощения
Антенные решетки
291
Рис. Б.19. Антенна Януса, а — с общим отражателем; б—с двумя
Отражателями.
конструкции можно также использовать распредели-
тели на четыре абонента, которые состоят из двух
распределителей на два абонента. Применение рас-
пределителей в конечном счете влияет только на по-
тери и общее усиление решетки.
Если круговой прием не требуется, то антенну
можно модернизировать по типу антенны Януса, ко-
торая применяется для приема сигнала о двух про-
тивоположных направлений.
Антенна Януса имеет два главных лепестка в ди-
аграмме с максимумами в направлении 0° или 180°. Ко-
эффициент направленного действия для решетки из
двух одинаковых антенн KHD-0 дБ. Антенна Януса
представляет собой схему, состоящую из основной
10*
292
Глава 5
антенны и антенны, являющейся ее зеркальным изо»
Сражением (рис. 5.19). Отражатель может быть об»
щим для этих антенн (рнс. 5.19,а) или их может быть
два (рис. 5.19,б).
Антенна обеспечивает формирование двухлепест-
ковой диаграммы направленности; один лепесток на-
родится в угловом секторе 90° — 0° — 270°, другой —
в секторе 90° — 180° — 270°. Соединение петлевых ди-
полей антенны рекомендуется производить с помощью
распределителя на два абонента. Усиление антенны
Януса примерно на 3—3,3 дБ ниже, чем у одиночной
антенны. Здесь следует сослаться на разд. 5.3.2, в ко-
тором говорится, что уменьшение усиления на 3,5 дБ
можно компенсировать за счет применения предвари-
тельных усилителей.
5.2. Различные антенны в одной группе
Во многих случаях имеется потребность принимать нё
одну, а несколько станций, по крайней мере радио-
вещательную и телевизионную. Для этой цели необ-
ходимо монтировать не менее двух антенн, радиове-
щательную приемную антенну и телевизионную. Если
предполагается принимать несколько телевизионных
программ, то в некоторых случаях это возможно с
помощью одной широкополосной антенны. Однако за-
частую приходится монтировать дополнительно не-1
сколько специальных телевизионных антенн. Возмож-
ности и требования настолько многообразны, что -В'
рамках этой книги можно дать лишь несколько прин-
ципиальных указаний.
Каждую антенну выбирают с оптимальными харак-
теристиками с учетом соответствующих требований.
Крепить антенну целесообразно на мачте. Практиче-
ская реализация антенного устройства не представ-
ляет каких-либо трудностей. Проблематично соедине-
ние отдельных антенн с приемником. Разумеется, в
Принципе было бы возможно провести от каждой ан-
.тённы отдельную линию и подключать эти линии к
приемнику в соответствии с нужной в том Или ином
случае передающей станций. Одчако для иереключе-
Антенные решетки
293
ния с программы на программу такая схема слишком
сложна. Для упрощения применяют соответствующие
переключающие устройства, которые должны отве-.
чать требованиям высоких передаваемых частот, т..е.,.
иметь необходимое волновое сопротивление и не иметь
стыков. Обычные монтажные материалы, используе-
мые, например, в силовой технике и технике связи, в
Рис. 5.20. Подключение антенн (Л) с различными ^рабочими диа-
пазонами к общему антенному отводу ,(С)- с помощью антенного
разветвителя (В), а — 2 антенны (Л1 н Л2); б — 3 антенны (Ль
Аг и Дз).
дадном случае совершенно непригодны. Поэтому для
практики перечисленные выше элементы не пред-
ставляют никакого интереса.
При монтаже антенного устройства все составляю-
щие его антенны в большинстве случаев соответствую-
щим образом соединяются вблизи антенной мачты, по-
этому в качестве антенного отвода требуется только
один кабель. При большой длине кабелей, это озна-
чает, существенную экономию. Принципы соединения
антенн в группы прказаны на рис. 5.20.
На рис. 5.20, а две антенны At и Л2 (например пр
одной антенне для радио- и телевизионного приема),
в точке соединения В подключены к кабельному отво-
ду С. На рис. 5.20, б изображено соответствующее
устройство с тремя антеннами (например, одной ра-
дио- и, двумя телевизионными антеннами для различ-
ных, каналов, диапазонов или направлений). Соедине-
ние в точке В .является очень ответственным. Необхо-
димо. обеспечил,, чтобы от антенны Д передавался
только, полезный сигнал, возникающий в этой антенне.
Оиедадн» другихL, частот (каналов) должны быть как
294
Глава 5
Рис. 5.21. Антенный переключатель для дистанционного переклю-
чения 5 антенн (фото «фуба»). а — вид смонтированного на мач-
те переключателя со снятой крышкой; б — блок управления для
дистанционного переключения антенн.
можно лучше блокированы. В той же мере это отно-
сится к сигналам от антенн А2, А3 и т. д. Дело в том,
что каждая антенна в принципе может принимать, и
передавать также сигналы других частот, являющие-
ся, однако, помехами по отношению к полезному
сигналу «ответственной» антенны.
Поэтому при объединении антенн в группы должна
быть сохранена избирательность. Неизбирательные
средства здесь непригодны; следовательно, соедине-
ние должно быть непосредственным или через распре-
делитель, но без каких-либо вспомогательных эле-
ментов, в том числе и без направленных ответвите-
лей. Если такие элементы используются для объеди-
нения антенн в группы, то за счет соответствующих
селективных усилителей должны быть дополнительно
обеспечены избирательность и компенсация возни-
кающего затухания. Как уже упоминалось, в прос-
тейшем случае эту функцию могло бы выполнить
пригодное для этих целей устройство. Такими устрой-
ствами являются так называемые коаксиальные
переключатели (используемые в сочетании с коакси-
альными кабелями), которыми можно управлять
дистанционно (рис. 5.21).
Переключатель указанного тица следует рассмат-
ривать как наиболее благоприятное решение и с точч
Антенные решетки 295
ки зрения электрической функции, так как энергия анг
денны практически не ослабляется, и, кроме того,
обеспечивается хорошая развязка в отношении дру-
гих частот и каналов (большая избирательность).;
благодаря этому можно как угодно подключать
антенны к отводу.
Переключатели имеют довольно сложное механи-
ческое устройство. В ГДР они не выпускаются, и здесь
'Даются лишь указания по самостоятельному изготов-
лению. Кроме того, можно самостоятельно изготовить
электронные переключатели на диодах, обслуживае-
мые дистанционно с использованием соответствующих
коммутирующих напряжений или токов между обла-
стями запирания и пропускания.
Можно устанавливать несколько таких переклю-
чающих диодов ’(несколько направлений пропуска-
ния), причем схема все же будет проще соответствую-
щей механической, однако собрать ее может только
специалист, имеющий необходимый опыт работы с
элементами высокочастотной техники и электроники.
В задачи настоящей книги не входит ознакомление
читателей с соответствующими приемами самостоя?
тельной сборки подобных устройств.
Помимо переключателей на практике используют
так называемые разделительные фильтры. Если такие
фильтры устанавливаются вблизи антенн, то их на-
зывают антенными разветвителями, если же вблизи
приемников, например для разделения различных
диапазонов частот между отдельными приемниками,
скажем, радио- и телевизионными, то это — приемные
разветвители.
Схемы таких разделительных фильтров построены
с использованием зависимости индуктивности и
емкости от частоты (катушки индуктивности, конден-
саторы)'. Как правило, разделительные фильтры рас-
считываются на определенное волновое сопротивле-
ние, которое должно соответствовать волновому со-
противлению используемых в устройстве линии или
кабеля. Применяют несимметричные разделительные
фильтры с волновым сопротивлением от 60 до 75 Ом
для установок с коаксиальными кабелями соответ-
ствующего волнового сопротивления и симметричные
296
Глава в
разделительные фильтры с волновым сопротивлением
от 240 до 300 Ом для установок с симметричными ли*
ниями соответствующего волнового сопротивления.
Следует напомнить, что сопротивление катушек
индуктивности возрастает с повышением частоты,
тогда как сопротивление конденсаторов уменьшается
по мере нарастания частоты. С учетом этих принци-
пиальных свойств индуктивности и емкости простей-
шими являются схемы пазделительных фильтров,
Рис. 5-22, Принципиальная схема антенного распределителя 6
фильтрами верхних и нижних частот, а —асимметричное исполне-
ние на 75 (60) Ом (коаксиальный кабель)’; б — сймметрйчное
исполнение на 30 (240) Ом (симметричные линии).
показанные иа рис. 5.22. Речь здесь идет о раздели-
тельной фильтре с звеном верхних и нижних частот;
СЛедоватёЛьно, такой фильтр обеспечивает'пропуска4
мне или сравнительно высоких частот (звено верхних
частот), или только сравнительно низких (звено
нижних частот). На рис. 5.22,а через правую ветвь
проходят сигналы низкой частоты,'а через левую
ветвь— сигналы высокой частоты. В правой ветви
малое сопротивление низким частотам оказывают
катушки, а в левой ветви малое сопротивление высо-
ким частотам оказывают конденсаторы. В этом слу-
чае в поперечной ветви ие происходит замыкание
Накоротко какой-либо частоты.' ‘ В разделительном
фильтре со звеном верхних и нижних частот в каж-
дой' ветви' различают диапазон пропускания и диа-
пазон заПирания. При этом в-каждой ветви суще-
ствует частота, йрй котЬрой -ДИайазон пропускания
Антенные решетки
297.
переходит в диапазон запирания. Эта частота назы-
вается предельной. У разделительного фильтра пре-,
дельная частота каждой ветви расположена между
передаваемыми диапазонами пропускания.
Если схему выполнить в соответствии с рис. 5.22,а,
то получим симметричный разделительный фильтр ср
звеньями верхних и нижних частот (рис. 5.22,6),
Рис. Б.23. Принципиальная схема антенного распределителя с
фильтром верхних частот, несколькими полосовыми фильтрами и
фильтром нижних частот в несимметричном исполнении на
75 (60) Ом для использования в устройствах с коаксиальный
кабелем.
С помощью разделительного фильтра, . показан-
кого на рис. 5.22, в простейшем случае можно под?
ключить, две антенны (рис. 5.20, а). Однако в; боль»
шинстве случаев этого недостаточно и на практике
приходится, как правило, подключать и другие ан-
тенны.
В таких случаях необходимо использовать так
называемые многоканальные разделительные фильт-
ры.: В качестве простейшего примера на рис. 5.23
показано несимметричное исполнение такого разде-
лительного фильтра, Простейшее,, симметричное ис-
полнение показано на рис. 5.22; его можно услож-
нить с помощью дополнительных симметрирующих
звеньев.
Многоканальные разделительные фильтры в ,боль-
шинстве .случаен имеют звено, верхних. ц.': звено; ци^кг
аияп настот;; для .диапазонов^ ;пёредачи„ Существенно
29S
глава 5
отличающихся по частоте. Между этими диапазонами
могут передаваться и другие; для того чтобы обес-
печить взаимное разделение, в многоканальном раз-
делительном фильтре применяются так называемые
полосовые фильтры. В полосовых фильтрах исполь-
буются свойства колебательных контуров (последо-
вательных и параллельных). На рис. 5.22 дополни-
тельно к звеньям верхних и нижних частот показаны
Два таких полосовых фильтра.
Многоканальные разделительные фильтры позво-
ляют соединять между собой антенны различных ти-
пов, отвечающие самым разнообразным требованиям.
Однако самостоятельно изготавливать такие антен-
ные разветвители не следует, так как для этого по-
требуется выполнить очень сложные расчеты. Тео-
ретический расчет можно рассматривать лишь как
приближенный, правильное же функционирование
(достигается только при использовании высокоточной
измерительной аппаратуры (измерительных генера-
торов качающейся частоты). При этом на оконча-
тельный результат влияет ряд дополнительных фак-
торов, так как речь идет об очень высоких частотах.
С учетом сказанного при самостоятельном изготовле-
нии таких устройств трудно гарантировать их нор-
мальное функционирование. Поэтому здесь следует
сослаться лишь на соответствующие промышленные
образцы, поступающие в специализированные радио-
магазины. Как пользоваться этими устройствами,
Можно узнать из надписей на соответствующих из-
делиях, а в некоторых случаях из руководств по
Монтажу и паспортов с характеристиками.
На зажимах для подключения антенного отвода,
как правило, ставится необходимая маркировка, на
всех других зажимах и контактах указывают соот-
ветствующую полосу пропускания или канал, или же
иногда частоты пропускания для данной ветви раз-
делительного фильтра. В дальнейшем о учетом этого
подключают различные антенны.
Незадействованные контакты можно оставлять
свободными, поэтому в каждом отдельном случае
целесообразно применять так называемые универ-
сальные разделительные фильтры. Однако, используя
Антенные решетки
299
устройства такого типа, необходимо учитывать, что
номинальные сопротивления разделительных фильт-
ров должны соответствовать волновым сопротивле-
хиям применяемых линий или кабеля. Каждый раз-
делительный фильтр имеет определенное затухание
(затухание в полосе пропускания), так что качество
хриема несколько снижается. Соединяемые антенны
ложно подключать или с помощью симметричной
хенточной линии, или коаксиального кабеля.
Помимо рассмотренных разделительных фильтров
существует большое число других фильтров различ-
ного исполнения, на которых мы здесь останавли-
ваться не будем. В каждом конкретном случае сле-
дует изучить ассортимент устройств, выпускаемых
промышленностью.
На рис. 5.24 показаны различные устройства, ко-
торые могут служить как для соединения, так и ДЛЯ
эазделения сигналов. Значение полностью экраниро-
ванных устройств непрерывно возрастает ввиду их
высокой устойчивости по отношению к прямым и от-
раженным высокочастотным сигналам (помехам).
При монтаже различных антенн на общей мачте,
между отдельными антеннами должны выдерживать-
ся определенные минимальные расстояния, чтобы ис-
ключить их взаимное влияние или по крайней мере
шизить его. На рис. 5.25 в качестве примера пока-
заны четыре антенны различного назначения, смой-
гированные на общей мачте. При такой или подобной
ххеме наименьшую антенну всегда монтируют на вер-
тшре мачты, а самую большую — на нижнем конце
мачты; все промежуточные антенны размещаются:
в .соответствии с их размерами. На рис. 5.25 приве-
дены следующие антенны: At — ультравысокочастот-
тая антенна, которая в данном случае смонтирована
с подхватом на вершине антенны; А$— телевизионная,
антенна для одного или нескольких каналов в диа-
пазоне очень высоких частот (диапазон Ш); А3 — ра-
диовещательная приемная антенна и А^—антенная
эещетка с вертикальной поляризацией для . телеви-
зионного. канала в нижнем диапазоне очень высоких
хастот (диапазон I), Элемент В на рис. 5.25 пред-
зси
Глава б
Рис. 5.24. Элементы соединения или развязывания антенн, а —
распределитель на два абонента (с развязкой), частично экрани-
рованный; б — экранированный антенный распределитель для диа-
пазонов очень высоких частот н УЙЧ с универсальным штеп-
сельным соединением; в — экранированный канальный распреде-
литель ВШ с системой универсального штепсельного соединения;
е — экранированный направленный ответвитель BIV/V.
ставляет собой многоканальный антенный разветви-
тель, кабель С служит в качестве антенного от-
вода.
Многоканальный антенный разветвитель В лучше
всего устанавливать на мачте или, вблизи мачты
[(можно на чердаке) в хорошо доступном месте 'на
случай возможного ремонта. Отдельные антенны ’про-
веряют в пространстве, направляя Их1 на соответ-
ствующую передающую станцию, чтобы обеспечить
оптимальный прием от каждой станции.
Антенные решетки
301
Рис. 5.25. Антенная решетка нз четырех антенн (Aj—А4) для
различных каналов иля диапазонов; антенны смонтированы на
общей, мачте и через многолинейный распределитель (В) под<
ключены к общему антенному отроду (одвеание см. в тексте)ч
302
Глава t>
Минимальные расстояния между отдельными ан<
теинами выбирают таким образом, чтобы по верти-
кали они были не меньше Х/2 рабочей длины волны
ближайшей нижележащей антенны. Здесь также мож-
но ориентироваться на длину диполя этой антенну.
Таким путем получают минимальные расстояния,
указанные на рис. 5.25, Они ни в коем случае не
должны быть меньше, так как в противном случае
антенны будут сильно влиять друг на друга. Увели-
чение же расстояний между антеннами всегда ведет
к лучшим результатам, .
Группа антенных решеток, показанная на рис. 5.25,
отвечает всем требованиям в части уверенного при-
ема. Такую группу антенных решеток, как уже гово-
рилось, можно рассчитать и добиться с ее помощью
оптимальных результатов приема. В антенной тех-
нике известны и так называемые комбинированные
антенны для приема нескольких каналов или диапа-
зонов от различных передающих станций. Однако
такие варианты исполнения антенн представляют со-
бой конструктивные решения, удовлетворяющие да-
леко не всем требованиям приема, в большинстве
случаев приходится мириться с определенными ком-
промиссами в отношении эффективности антенны.
Поэтому комбинированные антенны такого типа в
книге не рассматриваются. Группы антенных реше-
ток, о которых говорилось выше, дают лучшие ре-
зультаты, причем для сравнительно больших групп
универсальность достигается более простыми сред-
ствами (поэтому такое антенное устройство дешевле
других) по сравнению, например, с известной уни-
версальной многодиапазонной антенной.
5.3. Антенны и антенные решетки
с усилителями (электронные антенны)
5.3.1. Усиление слабых сигналов
и компенсация затухания
Часто говорят о так называемых электронных или
активных антеннах. Обычно под этим понимают нор-
мальную антенну, оборудованную в точке подклю-
Антенные решетки
303
Рис. 6.26. Мачтовый (неэкранироваияый) усилитель и сетевой
блок.
чения малошумящим усилителем. В большинстве
случаев используют высокоэффективную антенну со
сравнительно большим числом элементов (в диа-
пазонах очень высоких частот возможно иногда при-
менение антенн с малым числом элементов) и усили-
телем, непосредственно связанным с точкой подклю-
чения антенны (рис. 5.26). Такая комбинация функ-
циональных групп (антенны и усилителя) стала
возможной благодаря развитию транзисторной тех-
ники. Хорошие свойства транзисторов с точки зрения
шумов и высокого усиления при подключении усиЯц-
геля непосредственно к антенне дают оптимальное
этношение сигнал/шум по мощности и, следовательно,
способствуют улучшению качества приема. Повыше-
ние затухания в проводах и кабелях, а также в Дру-
гих элементах, например в симметрирующих звеньях
д разделительных фильтрах, снижает уровень сигнала
в приемнике, особенно на высоких частотах. На прак-
гике, однако, это дополнительное затухание можно
«шпенсировать, если усилить полезный сигнал с ма-
лыми шумами непосредственно на антенне. Самостоя-
гелцное изготовление усилителей в рамках этой книги
юдробно не поясняется; соответствующие руковод-
ства по их изготовлению можно найти в специальной
штературе (особенно в журналах по радиотехнике).
Простейшим решением и здесь является исполь-
Ювание промышленного усилителя. В продаже име-
ется одно- или многокаскадные транзисторные уси-
лители (рис. 5,27) самого различного назначения.
304
Глава 5
Рис. 5.27. Элементы полностью экраниро-
ванной уияверсальной системы усилителей
со штепсельными соединениями, а — пред
верительный усилитель; б — дна) зонныг
усилитель; в — многодиапазонный усили-
тель с непосредственно подключенным се-
тевым блоком; « — дополнительный уси-
литель.
В частности, для ультравысокочастотного диапазона
и при большой длине антенных фидеров весьма ре-
комендуются многокаскадные усилители. t т
В настоящее время имеется тенденция исполь-
зовать наряду с антенными решетками также уст-
ройства из одиночных антенн с одним или несколь-
кими усилителями, так как они гарантируют значи-
тельное повышение качества приема. В этой связи
следует дать несколько рекомендаций по правильно-
му применению усилителей. В конечном счете они
иослужат как вспомагательное средство при изуче-
нии промышленного ассортимента с учетом техни-
чески^ характеристик усилителей.
Антенные решетки
305
Следует различать так называемые предваритель-
ные (в большинстве случаев однокаскадные) усили-
тели и многокаскадные, обеспечивающие большое
выходное напряжение (выходную мощность). По-
следние получили название предоконечных усилите-
лей (англ.: booster). Предварительные усилители
имеют малые шумы (или низкий коэффициент шума),
следовательно, они пригодны в первую очередь для
усиления сравнительно слабых полезных сигналов
до оптимального уровня. Предварительные усилители
нужно монтировать как можно ближе к антенне.
Различают предварительные усилители, монтируемые
непосредственно в присоединительных разъемах ан-
тенн, в корпусе на мачте (внешний монтаж) и внутри
помещений (под крышей). При этом существуют
специальные и универсальные модели усилителей.
Понятно, что последние имеют более широкую об-
ласть применения и постепенно вытесняют первые.
Предварительные усилители целесообразно комбини-
ровать с многокаскадными. Имеется также проме-
жуточная категория усилителей, которая в опреде-
ленных пределах обладает свойствами и тех, и дру-
гих. Четких границ нет, они зависят от конкретных
технических характеристик усилителей и их назна-
чения. Однако, как правило, усилители, предназна-
ченные для высоких выходных напряжений, в первую
очередь должны компенсировать затухание в эле-
ментах устройства, кабелях и распределителях и при
Этом, разумеется, повышать уровень принимаемого
сигнала:
Далее следует различать канальные и многодиа-
йазонные усилители. Канальные усилители в прин-
ципе оптимально удовлетворяют всем требованиям.
Но при большом числе программ требуется соответ-
ственно большое число усилителей. Обычно их
используют при сильно отличающихся по величине
сигналах передающих станций. Для полосных и много-
Циапазонных усилителей требуются сигналы прак-
гически одинаковой величины от различных одновре-
менно работающих передающих станций, так как
в противном случае (в зависимости от модуляции)
306
Глава В
один или несколько (сильных) сигналов передающих
станций накладывается на другие (более слабые)
сигналы (так называемая перекрестная модуляция).
Поэтому трудности возрастают с увеличением числа
одновременно передаваемых сигналов. Если от пере-*
дающих станций поступают сигналы различной ве-
личины, то целесообразно сначала предваритель-
но усилить слабые сигналы, т. е. довести их почти
до уровня сильных. Тогда максимальное выход-*
ное напряжение будет зависеть от параметров уси-
лителя и от числа работающих передающих
станций.
Различные типы усилителей можно устанавливать
по отдельности и соединять их проводами (макси-
мальной длины) или монтировать в непосредственной
близости друг к другу (комбинированно). Слишком
большое усиление иметь, однако, нецелесообразно,
так как (особенно при отсутствии экранирования)
из-за обратной связи может возникнуть самовозбуж*
дение и, следовательно, значительные помехи от соб-
ственного и посторонних устройств.
... Полное экранирование в настоящее время приме-
няется лишь в исключительных случаях для повы-
шения устойчивости к прямым и отраженным по-
мехам, т. е. для устранения как посторонних помех
в собственном устройстве, так и отраженных сигна-
лов посторонних устройств (отраженных помех). В не-
которых странах уже действуют соответствующие
рекомендации.
Напомним также, что для антенных усилителей
малых устройств существуют сетевые блоки, обес-
печивающие одновременное электропитание по коак-
сиальному кабелю. При решении специальных задач
подача электроэнергии может осуществляться также
извне (например, через так называемые разделитель-
ные фильтры постоянного тока). Это позволяет ин-
дивидуально подключать и отключать отдельные
усилители. Говоря об усилителях, следует отметить,
.что наилучшее отношение сигнал/помеха достигается
при использовании высокоэффективной антенны или
группы таких антенн (усилитель в этом случае луч-
Антенные решетки
807
me всего располагать в точке соединения антенн, на-
пример непосредственно у распределителя). В этом,
пожалуй, единственная возможность улучшения ка-
чества приема, особенно в районах со сложными
условиями, где даже современные предварительные
усилители, в которых в отношении шумов уже, до-
стигнут определенный предел, не могут компенсиро-
вать затухания сигналов. Согласно общему правилу
усиление следует повышать до тех пор, пока не бу-
дет достигнуто входное напряжение, необходимое для
оптимальной работы, приемных устройств (даже для
очень слабых передатчиков). Таким образом, с точ-
ки зрения приемной аппаратуры мы находимся й оп-
тимальной области. Далее, повышая усиление, ком-
пенсируют те недостатки приема, которые могут
возникнуть вследствие увеличения затухания в эле-
ментах и кабелях по мере их старения. Следова-
тельно, некоторое повышение усиления принесет
положительные результаты. Наряду с цветным теле-
видением недостаточность усиления проявляется так-
же при стереорадиовещательном приеме (помехи
возникают как при низком, так и при высоком вход-
ном напряжении).
Таким образом, с помощью усилительной техники
можно радикально улучшить качество приема, об-
служивая на высоком уровне даже нескольких
абонентов (примерно до восьми абонентов, связан-
ных между собой преобразовательными развязанны-
ми распределителями с малыми потерями, а при
большем числе абонентов — коллективными антен-
ными устройствами). Следовательно, усилительная
техника создает преимущества как для высокоэффек-
тивных одиночных антенн, так и для систем кабель-
ного телевидения с почти неограниченными протя-
женностью и числом абонентов. Правда, для таких
систем требуются специальные функционные эле-
менты ^(активные и пассивные). Эта техника уже
сегодня стала самостоятельной областью, недоступ-
ной для любителей, не имеющих соответствующих
специальных знаний.
308
Глава 5
5.3.2. Усилители для развязки антенн
и для использования их в качестве
электронных переключателей
Чтобы устранить взаимное влияние различных ан-
тенн (разд. 5.2), они обычно объединяются в группы
посредством разделительных фильтров. Развязка до-
стигается также и за счет установки на каждой
антенне предварительного усилителя. (Избиратель-
ность здесь определяется полосой пропускания.) Есте-
ственно, при использовании канальных усилителей
развязка наиболее эффективна. Для соединения пред-
варительных усилителей между собой целесообразно
применять распределители (на 2, 4 абонента) с ма-
лыми потерями, чтобы затуханием в распредели*
телях в большинстве случаев можно было пре-
небречь.
Следует заметить, что потери за счет распреде-
лителя (3 дБ при делении на два плеча и 6 дБ при
делении на четыре плеча) ' можно исключить, если
обеспечены, следующие условия:
равенство напряжений,
равенство частот,
синфазность.
При использований распределителей для соеди-
нения широкополосных усилителей одинакового диа*
пазона происходит суммирование мощности шумов,
т. е., например, ухудшение отношения сигнал/помеха
для двух усилителей на 3 дБ. У широкополосных,
усйлителей этот недостаток устраняется раздельной,
подачей питания на предварительные усилители
^разделение достигается за счет установки. фильтра,
постоянного тока в коаксиальном кабеле). При этом
одновременно обеспечивается и полная развязка (до-
полнительное достоинство канальных усилителей)*
Следовательно, помехи, идущие от неиспользуемых,
в данный момент антенн, можно просто отключить,
а при включении всех предварительных усилителей
имеется возможность выбора одной из программ*
Особенные преимущества такой техники проявляются
прй ультракоротковолновом стереорадновещательном^
Антенные решетки
309
Рис. 5.28. Схема ультракоротковолновой антенны для приема с
Четырех направлений.
приеме, основанном на схемах, рассмотренных; в
разд. 5.1:2 и 5.2.
Примером может служить ультракоротковолновое
рнтенное устройство, в котором четыре антенны рас-
положены на мачте в четырех направлениях. Если
эти антенны оборудовать переключаемыми предвари-
тельными усилителями, соединенными развязанными
распределителями (на 4 абонента), то за счет их.
коммутации обеспечивается последовательный пово-
рот диаграммы направленности на 360°. Естественно,
это антенное устройство можно модифицировать.
В экстремальном случае , можно : использовать опти-.
мальпые свойства одиночной антенны с предвари-,
тельным усилителем.. Одиночные антенны
(рис. 5.28) не обязательно должны быть .бдинако-'
выми, если нет необходимости: иметь симметричные.
Диаграммы направленности. Их также, .Рбязцтел^-,
зю
Глава 5
но монтировать на одинаковой высоте. Предвари-
тельные усилители можно установить на каждом
диполе, в корпусе мачты или под крышей. Длина
соединительных линий между антеннами и распреде-
лителем при объединении антенн в группу может
быть произвольной. Если усилители не монтируются
непосредственно на антеннах, то необходимо исполь-
зовать толстые коаксиальные кабели с малым за-
туханием и хорошим экранирующим свойством (вы-
сокая плотность наружной оплетки, фольга со сфаль-
цованным или продольно сваренным швом). Для
простоты на рис. 5.28 не показаны предварительные
усилители, проводной монтаж и распределитель.
В таком устройстве направленные свойства одиноч-
ных антенн в вертикальной плоскости сохраняются
также и при различных положениях переключателя.
5.4. Схемы компенсации в антеннах
для подавления помех
Различного рода помехи серьезно искажают телеви-
зионное изображение. К таким помехам относятся
так называемые «муар» на экране телевизора, «штор-
ки^ или размытость контуров и появление свистящих
тонов, вызывающих искажения звукопередачи или
даже ведущих к неразборчивости речи. На экране
может наблюдаться второе изображение.
Помимо этого на экране могут появиться иска-
жения в цветопередаче. Различные причины, напри-
мер мешающее излучение передающих устройств ц
преобразователей частоты, усилителей колебаний й
других узлов приемника, создают помехи телеви-
зионному приему. Их могут создавать и другие пе-
редатчики, излучающие для тех же приемных кана-
лов (помехи одного канала), причем даже слабые
передатчики собственного канала могут оказывать
сильное мешающее действие. Помехи высокого уров-
ня могут возникать и от передатчиков, излучающих
в соседних каналах или в каналах других стандар-
тов. Помехи, создаваемые первыми из названных
источников, не обладают частотной, фазовой нам-
Антенные решетки
311
плитудной стабильностью, в то время как названные
затем помехи от «чужих» передатчиков обладают
достаточно высокой стабильностью. Помехи, частота
которых находится за границами приемного канала,
часто могут быть ослаблены или устранены фильт-
рами и заграждающими контурами. Для этого при-
емная аппаратура должна обладать высокой селек-
тивностью. В диапазонах метровых и дециметровых
волн достижимая добротность таких селекционных
устройств не настолько велика, чтобы можно было
в общем случае осуществить ослабление или подав-
ление помех, частота которых лежит внутри прием-
ного канала (без того, чтобы не ослаблять полезный
сигнал).
Имеется еще одна, хотя и ограниченная, возмож-
ность (правда, очень дорогая) подавить близкие по
частоте помехи — это применить так называемый
избирательный видеофильтр, используя, например,
идеи, связанные с обработкой сигнала. Во всех тех
случаях, в которых обычные средства частотной
селекции оказываются неприменимы, заметные ре-
зультаты можно получить лишь только за счет ис-
пользования главного свойства антенны —ее направ-
ленного действия, причем заметный успех дости-
гается и тогда, когда частоты полезного сигнала и
помехи близки или даже совпадают. Использование
этого главного свойства антенны — ее направленного
действия, особенно ориентировка положения нулей
диаграммы направленности антенны в направлении
одной или нескольких помех, часто приводит к устра-
нению или ослаблению действия мешающих сигналов.
В этом смысле наиболее эффективен способ, при
котором нули, связанные с антенной линейкой, ориен-
тируются в направлениях прихода помех. Проблема
здесь, однако, состоит в том, что мешающий сигнал,
так же как и полезный, будет отражаться от окру-
жающих предметов й таким образом приходить на ан-
тенну различными путями.
Наконец, имеется еще одна возможность ослабить
энергию мешающего сигнала ( напряжение). В этом
случае подавление осуществляется в линии передачи,
связывающей антенну с приемником, или при даль.
312
Глава 5
нейшей обработке сигнала в приемном устройстве.
Для этого вводится компенсирующее напряжение,
форма и амплитуда которого точно совпадает с фор-
мой и амплитудой мешающего сигнала, а фаза
противоположна фазе мешающего сигнала (сдвиг
по фазе на 180° или на Х/2). В результате происхо-
дит полное подавление мешающего сигнала, а полез-
ный сигнал остается без изменений. При этом подав-
ляются или ослабляются те помехи, частота которых
стабильна во времени. Такое подавление мешающего
сигнала осуществляется с помощью так называемых
компенсационных антенных систем, принцип дей-
ствия которых поясняется на рис. 5.29.
В состав антенной системы входит приемная ан-
тенна ЕА для приема полезного сигнала от выбран-
ного передатчика; она имеет требуемое усиление и
соответствующую направленность. Обд параметра
должны быть наилучшими. Приемную антенну по
возможности следует выполнять в виде антенной
решетки, при этом нули диаграммы направленности
должны быть ориентированы на мешающие пере-
датчики.
Чтобы сформировать компенсирующий сигнал, не-
обходимо иметь вторую антенну, так называемую
компенсационную антенну КА. Она также должна
иметь по возможности хорошую 'направленность и
принимать только мешающий си/пал, приходящий
с направления прихода помехи. Для .этого она долж-
на быть примерно такой же, как' и приемная антенна
ЕА. В крайнем случае, если могут возникать силь-
ные отражения, то ее следует’ выполнить в виде
антенной решетки. Для примера (на рис. 5.29 пока-
зана ориентация антенн в горизонтальной плоскости
'(она требуется для организаций: ‘ сйстёмьТ компен-
сации) и расположение соответствующих диаграмм
йаправленности. На практике направления прихода
мешающих сигналов могут составлять с направлен
йием прихода полезного сигнала любые углы, за
исключением сектора углов, охватываемого главны»)
Лепестком- приемной антенной системы; При. этом
создаются широкие возможности; для компенсация
меШаЮщиХ -сигналов. Приемная' антенна ЕА н екоим
Антенные решетки
313;
Рис. 5.29. Антенная система с компенсацией мешающих сигналов,
иенсационная антенна КА должны быть соединена
между собой так, чтобы не возникала обратная ре-
акция. Это можно сделать с помощью развязанных
(не дающих-обратной реакции) делителей А (делит
тели на . 2 положения). При объединении различных
сигналов; (полезного и мешающего), вносится, в часТт
носта, в канал; полезного .сигнала переходное: ва-т
814
Глава .5
тухание примерно в 3,5 дБ, что приводит к соот-
ветственному ухудшению величины отношения сиг-
нал/шум. Чтобы этого избежать в каналы полезного
и мешающего сигналов вводят предусилители Ее и
Ек- Для повышения стабильности работы вслед
за делителем в общий канал включают еще один
усилитель Vn.
Требуемая величина компенсационной компонен-
ты, поступающей от компенсационной антенны, уста-
навливается с помощью калиброванного аттенюа-
тора D в пределах от 0 до 20 дБ. Если затухание
превышает 15 дБ, то следует использовать каскадное
соединение двух аттенюаторов или включить в цепь
соответствующий фиксированный аттенюатор с тем,
чтобы была возможность стабильной регулировки.
Для обеспечения противофазности сигнала, посту-
пающего от компенсационной антенны, проще всего
использовать сдвиг этой антенны, подобрав его’ дли-
ну в расчете на самую короткую длину волны.
Длину этого сдвига можно сократить на Х/2, если
изменить полярность выходных зажимов компенса-
ционной антенны.
Чтобы исключить перекрестные связи между ка-
налами через излучение, необходимо тщательно эк-
ранировать тракт каждого канала, для чего следует
использовать соответствующий коаксиальный кабель!
Для оценки величины требуемого затухания dK
служит следующее соотношение:
= Gr — Ge + dvE — dvK + Кк — Ее + (b ДБ),
где
du — средняя величина затухания калиброванного
аттенюатора;
GK — усиление компенсационной антенны КА;
Ge — усиление приемной антенны ЕА;
^уе — дополнительное затухание в цепи приемной ан-
тенны ЕА;
dvK — дополнительное затухание в цепи компенса-
ционной антенны КА,
Vk — усиление в цепи компенсационной антенны КА,
Ve — усиление в цепи приемной антенны ЕА,
Антенные решетки
315
da — затухание, определяемое с помощью горизон-
тальной диаграммы направленности в направ-
лении на источник помехи (относительно мак-
симума главного лепестка).
На практике часто одинаковые параметры цепей
компенсационной и приемной антенн (коэффициент
усиления предусилителей, вносимое затухание, уси-
ление антенн) имеют одинаковые значения. В про-
стейшем случае оказывается, что
d^ = da (в дБ).
Предварительная оценка величины устанавливаемого
затухания позволяет без последующей подстройки
получить оптимальное выравнивание характеристик
каналов. На практике при наличии измерительного
прибора можно достаточно точно оценить уровень
мешающего сигнала. Для этого направляют прием-
ную антенну на передатчик полезного сигнала и из-
меряют уровень этого сигнала. Затем приемную
антенну ЕА поворачивают от главного направления
Fja угол, в точности равный углу, на который направ-
ление на источник помехи отстоит от главного на-
правления, но в противоположную сторону (так, что-
бы., направление на источник помехи не оказалось
д главном лепестке!). Вновь измеряют уровень по-
лезного сигнала. Разница между двумя измеренными
.значениями (в дБ) и равна искомой величине da.
5Это значение можно использовать в дальнейшем.
! Усилители схемы должны быть, по возможности,
[одинаковыми и находиться в одинаковых темпера-
турных условиях, Электропитание этих усилителей
[необходимо стабилизировать (чтобы не возникало
[различия в коэффициентах усиления!). Антенны ЕА
[и КА должны быть жестко смонтированы так, чтобы
Исключить, какие-либо колебания из-за ветра! Это
рребует также жесткого закрепления кабеля. На-
стройка схемы компенсации ведется по качеству
Изображения путем регулировки затухания аттенюа-
Ьора, и сдвига компенсационной антенны в направ-
иёнии на источник помех, а также .путем изменения
полярности симметрирующего устройства (безраз-
816 Глава 5
лично в антенне ЕА или КА). Если в процессе на-
стройки мешающее действие возрастает до макси-
мума, то это означает, что фазы полезного и ме-
шающего сигналов одинаковы. В этом случае нужно
сдвинуть антенну дальше примерно на Z/2 или по-
менять полярность на входе симметрирующего уст-
ройства. Чтобы достичь оптимального состояния при
настройке, требуется проявить достаточно терпения
и повторить процесс настройки несколько раз.
В, принципе можно рассчитать место расположения
компенсационной антенны, но на самом деле это
сделать не удается, так как фазовые диаграммы ан-
тенн ЕА и КА неизвестны, а измерение их требует
большого труда. Цель достигается быстрее методом
проб.
Оставшиеся помехи или появившиеся со временем
вновь можно связать с влиянием местных предметов
или погодными условиями, а также уходами часто-
ты. Для их ослабления требуется вновь провести ре-
гулировку системы.
Рассмотренный выше способ регулировки можно
в принципе распространить на случай компенсации
нескольких мешающих сигналов, приходящих с раз-
личных /направлений. Разумеется, в этом случае
провести регулировку гораздо труднее, хотя в прин-
ципе и возможно!
6. КАБЕЛИ И ФИДЕРЫ
6.1. Виды и свойства кабелей и фидеров
На рис. 6.1 схематически показана антенна Я, кото-
рая кабелем (или фидером) С соединена е прием-
ником Е. В точке подключения антенна имеет соот-
ветствующее входное сопротивление Ra (внутреннее
Рис. 6.1. Передача енергйи от ан-
тенны А по линии С к приемни-
ку Е.
сопротивление). Приемники имеют входное сопротив-
ление Re. Согласно закону согласования максималь-
ная передача энергии между генератором (в данном
случае приемной антенной) и потребителем (прием-
ником) достигается в том случае, если выполняется
условие Ra = Re. Следовательно, наилучшее каче-
ство приема имеет место только при непосредствен-
ном подключении антенны к приемнику.
Однако сделать это практически невозможно из-
за некоторого пространственного удаления приемни-
ка и антенны друг от друга, поэтому для передачи
энергии требуется соответствующая линия. Но, не-
смотря на это, условие согласования должно быть
выполнено. Это достигается за счет того, что в по-
добных устройствах используются фидеры или кабе-
ли с соответствующим волновым сопротивлением Z^.
318
Глава 6
Волновое сопротивление соединяющего фидера долж-
но иметь такую же величину, как сопротивление ан-
тенны или входное сопротивление приемника.
Следовательно, необходимо, чтобы выполнялось
условие
Ra — ZK — Re-
В этом случае при соединении антенны и приемника
фидером или кабелем обеспечивается максимальная
передача энергии от антенны к приемнику. Волновое
сопротивление ZK таких линий оценивается не как
обычное (омическое) сопротивление, а является ве-
личиной, зависящей от конструкции кабеля. Волно-
вое сопротивление ZK нельзя измерить с помощью
обычных измерительных приборов (омметров). Как
правило, симметричные фидеры или кабели имеют
относительно высокое волновое сопротивление, а не-
симметричные (коаксиальные) кабели — относитель-
но низкое.
Упомянутое выше условие согласования должно
выполняться во всем антенном устройстве, т. е. во
всех его элементах. Если с помощью различных эле-
ментов достичь такого выполнения невозможно, то
в точках соединения должны быть приняты соответ-
ствующие меры по согласованию. В процессе согла-
сования могут возникнуть очень большие отклонения
и тогда результат приема заметно ухудшится.
Существует множество вариантов исполнения ан-
тенных фидеров или кабелей. Самостоятельно изго-
товить такой фидер, как правило, невозможно, за
одним исключением — речь идет о двухпроводной
линии (рис. 6.2,а). В продажу поступает большое
число различных кабелей. Ниже приводятся сведения
о существующих видах кабелей (фидеров) и об цх
специфических свойствах. В принципе различают
I) симметричные фидеры (рис. 6.2),
2) несимметричные или коаксиальные кабели
(рис. 6.3).
На рис. 6,2, а, показана двухпроводная линия,
которую можно изготовить самостоятельно, Интервал
значений, волнового сопротивления ZK этой линии
может быть достаточно широким. Целесообразно
Кабели и фидеры
319
Рис. 6.2. Симметричные линии, а — двухпроводная линия с изо-
ляторами 2; б — промышленный двухжильный провод, напри-
мер с полиэтиленовой изоляцией (ленточный, плоский); в — двух-
жильный провод с воздушным пространством между проводника-
ми (шланговый провод); г — двухжильный провод с пенопласто-
вой изоляцией; д — экранированный двухжильный провод, Объ-
яснение обозначений см. в тексте.
рассчитывать линию на обычные значения волнового
сопротивления от 240 до 300 Ом. Оно зависит исклю-
чительно от размеров линии, а точнее от отношения
расстояния между двумя проводниками к их диа-
метру, т. е. от AID.
Для практических расчетов можно пользоваться
диаграммой на рис. 6.4. Диаметр проводника D на
практике выбирают примерно равным 2 мм, однако
вполне возможны и другие значения. В соответствии
с Заданным волновым сопротйвлбнием определяют
320
Глава 6
Рис. 6.3. Несимметричные
J (коаксиальные) кабели, а —
* коаксиальный кабель с пол-
ной изоляцией (сплошным
диэлектриком) и наружным
проводником в виде оплет-
ки; б — коаксиальный ка-
бель с несплошным диэлек-
триком (продольные воздуш-
ные пустоты); в — коак-
сиальный кабель с пено-
пластовым диэлектриком
(тонкие поры, заполненные
воздухом или газом); г—•
коаксиальный кабель с пено-
пластовым диэлектриком и
закрытым наружным про-
водником из металлической
фольги. Объяснение обозна-
чений см, в тексте.
РИс'.'6.4.” Диаграмма дли рас-
чета симметричных двухпровод-
ных линий с преимущественно
воздушной изоляцией.. Кон-
струкция линии показана на
рис. 6.2, а. В соответствии с
необходимым волновым со-
противлением Z по этой диа-
грамме определяют отношение
А/D (в одной системе разме-
ров); D в большинстве случаев
выбирается произвольно, так
что с помощью диаграммы на-
ходят расстояние А.
Кабели и фидеры
321
необходимое расстояние А между проводниками.
В качестве проводников лучше всего использовать
медную проволоку 1 с лаковым покрытием, а между
проводниками с помощью изоляторов 2 устанавли-
вают расстояние А (рис. 6.2,о). Изоляторы изготав-
ливают из полистирола в виде дисков или колодок,
так как потери в этом случае будут наименьшими.
Расстояние между изоляторами выбирают по воз-
можности большим; оно зависит в значительной сте-
пени от расстояния А между проводниками. Однако
во всех случаях необходимо избегать перекручивания
фидера в процессе эксплуатации, чтобы в точках пе-
ресечения проводников не возникли короткие замы-
кания. Такой фидер можно использовать во всем
диапазоне очень высоких частот. В ультравысоко-
частотном диапазоне его применять не рекомен-
дуется, так как в этом диапазоне сильно возрастает
затухание волн, что при определенных условиях
влияет на качество приема. Ниже приводится опи-
сание фидеров и кабелей промышленного изготов-
ления.
На рис. 6.2, б показана промышленная двухпро-
водная линия, эквивалентная линии на рис. 6.2, о.
Чтобы увеличить гибкость такой линии, проводники 1
изготавливаются из медных жил, иногда посеребрен-
ных (что дает преимущества на высоких частотах).
Правильное расстояние между проводниками уста-
навливают посредством перегородки 3. Этим и опре-
деляются основные свойства такого (ленточного)
провода.
В хороших фидерах перегородка выполнена из
полиэтилена; фидеры с перегородкой из поливинил-
хлорида устарели, их свойства значительно хуже.
Фидеры с перегородкой наиболее дешевы. Один из
них показан на рис. 6.2, б; он отличается наихудшими
электрическими характеристиками (при длительной
эксплуатации). Его свойства в значительной степени
зависят от атмосферных воздействий. Затухание в та-
кой линии особенно под влиянием влаги, загрязнений,
инея и оледенения настолько велико, что прием во-
обще становится сомнительным. Имеется и ряд дру-
гих недостатков, которые будут подробнее рассмот-
И Э. Шпиидлер
322
Глава 6
рены в разделе о прокладке и монтаже фидеров и
кабелей. Поэтому фидеры такого типа следует ис*
пользовать только в нижней части диапазона очень
высоких частот (включая радиовещательный диапа-
зон) при невысоких требованиях к приему. Но и в
этих случаях всю линию необходимо заменять при*
мерно через 2 года, так как в противном случае ка-
чество приема существенно ухудшается.
Улучшение свойств фидера по сравнению с сим*
метричным ленточным проводом достигается путем
использования симметричного шлангового провода,
показанного на рис. 6.2, в. Механическая устойчи-
вость такого провода лучше, чем ленточного, он
меньше подвержен атмосферным воздействиям, од*
нако они все же заметно влияют на него. Поэтому
такой провод используют, когда необходимо при
сравнительно небольших затратах обеспечить лучшие
свойства линии, чем это имеет место с ленточным
проводом. Область применения симметричного шлан-
гового провода та же, что и у ленточного. При его
монтаже необходимо обеспечить хорошую гермети-
зацию в точке подключения вне помещения, так как
его электрические свойства ухудшаются со временем
весьма значительно. При стоке воды такой провод
может стать «водопроводом».
Усовершенствованным вариантом шлангового про*
вода является провод в оболочке из пенопласта
(рис. 6.2,г). Пустое пространство шлангового прово-
да заполняют пенопластом (пенополиэтиленом). Это
позволяет на длительный период сохранить электри-
ческие свойства провода и улучшить его механиче-
скую устойчивость. В отдельных случаях такие про-
вода могут использоваться не только в диапазоне
эчень высоких частот, но и в диапазоне УВЧ, если
имеется достаточное напряжение в антенне. Наилуч-
лим вариантом исполнения симметричной двухпро-
водной линии является провод в оболочке из пено-
пласта с дополнительным экранированием (рис. 6.2, д).
Этот провод отвечает самым высоким требованиям,
причем прокладывать его так же легко, как и коак-
сиальные кабели. Дополнительные помехи и шумы
почти полностью исключаются защитным экраном 7
Кабели и фидеры
323
'(рис. 6.2,5). Этот экран может представлять собой
оплетку из медной проволоки. Еще лучше выполнять
экран из металлической фольги. Из-за трудности
изготовления и сложной конструкции такой провод
сравнительно дорог.
Если необходимо использовать в антенном уст-
ройстве симметричные провода, то следует опреде-
лить, какого типа провода наиболее полно отвечают
предъявляемым требованиям. Симметричные прово-
да, показанные на рис. 6.2, поступают в продажу
с волновым сопротивлением от 240 до 300 Ом. Более
дорогие провода в большинстве случаев имеют и луч-
шее качество.
На рис. 6.3 представлены различные типы несим-
метричных (коаксиальных) кабелей. Принцип их
конструкции изображен на рис. 6.3, а. Такой кабель,
как правило, имеет массивный внутренний провод-
ник 1 (из меди). Проводник помещен в диэлектрик 2
(изоляция из высококачественной пластмассы), по-
верх которого расположен внешний проводник 3 (в
большинстве случаев оплетка из медной проволоки).
Внешний проводник заключен в оболочку 4, защи-
щающую кабель от внешних (механических и атмо-
сферных) воздействий. Эта наружная защитная обо-
лочка, как правило, выполнена из поливинилхлорида,
иногда из полиэтилена. Кроме того, существуют ка-
бели, имеющие дополнительные защитные оболочки
(оплетку из стальной проволоки и защитные слои
из пластмассы). Они применяются, когда к линии
предъявляются очень высокие требования. Однако
цля приемных антенн чаще применяются кабели,
имеющие конструкцию, изображенную на рис. 6.3,
гак как они удовлетворяют всем механическим тре-
бованиям.
В простейшем случае диэлектрик 2 (рис. 6.3, а)
представляет собой монолитную изоляцию. В совре-
менных кабелях диэлектрик выполнен с пустотами,
тго улучшает электрические свойства кабеля (зна-
штельно меньше затухание, лучше качество приема).
В этой связи следует упомянуть кабели с распреде-
ленными в диэлектрике продольными пустотами
(рис. 6.3,6). Кабели такой конструкции также долж-
11*
324
Глава б
ны быть хорошо герметизированы подобно шланго-
вому проводу, показанному на рис. 6.2, в, так как
в противном случае кабель утрачивает свои хорошие
свойства.
Другие конструкции кабелей (рис. 6.3, в) имеют
пенопластовый (пенополиэтиленовый) диэлектрик. Та-
кая конструкция значительно улучшает свойства ка-
беля. Особыми достоинствами обладает конструкция
кабеля с высококачественным пенопластовым ди-
электриком 2 и внешним проводником 3 из металли-
ческой фольги (рис. 6.3, г) с продольно сфальцован-
ным соединением или продольным сварным швом.
Это лучший коаксиальный кабель, отвечающий всем
требованиям при использовании в антенных устрой-
ствах. Его свойства сравнимы со свойствами симмет-
ричного экранированного фидера, показанного на
рис. 6.2, д.
Коаксиальные кабели можно безусловно рекомен-
довать для применения во всех случаях, так как они
невосприимчивы к атмосферным воздействиям и име-
ют большой срок службы.
Благодаря специальной конструкции коаксиаль-
ных кабелей, в частности исполнению внешнего про-
водника, кабели очень хорошо экранированы. Поме-
хи, поступающие непосредственно на антенный отвод
.^(например, создаваемые системой зажигания авто-
машин), почти незаметны при использовании коак-
сиального кабеля, т. е. приемник может работать
практически без помех. Коаксиальные кабели под-
вергаются помехам почти так же мало, как и сим-
метричные фидеры (рис. 6.2, д). Это связано с
Особенностью конструкции внешнего проводника.
В наибольшей степени (хотя фактически весьма не-
значительно) подвергаются помехам коаксиальные
кабели, у которых внешний проводник имеет малый
коэффициент заполнения металлом (сравнительно
редкая оплетка с большими расстояниями между
отдельными проволоками). Наиболее эффективным
экранирующим действием обладает коаксиальный
кабель, показанный на рис. 6.3, г, с внешним провод-
ником из металлической фольги (особенно в вариан?
те исполнения с продольным сварным швом).
Кабели и фидеры
325
Совершенно необходимы коаксиальные кабели
в диапазонах очень высоких частот и УВЧ. Их до-
стоинства наиболее ярко проявляются при плохих
условиях приема, прежде всего в промышленных
районах и вблизи морских побережий. При использо-
вании коаксиальных кабелей всегда можно рассчи-
тывать на хорошее качество приема. То, что коак-
сиальные кабели на практике часто не используются
даже в диапазоне очень высоких частот, объясняется
почти исключительно их высокой стоимостью. Од-
нако при создании антенного устройства не следует
страшиться высоких затрат, так как благодаря боль-
шому сроку службы коаксиальных кабелей издержки
на приобретение их полностью окупаются. Симмет-
ричные линии часто приходится заменять, поэтому
с течением времени устройство, в котором использо-
ваны такие линии, становится дороже устройства
с коаксиальными кабелями. В антенной технике
в принципе можно использовать коаксиальные кабели
с монолитным внутренним проводником. Потери в та-
ком кабеле меньше, чем в многожильном коаксиаль-
ном кабеле.
Помимо принципиальных различий в конструкции
между коаксиальными кабелями имеются и другие
различия. Затухание в кабеле (и, следовательно,
потери энергии в антенне) непосредственно зависит
от его диаметра. Это относится ко всем типам ка-
белей. Поэтому при выборе коаксиального кабеля
.(если необходимо снизить до минимума потери) сле-
дует отдавать предпочтение кабелям наибольшего
диаметра. По соображениям простоты монтажа
иногда выбирают более тонкий кабель. Однако при
этом необходимо иметь в виду, что потери энергии
(особенно в диапазоне УВЧ) будут весьма велики,
что отразится на качестве приема. Пригодными с точ-
ки зрения механических размеров и электрических
характеристик являются кабели с диаметром наруж-
ной оболочки около 5—10 мм (см. рис. 6.3). Кроме
того, следует использовать лишь такие кабели, в ко-
торых много места занимает диэлектрик 2 с пусто-
тами (пористый материал, например пенопласт или
материал с большими пустотами, см. рис. 6.3,6—г).
326
Глава б
В этой связи следует напомнить, что затухание
в кабеле зависит от частоты, оно возрастает с повы-
шением частоты. Увеличение затухания у всех кабе-
лей примерно одинаково (поэтому значение имеет
абсолютная величина затухания). У симметричных
неэкранированных фидеров дополнительно происхо-
дит очень сильный рост затухания с повышением
частоты при различных атмосферных воздействиях.
Таким образом, применение коаксиальных кабелей
создает очевидные преимущества. Однако сразу воз-
никает вопрос о правильном согласовании. Кроме
того, необходимо симметрирование кабеля.
Диполи и дипольные антенны, как известно, пред-
ставляют собой симметрично возбуждаемые структу-
ры, коаксиальные же кабели являются несимметрич-
ными проводниками энергии. Однако существуют
симметрирующие преобразовательные звенья, которые
одновременно обеспечивают симметрирование и хоро-
шее согласование. Такие звенья при симметрирующем
действии имеют коэффициент трансформации сопро-
тивления 4:1.
Этот коэффициент имеет особое значение также в
связи со стандартизованными волновыми сопротивле-
ниями в симметричных и несимметричных системах.
Сопротивления в симметричных системах изменяются
от 240 до 300 Ом, в несимметричных — от 60 до 75 Ом,
причем соответствующие системы всегда связаны с ко-
эффициентом трансформации 4, т. е. с помощью ука-
занных симметрирующих преобразовательных звеньев
можно без проблем переходить от симметричных си-
стем к несимметричным, и наоборот. Приведем номи-
нальные сопротивления, соответствующие всем прак-
тически возможным случаям:
200/50 Ом,
240/60 Ом,
280/70 Ом,
300/75 Ом.
Коэффициент трансформации 4 : 1 обычных симметри-
рующих преобразовательных звеньев позволяет, таким
образом, выполнять все встречающиеся в практике со-
Кабели и фидеры
327
единения. Специалисты такие устройства называют
просто симметрирующими звеньями.
Существует большое число конструкций симметри-
рующих звеньев, на которых мы здесь подробно оста-
навливаться не будем. Самые различные варианты их
исполнения поступают в продажу.
Имеется, однако, очень простая возможность для
преобразования симметричного сопротивления 240—
Рис. 6.5. Обводная линия (петля)
длиной Х/2 для перехода от сим-
метричных соединений к несиммет-
ричным с трансформацией сопротив-
ления в отношении 4: 1 (240/60 или
300/75 Ом). Паяное соединение — в
точках А и А'.
240-300 Ом
60-75 Ом
300 Ом в несимметричное 60—75 Ом. Ее предостав-
ляет известная обходная петля с 1/2, принципиальное
устройство которой показано на рис. 6.5.
К симметричным присоединительным зажимам
f(240—300 Ом) подключают, как показано на рис. 6.5,
линию длиной 1/2 (1 — средняя рабочая длина вол-
ны). Эту линию можно выполнить из того же кабеля,
который используется для несимметричного антенного
отвода (коаксиальный кабель). Затем отвод (рис. 6.5)
крепят к точкам А внешнего проводника обводной ли-
нии В длиной 1К.
Внутренний проводник кабельного отвода С под-
ключают к одному зажиму симметричного контакта.
Электрические соединения целесообразно выполнять
паяными. Чтобы обеспечить бесперебойную работу ка-
беля в течение длительного срока, настоятельно необ-
ходимы хорошая герметизация и консервация кабеля
в соответствии с указаниями разд. 3.
328
Глава 6
Линия длиной л/2 имеет очень хорошие электри-
ческие свойства (хорошее симметрирование и очень
хорошее согласование); дополнительные потери в этом
ввене настолько малы, что ими можно пренебречь. Та-
кая система симметрирования нередко превосходит по
своим показателям обычные промышленные звенья
симметрирования, поэтому можно рекомендовать са-
мостоятельно изготавливать такие переходные звенья,
В дополнение заметим, что ширина диапазона по-
луволновой обводной линии относительно велика. Дли-
ну 1К рассчитывают для средней рабочей длины волны,
в простейшем случае — это средняя рабочая длина
волны в пределах одного канала. Хорошие широкопо-
лосные свойства позволяют использовать такую обвод-
ную линию и внутри целого диапазона. Так, вполне
возможно применять полуволновую обводную линию
на ультравысокочастотной многодиапазонной антенне
для всего телевизионного диапазона УВЧ; расчет вы-
полняют для средней длины волны этого диапазона.
При использовании обводной линии для группы кана-
лов расчет проводится для средней длины волны со-
ответствующей группы.
Таким же образом обводную линию длиной Z/2
можно, разумеется, использовать и для приемника,
если антенный отвод выполнен из коаксиального ка-
беля и приемник имеет симметричный вход. Длина Д
полуволновой обводной линии должна соответствовать
длине волны в кабеле. Все кабели имеют так называе-
мый коэффициент укорочения Ух, который необходимо
учитывать при расчетах. У коаксиальных кабелей с
полной изоляцией (например, как на рис. 6.3, а) коэф-
фициент укорочения V/c ~ 0,66. У кабелей с воздуш-
ными пустотами и пенопластовым заполнением (на-
пример, как на рис. 6.3, б—г) коэффициент укороче-
ния Ух « 0,77. Исходя из этих параметров, можно вы-
числить длину полуволновой обводной линии в соот-
ветствии с рис. 6.5:
1 _= 150 V
V к-
Подставляя вместо f значение средней частоты рабо-
чего диапазона в мегагерцах, получаем длину 1К об-
Кабели и фидеры
329
Рис. 6.6. Расчет длины 1К обводной линии с Z/2 для различных
случаев применения в зависимости от средней рабочей частоты
(частоты, каналы н т. д. для различных стандартов и случаев
применения см. на рис. 8.12 и 8.13). а — диапазон очень высоких
частот; б — диапазон УВЧ. Кривая 1—расчет кабелей в монолит-
ном диэлектрике (Кк ж 0,66); кривая 2—расчет кабелей с пу-
стотами и пенопластовым диэлектриком (VK (а 0,77).
водной линии в метрах. Для коэффициента укороче-
ния берем значение (указанное выше) в соответствии
с используемым кабелем.
Длину 1К целесообразно вычислять рассмотренным
простым способом. Проверить правильность вычис-
330
Глава 6
лений или примерно определить длину 1К можно также
с помощью рис. 6.6. Кривая 1 на рис. 6.6 соответствует
коэффициенту укорочения Кд ~ 0,66, а кривая 2 —
коэффициенту укорочения VK « 0,77.
Вариант практического исполнения и крепление по-
луволновой обводной линии на ультравысокочастотной
антенне показаны на рис. 4.95.
6.2. Монтаж различных антенных отводов
При монтаже антенных отводов снова обнаружи-
вается принципиальное различие между симметричны-
ми линиями и коаксиальными кабелями. Монтаж сим-
метричных линий весьма сложен. За исключением
экранированного фидера (рис. 6.2, д) они должны про-
кладываться на возможно большем расстоянии от
стен. Кроме того, очень сильные помехи возникают
при параллельной прокладке симметричных линий от-
носительно других линий (в том числе других антен-
ных кабелей) или мачт.
Во всех таких случаях происходит заметное повы-
шение затухания, и качество приема значительно ухуд-
шается. В этой связи необходимо обратить особое вни-
мание на то обстоятельство, что все без исключения
параметры, указываемые изготовителями, достигают-
ся лишь тогда, когда фидеры свободно натянуты и
вблизи них нет предметов, способных создавать по-
мехи. Следовательно, фактические параметры линий
в условиях эксплуатации оказываются хуже номи-
нальных. Поэтому все симметричные линии (за исклю-
чением показанной на рис. 6.2, д) целесообразно кре-
пить на длинных опорных изоляторах. На рис. 6.7
показаны различные типы поступающих в продажу
стандартных изоляторов. Они имеют различную длину
и рассчитаны на самые разные способы крепления.
Лучше всего выбирать изоляторы наибольшей длины,
однако в некоторых случаях приходится использовать
короткие.
Пример правильного монтажа симметричного лен-
точного провода (рис. 6.2, б) для радиовещательной
стереоантенны показан на рис. 5.6. Симметричные ли-
Кабели и фидеры
331
Рис. 6.7. Набор стандартных опорных изоляторов для проводов
и кабелей.
нии следует крепить на упомянутых опорных изолято-
рах через сравнительно короткие промежутки (около
50 см), чтобы обеспечить длительный срок службы
такого устройства. В противном случае они будут виб-
рировать на ветру (иметь «парусность») и по истече-
нии некоторого срока эксплуатации жилы в месте
крепления оголятся, причем снаружи это не будет за-
метно. Большие промежутки между изоляторами весь-
ма существенно ускоряют выход устройства из строя.
Ни в коем случае нельзя допускать контакта симме-
тричных линий с посторонними предметами, например
они не должны соприкасаться с крышей, полом или
стенами. Для проводки через водостоки и для огиба-
ния углов также необходимо использовать соответст*
вующие опорные изоляторы. Пример проводки линии
через водосточную трубу показан на рис. 6.8. Само*
стоятельное изготовление опорных изоляторов нецеле*
сообразно, хотя в принципе, разумеется, возможно.
Симметричные линии ни в коем случае не следует
прокладывать в трубах, например в защитных, в шлан-
гах или в стояках многоэтажных домов и т. д. Понят-
но, что симметричную линию также нельзя монтиро-
вать внутри антенной мачты. В таких случаях прием
332
Глава 6
Рис. 6.8. Стандарт*
ные опорные изоля-
торы для проводки
симметричных линий
и коаксиальных кабе-
лей через водостоки.
Рис. 6.9. Набор стандартных комнатных изоляторов для прово-
дов и кабелей.
часто вообще нельзя осуществить или по крайней мере
он будет сильно затруднен.
В жилых помещениях большие опорные изоляторы
выглядят неэстетично и поэтому не используются. В та-
ких помещениях применяются комнатные изоляторы,
Кабели и фидерь1
333
Рис. 6.10. Проводка кабеля в
месте под . ?лн t. ,.:.i
в здание.
Рис, 6.11. Соединение симмет-
ричных проводов (соединение
пайкой!).
позволяющие крепить провода на очень небольшом
расстоянии от стен, потолка или пола. Различные типы
комнатных изоляторов показаны на рис. 6.9. Однако
качество приема при этом по понятным причинам
ухудшается.
Симметричный экранированный провод (например,
такой, как на рис. 6.2, д) используют по иным сооб-
ражениям. Все, что говорится ниже относительно при-
менения коаксиальных кабелей (рис. 6.3), в равной
мере относится и к экранированным симметричным
линиям.
Рнс, 6.12. Элементы соединения коаксиальных кабелей.
334
Глава б
Таблица 6.1. Обзор важнейших типов и свойств стандартных кабелей
Тип кабеля
50-2-1
75-2-В
Диаметр внутреннего про- водника Диаметр диэлектрика 0,45 md 1.5 РЕ 0,27 md 1.5 РЕ 0,6 md 3,7 РЕ 1,1 ed 4,8 ячеистый РЕ
Диаметр наружного про- водника 2,0 G 2,0 G 4.4 G 5.1 Wd
Диаметр защитной обо- лочки 2,8 PVC 2,8 PVC 5,6 М 6,6 РЕ
Волновое сопротивление. Ом 50±4 75±5 75±3 75±5
Коэффициент укороче- ния 0,63 0,66 0,66 0,83
Сопротивление связи, мОм/м Затухание при 20 °C и 300 200 100 400
10 МГц, дБ/100 м 10 9,2 4,4 2,2
50 МГц, дБ/100 м 22 22 10 5,2
100 МГц, дБ/100 м 32 31 14 7,2
200 МГц, дБ/100 м 45 47 20 12
500 МГц, дБ/100 м 75 78 33 19
600 МГц, ДБ/100 м 83 89 36 22
800 МГц, дБ/100 м Наименьший радиус из- гиба для монтажа, мм S3 110 42 26
при />+5 °C 15 15 30 35
при f<4-5 °C 30 30 60 70
при подвижном монтаже 60 60 120
Примечания Провод связи; пре- образова- ния только для малой длины Провод связи; пре- образова- ния только для малой длины Присоедини, тельиый кабель небольшой длины для одиночных антенн и групп Кабель для приемных антеии с невы- сокими требо- ваниями; одиночные антенны
Условные обозначения
md — многожильный; ed— одножильный; РЕ—полиэтилен; PVC—поливинилхло-
рид; G — оплетка; М—смесь из пластмасс; Wd—волнистая проволока; WR—го-
фрированная трубка, продол ьносваренная; F—алюминиевая^фольга с замыкаю-
щими проволоками; В—медная лента с продольной фальцовкой.
Прокладка коаксиальных кабелей не представляет
никаких затруднений. Для них можно использовать те
же опорные изоляторы (рис. 6.7 и 6.8) и те же ком-
натные изоляторы (рис. 6.9), что и для симметричных
линий или просто крепить их к соответствующим де-
талям антенны( стреле, мачте), причем какого-либо
ухудшения приема не происходит. Для крепления
коаксиальных кабелей применяют пластмассовые
или металлические хомуты, проволоку, пластмассовую
Кабели и фидеры
335
75-5-В 75-5-С 75-7-8 75-7-G 75-7-Е
1,1 ed 1,1 ed 1,1 ed 1,2 ed 1,4 ed
4,8ячеистый РЕ 4,8 ячеистый РЕ 7,25 РЕ 6,3 РЕ 7,25 ячеистый РЕ/РЕ
S,5 G » 5,3 F 8,1 G 8,3 WR 7,6 В
6,9 РЕ ~6,8 РЕ 10,3 РЕ 11,8 РЕ 10,3 РЕ
75 ±5 75±3 75±3 75±3 75±3
0,83 0,83 0,66 0,67 0,76
100 50 50 «д 3
2,2 2,1 1,9 1,6 1,4
5,2 § м 3,5 3,1
7,2 7 6,0 5,0 4,5
12 9,5 9,0 7,2 6,5
19 16 15,5 12,5 11
22 17,5 17 14 12,5
26 20 20 17 14,5
35 35 50 40 100 (IX) •
70 70 100 120 250 (5Х> *
Кабель абель Кабель Кабель Кабель
для приемных для приемных для повы- для особо для повы-
аптеки антенн с повы- пленных высоких шейных
с обычными шенны ми требований; требований; требований,
требованиями; требованиями; Одиночные наибольшее если 75-7-G
одиночные одиночные антенны экранирующее еще не тре-
антенны (группы) антенны и группы и группы действие; одиночные антенны й группы буется
* —t. не определено для изгиба, бающей нагрузки. только максимальное число циклов изгй-
или металлическую ленту и т. п. Монтаж коаксиаль-
ных кабелей поэтому обходится значительно де-
шевле.
Коаксиальные кабели можно без проблем прокла-
дывать в трубах (пластмассовых или металлических,
внутри антенных мачт, в стояках и т. п.), крепить к
металлическим и неметаллическим деталям, а также
монтировать их параллельно другим проводам, трубам
и т. п.; Какие-либо помехи при этом, не возникают.
336 Глава 6
Хорошая изоляция всех проводов и кабелей в ме-
стах подключения и соединения является необходи-
мой предпосылкой для нормальной работы антенного
устройства. Помимо того что в местах подключения
концы кабеля должны быть хорошо заделаны, необхо-
димо также исключить стекание воды по кабелю в
элементы антенного устройства. Кабельный ввод вы-
полняют в форме сифона А (рис. 6.10), проводя кабель
от точки подключения сначала вниз, затем, сделав пет-
лю, снова вверх выше точки подключения, и только
потом вниз по мачте. Благодаря этому вода стекает с
кабеля еще до ввода. Если, несмотря на все меры,
принятые по гидроизоляции, вода все же попадает
внутрь кабелей, имеющих воздушные пустоты, она не
будет стекать вниз.
•Иногда по тем или иным причинам кабели прихо-
дится соединять между собой. Для этого ни в коем
случае нельзя использовать монтажные материалы,
применяемые в сильноточной технике и связи. Они по-
чти никогда не отвечают требованиям в отношении
волнового сопротивления,- т. е. в месте соединения воз-
никает «стык», проявляющийся в ухудшении качества
приема. Симметричные линии соединять очень просто.
С концов обоих проводов удаляют изоляцию, отгибают
их под прямым углом и после скручивания спаивают
(рис. 6.11). В дальнейшем необходимо обеспечить
хорошую консервацию и гидроизоляцию соеди<
нения.
Значительно трудней соединять коаксиальные ка-
бели. Для этого используют специальные соединители
(промышленное изделие), обеспечивающие хорошее
соединение с точки зрения волнового сопротивления
(рис. 6.12). Рекомендуется, окончив монтаж, принять
необходимые меры по гидроизоляции и консервации
места соединения.
Для защиты антенного устройства от атмосферных
или иных перенапряжений, а также от удара молнии
необходимо использовать для проводов или кабелей
соответствующие разрядники. Такие элементы рассма-
триваются в приложении (см. рис. 8.3 и 8.4). Их мож-
но применять. также в качестве соединителей без за-
земления.
Кабели и фидеры
337
6.3. Стандартные кабели ГДР
для приемных антенн
В табл. 6.1 дан обзор важнейших типов и характери-
стик выпускаемых в ГДР стандартных кабелей для
приемных антенных устройств. Здесь содержатся все
данные, которые могут представлять интерес для прак-
тики. Наиболее важное значение имеют показатели за-
тухания и размеры кабелей (а также, конечно, цена).
Сопротивление связи является мерой экранирующего
действия. Очень большие значения сопротивления свя-
зи соответствуют сравнительно плохому экранирова-
нию, очень низкие значения — хорошему экранирова-
нию (например, кабель 75-7-G). Обозначения типов
кабелей в табл. 6.1 систематизированы следующим об-
разом: номинальное волновое сопротивление — диа-
метр диэлектрика (округленно) — вариант исполне-
ния.
На мировом рынке имеются кабели таких же или
подобных типов. Если, например, нужно знать данные
о затухании в кабелях при частотах, отличающихся от
приведенных в таблице, то их можно найти путем ин-
терполяции, лучше всего с помощью кривой зависимо-
сти затухания от частоты, построенной в двойном ло-
гарифмическом масштабе.
7. МИКРОВОЛНОВЫЕ (СВЧ) ПРИЕМНЫЕ
УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРЯМОГО
ПРИЕМА ПЕРЕДАЧ СПУТНИКОВ СВЯЗИ
(ТВ-СПУТНИКОВ) И ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ
РАДИОСВЯЗИ ЧЕРЕЗ СПУТНИКИ
Радиовещание на начальном этапе своего развития ве-
лось в диапазонах длинных, средних и коротких волн,
В дальнейшем с внедрением ЧМ-радиовещания стал
использоваться и диапазон ультракоротких волн
(УКВ), т. е. диапазон частот свыше 30 МГц. Для диа-
пазона УКВ гораздо чаще используется английская
терминология: диапазон частот от 30 до 300 МГц на-
зывают ВЧ-диапазоном, т. е. диапазоном высоких ча-
стот, а диапазон частот от 300 до 3000 МГц — УВЧ-
диапазоном, т. е. диапазоном ультравысоких частот,
В соответствии с этим диапазон микроволн отвечает
диапазону сверхвысоких частот (СВЧ) от 3 до 30 ГГц
и диапазону экстремально высоких частот (ЭВЧ) от
30 до 300 ГГц. Развитие техники и потребность в ос-
воении новых диапазонов более высоких частот при-
вели к тому, что указанные выше диапазоны стало
возможным и оказалось полезным использовать для
радиосвязи. СВЧ-диапазон на основе международных
соглашений и договоренностей делится на поддиапа-
зоны, в которых действуют различные службы, напри-
мер радиовещание. Диапазон сверхвысоких частот ис-
пользуется главным образом для радиовещания и пре-
жде всего для телевидения.
Во всех высокоразвитых странах микроволновая (в
том числе и антенная) техника успешно использова-
лась уже на протяжении многих десятилетий, напри-
мер в коммерческой радиосвязи, и интенсивно разви-
валась. Особенно стимулировало эту технику развитие
потребности радиолокации.
Следует заметить, что в обширной интернациональ-
ной литературе встречаются и другие названия СВЧ-
диапазона, обычно употребляющиеся в отдельных
Микроволновые {СВЧ} приемные установки
339
странах или среди фирм-разработчиков. Теория ми-
кроволновых антенн давно и настолько основательно
разработана, что едва ли остались еще неясные воп-
росы. В настоящее время основное внимание уделяется
вопросам совершенствования технологии.
Уже в середине сороковых годов выдвигались пер-
вые предложения об использовании спутников земли
в качестве ретрансляторов для передачи сообщений
на микроволнах. После того как впервые стартовал в
космос советский искусственный спутник Земли, такая
ретрансляция стала реальностью. С этого момента
техника связи стала развиваться с ошеломляющей бы-
стротой.
Особенно выгодным и перспективным оказывается
осуществление радио и телевещания для земных або-
нентов с помощью передатчиков, смонтированных на
борту искусственных спутников. Для осуществления
прямой трансляции на приемники индивидуальных по-
требителей или коллективные пункты приема группы
индивидуальных потребителей наиболее пригодны так
называемые геостационарные спутники (синхронные
спутники). Это такие спутники, орбита которых имеет
радиус 42 000 км, так что сами спутники располагают-
ся над земным экватором на высоте 35 634 км, причем
движутся они со скоростью 11 000 км/ч с запада на
восток.
При этих условиях угловая скорость движения
спутника в точности равна скорости вращения Земли,
так что при наблюдении с Земли спутник как бы
«стоит над экватором». Приемные антенны, располо-
женные на Земле, при связи с такими спутниками не
должны отслеживать их движение; после того как ан-
тенна будет сориентирована в направлении спутника,
ее можно стационарно закрепить (за исключением
очень больших и сильно фокусирующих антенн с вы-
соким усилением, которые должны отслеживать неиз-
бежные незначительные возмущения расчетной орбиты
спутника).
Понятие «спутник связи» охватывает широкий
класс радиотехнических спутников. К этому классу от-
носятся;
840
Глава 7
Спутники дальней связи (передача телефонных
каналов, телевизионных программ, информацион-
ных данных).
Спутники перераспределения телевизионных кана-
лов (перераспределение телевизионных программ,
например на кабельные сети).
Спутники для передачи программ радиовещания и
телевидения непосредственно на индивидуальные
приемные установки, ТВ-спутники [в английском
обозначении DBS (спутник прямого вещания), а
в немецком — SDE (спутник прямого приема)).
Спутники для служебной связи в авиации, на фло-
те и навигационные спутники (например, ИН-
МАРСАТ).
Радиорелейные спутники.
Спутники для любительской радиосвязи.
Для телевидения используются спутники трех первых
типов. Спутники двух первых типов уже давно экс-
плуатируются на линиях связи, а спутники третьего
типа постепенно вводятся в эксплуатацию и в связи
с этим приобретают все большее значение в деле рас-
ширения доступности информации (доставка инфор-
мации отдельному потребителю).
На спутниках связи размещаются наряду с антен-
нами и другими необходимыми приборами особые ак-
тивные системы, так называемые ретрансляторы, ко-
торые получают принятый с Земли сигнал (подъем
сигнала), усиливают его, возможно, подвергают неко-
торой обработке, переводят его частоту в полосу ка-
нала передачи и затем вновь излучают его через ан-
тенну в направлении на земную станцию (сброс
вниз).
Наземные пункты космической связи ретрансли-
руют студийные вещательные программы и осущест-
вляют отслеживание за положением спутника связи.
За каждой отдельной службой закреплена определен-
ная область диапазона частот.
В состав наземного пункта космической связи вхо-
дят три основные системы:
Приемная антенна (параболическая антенна)1.
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
341
Входное устройство (наружные вынесенные бло-
ки).
Внутренняя оконечная аппаратура.
Приемная антенна должна иметь требуемое усиление,
соответствующую направленность, а также требуемую
поляризацию. Входное устройство преобразует высо-
кую частоту из 12 ГГц-полосы частот (или одну из
двух полуполос) или из какой-то другой полосы частот
микроволнового диапазона в первую промежуточную
частоту. Внутренняя аппаратура служит для выбора
канала (селектор каналов) и для демодуляции (ЧМ).
После соответствующей обработки выделяются сигна-
лы основной полосы частот (видеосигналы, сигнал зву-
ковой поднесущей, сигнал поднесущей цвета, информа-
ционные сигналы) или кодированные сигналы в коде
D2-MAC 1> или в коде С-МАС. Сигналы основной по-
лосы частот или подаются непосредственно к прибо-
рам телевидения (на звуковой и видеовходы), или с
помощью ремодулятора переносятся в любой свобод-
ный канал (метровый или дециметровый) в соответ-
ствии с действующими в данной местности стандарта-
ми. Если требуется осуществить декодирование
сигналов в коде D2-MAC, а также в коде С-МАС, то
звуковые, видео- и цветовые сигналы должны быть по
отдельности поданы на соответствующие каскады при-
емника. Переход к обычно употребляемой до сих пор
системе (само по себе это возможно) сводит на нет
все преимущества нового способа передачи информа-
ции.
В телевизионной аппаратуре нового поколения бу-
дут встраиваться каскады и блоки, выполняющие тре-
буемые функции. При построении коллективных уста-
новок общего пользования применяется также не-
сколько системных вариантов.
При приеме сигналов от спутников дальней связи
или спутников перераспределения телевизионных ка-
налов входные наружные блоки работают на соответ-
ствующей частоте микроволнового диапазона, а во
внутренней аппаратуре после демодуляции (ЧМ) при
*> МАС — мультиплексирование аналоговых компонент.
342
Глава 7
необходимости производится декодирование в соответ-"
ствующей системе, вероятно, еще и с дескремблирова-
нием, так что по возможности используются скрембли-
рующие устройства (деформация или особое кодиро-
вание сигналов). В этом случае так же, как и при
прямом приеме передач со спутника, можно, напри-
мер, использовать ту же первую промежуточную
частоту.
7.1. Общие основы и параметры
Для развития систем прямого приема передач со спут-
ника имеются все необходимые условия. В космос за-
пущено заметное число спутников дальней связи и
спутников перераспределения телевизионных каналов
(Интелсат, ECS-ESA, Интерспутник, Горизонт, Раду-
га, Экран — СССР) и планируется запуск таких, на-
пример, как DFS (ФРГ) и Астра (Люксембург) с
16 ретрансляторами по 45 Вт. На международной кон-
ференции в 1977 г. (WARC 77) были приняты спе-
циальные решения по вопросу организации прямого
вещания со спутников связи. На последующих конфе-
ренциях в 1979 г. и в 1983 г. были заключены допол-
нительные соглашения с необходимыми уточнениями,
в том числе и по расширению диапазона частот, пред-
назначенного для спутников связи. При этом пресле-
довалась цель обеспечить оптимальные условия для
работы без взаимных помех. На конференции были
установлены важнейшие параметры систем спутнико-
вой связи. К ним в первую очередь относятся:
полоса частот, разбиение на каналы, поляриза-
ция, положение спутников, параметры излучения
со спутников (мощность, эллипс обслуживания),
вид модуляции и т. д.
Каждая страна получила в свое распоряжение для
прямого вещания со спутников 5 телевизионных кана-
лов, причем допускается вести и радиовещание. Стра-
ны самостоятельно определяют сроки и порядок введе-
ния такой службы.
Оценкой любой реализации служат технические
данные. В каждой стране имеется свой подход к вы-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
343
бору конкретных значений свободных технических па-
раметров системы передачи информации. Параметры
могут сильно различаться между собой. Здесь мы не
будем рассматривать подробно этот вопрос.
Основные параметры (по материалам VVARC 77)
систем прямого приема со спутников
Положение спутников различных стран на орбите
(рис. 7.1).
Угловое расстояние между спутниками составляет
6° (по меридианам); на каждой позиции могут на-
ходиться несколько стационарных спутников. На-
чало отсчета на меридиане 1° западной долготы
(-1°).
Определение для каждой страны размеров эллип-
тической зоны облучения земной поверхности;
ошибки юстировки положения спутников макси-
мум 0,1°.
Экватор
Запад
О?
Зона обслуживания
(эллипс)
1Э°(Запад)
(-19°)
Восток
Фокусированное .излучение
антенны на спутнике
1 (Зала/} Положения спутников
Рис. 7.1. Положения радиовещательных спутников (спутники для
прямого приема) на орбите.
344
Г лава 7
В зоне облучения плотность потока излучения (см
разд. 7.3) на поверхности Земли должна достигать oi
—100 дБ Вт/м2 (середина зоны) до —103 дБ Вт/м2.
При таком облучении обеспечивается так называемый
нормальный прием с надежностью 99 % (приемная ан-
тенна диаметром примерно 0,9 м, простая электро-
ника; добротность в соответствии с данными из
разд. 7.6). При более высоком значении плотности по-
тока излучения имеет место так называемое «размазы-
вание» энергии.
Полоса частот от 11,7 до 12,5 ГГц разбивается на
40 каналов.
Ширина канала 27 МГц.
Промежуток между каналами 19,18 МГц.
Круговая поляризация правого и левого направле-
ний вращения; для исключения возможности появ-
ления перекрестных помех между каналами (на-
ложение частот!) в соседних каналах использует-
ся поляризация противоположного направления
вращения.
Форма диаграммы излучения антенны передатчика на
спутнике приведена на рис. 7.2. Минимальная плот-
ность потока мощности (плотность излучения) опреде-
ляется следующим выражением:
f(S) = 12. f-^-Y (дБ),
КЛздБ/
где <р — угол, отсчитываемый от оси главного лепестка
диаграммы направленности передающей антенны;
<Рздв — половина ширины диаграммы направленности
антенны на спутнике (нормальная граница зоны об-
лучения).
При выполнении таких условий в зоне обслужива-
ния каждой страны гарантируется свободный от пере-
крестных помех между каналами нормальный прием
при умеренно-нормальных затратах на приемную уста-
новку (G/Т т 6 дБ/K). Можно достичь и лучших по-
казателей обслуживания, если пойти на повышение за-
трат при создании приемной установки (повышение
добротности G/Т), или подключиться к пункту кол-
лективного приема, или увеличить чувствительность
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
348
Меньшая ось эллипса
обслуживания (меньший
угол облучения антенны
на спутнике)
Большая ось эллипса
обслуживания (больший
угол облучения антенны
.на спутнике}
Центр зоны облучения
(-100 дБВт/мг)
Территория обслуживания
данного государства
Гранница нормальной
зоны обслуживания
(-103 дБВт/м2), диаметр
антенны около 0,9 м
а-наименьшее перекрытие
внешней границы
территории обслуживания
определяется точностью
юстировки антенны
спутника (<0,1° или
примерно 70 км, для
, малых стран, например
/ для Люксембурга,
перекрытие больше)
Граница зоны обслуживания при
повышенных расходах на приемную
установку (-111 дБВт/м2), диаметр
антенны около 1,8 м
Рис. 7.2. Пример эллиптической зоны обслуживания передатчик
ков радиовещательного спутника.
приемной установки путем увеличения поверхности
приемной антенны или чувствительности приемной
электронной аппаратуры. Каждое удвоение диаметра
антенны дает увеличение усиления примерно на 6 дБ.
За счет только увеличения размера антенны приемной
установки можно, например, компенсировать спад
плотности потока падающей мощности и выровнять
приемные характеристики, поскольку для ограничения
усиления параболической антенны не существует фи-
зических причин (только механические трудности и
стоимость, особенно при единичном изготовлении!).
Увеличение диаметра приемных параболических
антенн приводит к соответствующему увеличению
f—-
11,7 11,3 .11,9 72,0 12,1 12,2 12,3 12,4 GHz 12,5
|---------1---------1----------1---------1---------1----------1---------1----------1
| Нижняя полуполоса t Верхняя полуполоса i
г
IRL 2 GB 4 IRL 6 GB 8 IRL 10 GB 12 IRL 14 GB 16 IRL 18 GB 20
Положение спутника
I
3
POP
7
POR
POR
15
POR
21
19
POR ISL
23
Е
25
ISL
27
Е
29
ISL
31
Е
33
ISL
35
Е
37
ISL
39
Е
1-31’ (Запад)
Глава 7
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
347
размеров зоны обслуживания или к соответствующему
повышению надежности приема (например, при работе
со спутниками дальней связи и спутниками перерас-
пределения телевизионных программ добиваются на-
дежности до 99,99 %)
Мощность бортовых передатчиков систем прямого
приема со спутников составляет примерно 200 Вт Со-
ответствующая плотность потока излучения на поверх-
ности земли достигается за счет сильной фокусировки,
осуществляемой с помощью направленных антенн.
Каждый спутник при необходимости обеспечивает пере-
дачу на всех частотных каналах. Разделение соседних
каналов осуществляется только за счет выбора пра-
вильной поляризации (переключение поляризации в
тракте антенны — волноводных узлах). Каждая стра-
на имеет возможность использовать (при необходимо-
сти) для наземной внутренней связи отдельные кана-
лы, выделенные для прямого приема со спутников
связи и не применяемые для этой цели. Но в таком
случае не должны создаваться помехи для приемной
сети других стран. Однако полностью устранить попа-
дание излучения на чужую территорию (переизлуче-
ние) не удается. Прием «чужой» программы с доста-
точно высоким уровнем может сильно ограничить воз-
можности приема «собственных» программ. Наиболее
эффективным средством при организации уверенного
приема полезного сигнала без примеси помех является
использование направленной приемной антенны с по-
лосой пропускания, соответствующей полосе частот,
занятой указанными каналами. Небольшие антенны с
незначительной направленностью в этой связи совер-
Рис. 7.3. Каналы, поляризации и положения спутников (для пря-
мого приема) некоторых европейских стран (WARC 77). А—Ав-
стрия, В — Бельгия, BG — Болгария, СН — Швейцария, CS—Чехо-
словакия, D — ФРГ совместно с Зап. Берлином, DDR— ГДР,
DK — Дания, Е — Испания, F — Франция, FNL — Финляндия,
GB — Великобритания, GR — Греция, Н — Венгрия, I — Италия,
IRL— Ирландия, ISL—Исландия, LUX — Люксембург, NL—•
Голландия, NOR—Норвегия, PL — Польша, POR — Португалия,
RO — Румыния, S — Швеция; г — круговая поляризация правого
направления вращения; I—круговая поляризация левого направ-
ления вращения. Частота f— в ГГц (GHz).
348
Глава 7
шенно непригодны. Точно так же из-за появления
перекрестных помех нельзя одновременно охватывать
одной антенной несколько спутников, занимающих
разные положения на орбите!
На рис. 7.3 помещена диаграмма распределения ча-
стотных каналов (WARC-77) некоторых европейских
стран. При построении этой диаграммы распределения
учитывались внутренние стандарты соответствующих
стран.
Основные параметры систем дальней связи
и перераспределения ТВ-программ
В соответствии с соглашениями WARC-77 и WARC-79
для спутников связи выделены следующие поддиапа-
зоны микроволнового диапазона, указанные в табл. 7.1:
Таблица 7.1. Таблица поддиапазонов спутниковой связи
Номиналы диапазо- нов, ГГц Поддиапазоны линии Земля— спутник (подъем), ГГц Поддиапазоны лнннн спутник — Земля (спуск), ГГц Из них для прямого приема со спутника (вещание), ГГц
30/20 27,0—31,0 17,7—21,2 —
14/11 12,7-13,25 14,0-14,8 17,3-18,1 10,7—12,7 11,7-12,5
8/7 7,9-8,4 7,25-7,75 •—
6/4 5,85-7,075 3,4—4,2 4,5—4,8 —
Для передачи телевидения используется метод ча-
стотной модуляции с многократным параллельным
разделением каналов по частоте. При этом учи-
тываются действующие стандарты, как, например,
ширина основной полосы частот с поднесущими, ха-
рактер кодирования по способам D2 МАС и С МАС,
особенности цифровой передачи звука.
В Средней Европе уже довольно давно эксплуати-
руются геостационарные спутники дальней связи и пе-
рераспределения телевизионных каналов, причем за
это время сменилось уже не одно поколение таких
спутников. С каждым новым поколением значительно
возрастала общая эффективность аппаратуры.
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 349
На спутниках применяются передатчики мощ-
ностью не менее 20 Вт, т. е. их мощность на —10 дБ
отличается от мощности в системах прямого приема
со спутника. Чтобы качество приема в этом случае
было бы таким же, как и при прямом приеме, должна
мощью спутников перераспределения телевизионных каналов ECS
и DFS (сброс, линия связи спутник — земля),
быть соответственно увеличена добротность G/Т (на-1
пример, увеличение диаметра антенны до 3 м).
Полоса частот, занимаемая каналами европейского
спутника связи, как показано на рис. 7.4, охватывает
поддиапазоны 10,95—11,20 и 11,45—11,70 ГГц. Все ча-
стоты используются дважды за счет излучения (на
каждой частоте) с различными линейными ортого-
нальными поляризациями (горизонтальной и верти-
кальной). В табл. 7.2 содержатся данные современных
систем дальней связи и распределения телевизионных
каналов.
Наряду с передачей телевизионных и радиопро-
грамм широковещательных станций с помощью такой
аппаратуры будет осуществляться и передача боль-
шого числа дополнительных программ для сетей ка-
бельного телевизионного и радиовещания. В некото-
рых случаях при передаче используется метод скремб-
лирования, но в последующих проектах его применять
не предполагается. Звуковое сопровождение передает-
ся частично в цифровом коде, а частично в основной
полосе на ЧМ-поднесущей, как при передаче про-
350
Глава 7
грамм телевидения на метровых и дециметровых вол-
нах.
В радиолюбительской связи применяются самые
различные способы радиопередачи, но в некоторых
странах они строго регламентированы законом. Тех-
ника микроволновой передачи в радиолюбительской
Таблица 7.2. Некоторые современные спутниковые системы
дальней связи и распределения телевизионных программ
(RAI, Мюзик Бокс, 3 Сат, ТВ 5, Евро ТВ, RTL-Плюс, Сат 1,
Телеклаб, Скай канал, 1 Плюс, 3ARD-nporp.)
Спутник Пользователь Частота, ГГц Положение на орбите Примечания
Интелсат Интелсат 10,95-11.2 11,45-11.7 5/27,5° запад. 5А/57° вост. Более двух плат- ных ТВ-каналов (12 ретранс.)
ECS ESA/Ю телсат 10,95-11.2 11,45-11.7 10° вост, до 13° вост. 12 ретранс. (ТВ-канал, плат- ный)
Телеком 1 В Франция 10,95-11.7 8’ запад. 2 франц, прогр.
Горизонт СССР 3,675 (сред, частота канала) 14,88° запад. 1 телепрогр. из Москвы н 1 радиопрогр.
DFS ФРГ 11.45-11,70 23.5° вост. 11 ретранс.
(Коперник) Мнн. связи 12,50-12,75 Резерв: 28.5° вост. (ТВ-канал); ввод в экспл. 1987 г.
Астра Люксембург 10,95-11.7 12.50-12,75 19° вост. 16 ТВ-каналов; ввод в экспл.
1987 г.
связи в принципе не отличается от той, которая здесь
описана.
Но, как правило, в любительской радиосвязи ис-
пользуются полосы частот незначительной ширины.
Некоторые особенности в этом случае связаны с одно-
временным повторным использованием частоты за счет
применения ортогональных поляризаций в сочетании
с одновременной работой в приемопередающем (дуп-
лексном) режиме, в частности и при осуществлении
местной направленной связи.
Для любительской радиосвязи предназначаются
следующие поддиапазоны:
1,24 - 1.3 ГГц,
5,65 — 5,67 ГГц,
10,0 - 10,5 ГГц,
24,0 — 24,05 ГГц,
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
351
7.2. Основные положения техники
микроволновых антенн
В общем случае функции антенны состоят в преобра-
зовании волн свободного пространства, переносящих
энергию сигнала, в связанные волны ВЧ-линии пере-
дачи. В микроволновом диапазоне почти всегда в ка-
честве линий передачи применяются волноводы,
поскольку они обладают незначительными потерями.
Передачу энергии можно осуществлять также и по
коаксиальным кабелям, но они имеют более высокое
затухание. Поэтому при использовании микроволновых
антенн следует исходить из того, что ВЧ-передача
энергии от антенны к приемнику должна осуществля-
ться волноводами. Простейшая микроволновая антенна
представляет собой открытый конец волновода.
В микроволновом диапазоне важнейшими характе-
ристиками антенн являются направленные свойства,
усиление и импедансные свойства линий питания. Им-
педансные свойства микроволновых антенн не отли-
чаются какими-нибудь особенностями по сравнению с
импедансными свойствами антенн других диапазонов.
Однако фокусирующие качества и усиление микро-
волновых антенн гораздо выше, чем у рассмотренных
антенн метрового и дециметрового диапазонов. Это
связано с тем, что направленные свойства и усиление
антенны зависят от соотношения ее линейного разме-
ра и длины рабочей волны X. Последнее становится
особенно наглядным для микроволновых антенн, в ко-
торых в отличие от антенн для диапазонов более низ-
ких частот используется реальная излучающая апер-
тура.
Усиление и направленные действия зеркальной ан-
тенны определяются площадью апертуры при задан-
ной величине коэффициента полезного действия и при
определенной длине рабочей волны X и связаны с по-
нятием плотности потока мощности, которое широко
употребляется в технике микроволн, а не с понятием
напряженности поля (см. разд. 7.3).
Плотность потока мощности — это мощность излу-
чения, проходящая через плоскую единичную поверх-
ность, расположенную перпендикулярно направлению
352
Глава 7
распространения радиоволн (например, Вт/м2). Если
поле однородно, то мощность, получаемая от антенны,
прямо пропорциональна величине поверхности антен-
ны (апертуре). Если величина поверхности возрастет
вдвое, то вдвое возрастет и получаемая от антенны
мощность, что соответствует возрастанию усиления ан-
тенны на 3 дБ (при увеличении вдвое диаметра антен-
ны ее усиление возрастает соответственно на 6 дБ).
Волновод (HL) \
) ~ ^Г)1) с^торнад^ Рис- 7-5- Открытый ко-
। yJ-U / волна нец излучающего волно*
Фазовый центр \У\/
То же самое происходит и с направленным действием
антенны. Увеличение какого-либо размера антенны
вдвое (ширины, высоты или диаметра) автоматически
приводит к увеличению примерно в два раза фокуси-
рующего действия антенны в соответствующей плоско-
сти, т. е. к уменьшению в два раза угловой ширины
диаграммы направленности в этой плоскости.
Конечно, для того, чтобы антенна приобрела се-
лективность по направлению, требуется, чтобы ее раз-
меры превосходили некоторый минимальный размер.
Относительно небольшие (по сравнению с длиной
рабочей волны) антенны обладают и незначительным
усилением, и незначительным фокусирующим дейст-
вием. Это относится и к антенне, представляющей со-
бой открытый конец волновода. Как показано на
рис. 7.5, из так называемого фазового центра такой
антенны излучается в окружающее пространство сфе-
рическая волна, напряженность поля которой линейно
убывает с ростом расстояния, а плотность потока мощ-
ности с ростом расстояния убывает по квадратичному
закону. В соответствии с этим диаграммы направлен-
ности в Е-плоскости и в //-плоскости имеют лучеоб-
разные формы.
Повышение направленного действия достигается
путем преобразования расходящегося пучка лучей со
сферическим фазовым фронтом в параллельный пучок
Микроволновые ^СВЧ) приемные установки
353
лучей с плоским фазовым фронтом. Из оптики извест-
ны соответствующие линзы и отражатели, выполняю-
щие подобные задачи. В микроволновом диапазоне
применяются аналоги такого рода устройств (рис. 7.6).
Широко известны и были довольно распространены
на практике микроволновые линзовые антенны в виде
Рис. 7.6. Преобразование сферического фазового фронта в плос-
кий. а — с помощью линзы; б — с помощью параболического Зер-
кала.
Металлических структур. Но Их стоимость слишком ве-
лика, и в настоящее время они утратили свое значе-
ние. Наиболее простой микроволновой антенной яв-
ляется параболическая антенна или параболическое
Зеркало (рис. 7.6, б). При этом простейшим возбуди-
телем (первичным излучателем) параболической ан-
тенны в микроволновом диапазоне является открытый
конец волновода. Его устанавливают так, чтобы фазо-
вый центр его излучения располагался в фокусе пара-
болического отражателя (см. также разд. 4.3).
В принципе можно также плавно расширить попе-
речное сечение волновода с тем, чтобы образовалась
большая излучающая поверхность с соответствующим
распределением поля на ней. В этом случае и усиле-
ние, и фокусирующее действие увеличатся. Таким пу-
тем получают так называемые рупорные излучатели
(секторные или Пирамидальные рупоры из прямо-
угольного или квадратного волноводов, конический
рупор из круглого волновода). Как самостоятельные
12 Э. Шпиндлер
304
Глава 7
антенны они применяются редко. Они используются в
основном как первичные излучатели (см. также
разд. 7.5).
Простейшей параболической антенной является
классическая параболическая антенна, показанная нр
рис. 7 б. Возбудитель устанавливается в фокусе пара-
болического зеркала на растяжках (главным обра-
аом применяется система из трех растяжек типа тре-
Рис, 7.7. Затенение, вызываемое облучателем (или вспомогатель-
ным отражателем) апертуры аитениы, а — большая антенна|
малая антеииа.
ноги). Возбудитель (совместно с вынесенными блока-
ми приемной установки) создает, правда, известное за-
тенение основной излучающей поверхности, но если
диаметр параболического зеркала D > 1 м, то в про-
центном отношении это затенение пренебрежимо ма-
ло. Но если Z) < 1 м, то это затенение обязательно
следует принимать во внимание (см рис. 7 7,а и б).
При линейной поляризации наблюдается несуществен-
ная обратная реакция излученного поля на возбуди-
тель. При круговой поляризации такая обратная ре-
акция полностью отсутствует, так как из-за изменений
направления вращения поля при отражении от зер-
кала поле оказывается полностью развязанным с соб-
ственным полем возбудителя. В приемопередающих
установках классическая параболическая антенна в
настоящее время практически не применяется, так как
в длинной линии питания, соединяющей Приемопере-
дающую аппаратуру с возбудителем, возникают слиш-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
365
ком большие потери. В приемных установках вынесен-
ные входные устройства чаще всего размещают непо-
средственно на возбудителе, так что образуется не-
большая единая приемная головка. В этом случае
вполне пригодны и классические параболические ан-
тенны. Для приемопередающих установок в наземных
пунктах космической связи используются главным об-
разом так называемые антенны Кассегрена, в кото-
рых передатчик и приемник можно установить непо-
средственно у вершины параболического зеркала
(рис. 7.8). При этом различают классическую антенну
Кассегрена и так называемую антенну Кассегрена
ближнего поля. Первичный излучатель при необходи-
мости можно продолжить вплоть до вспомогательного
зеркала с помощью специального защитного пласт-
массового раструба. Тогда система растяжек (тре-
нога) может служить для поддержки вспомогатель-
ного отражателя. В антенне Кассегрена также наблю-
дается затенение основного параболического зеркала
вспомогательным отражателем (см. рис. 7.7), но об-
ратная реакция ца облучатель пренебрежимо мала.
Для изготовления и установки антенн Кассегрена тре-
буются значительные затраты. Диаграмма направлен-
ности имеет большие ближние боковые лепестки по
сравнению с классической параболической антенной.
Это связано с переливанием энергии первичного облу-
чателя через края вспомогательного отражателя. Вы-
сокий уровень ближнего бокового излучения антенны
Кассегрена определяется геометрией системы возбуди-
тель — вспомогательное зеркало,
Чтобы исключить неприятности, связанные с зате-
нением облучателем поля основного зеркала и с об-
ратной реакцией поля излучения на облучатель, при-
меняют антенны с так называемыми вынесенными си-
стемами питания или с вынесенным облучением
](рис. 7.9). Конструкция антенн с выцесенным облуче-
нием и ее диаграмма направленности рказываются не-
симметричными. Это затрудняет ее изготовление, юс-
тировку и проведение необходимых измерений.
Для использования в установках прямого прцема
Венчания Со сцутника, чрезвычайно^ выгодно насадить
массовое производство небольших антенн с вынесен-
12*
858
Глава 7
облучателя
(гирлболический рупор)
Рис. 7.8. Принцип действия антенны Кассегрена, а — классиче*
Ская антенна; б — так называемая антенна ближнего поля.
Рис. 7.9. Принцип действия параболической антенны с вынесен*
ным облучателем.
Рис. 7.10. а — рупорно-параболическая антенна (частный случай
антенны с вынесенным облучателем); б —антенна Кассегрена
е вынесенным облучателем,
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 357
ним облучением, используя при этом однотипную со-
вершенную технологию. В соответствии с рис. 7 9 ме-
ханизм действия антенн с вынесенным облучателем та-
ков, что для создания поля излучения используется
только часть параболоида вращения, а облучатель пол-
ностью находится за пределами апертуры. При такой
схеме построения антенны можно ожидать, что в чаше
антенны не будет скапливаться снег.
На рис. 7.10, а изображена другая разновидность
антенны с вынесенным облучением — рупорно-парабо-
лическая антенна (антенна типа «раковина»). Серий-
но выпускаются также и антенны Кассегрена с выне-
сенным облучателем (рис. 7.10,6). Применение таких
антенн в чисто приемных установках из-за их высокой
стоимости вряд ли оправданно.
Для установок при прямом приеме вещания со
спутников уже предлагаются так называемые «сфази-
ровацные плоские антенные решетки». Они представ-
ляют собой так называемые решетки с большим чис-
лом вибраторов, выполненных по печатной технологии
на соответствующем материале-носителе по типу по-
лосковых линцй. Вибраторы соединяются между собой
специальной системой питания так, что фазы возбу-
ждения всех вибраторов оказываются одинакбвымй
(рис. 1.7). При этом очень быстро достигается грани-
ца, на которой прирост усиления, связанный с увели-
чением числа вибраторов, уравновешивается возраста-
нием потерь в усложнившейся системе питания этих
вибраторов. Такие антенны имеют небольшое усиление
и по электрическим характеристикам серьезно усту-
пают параболическим антеннам, за исключением тех,
усиление которых находится вблизи нижней границы
этого параметра
Для параболических антенн с точки зрения ихэлек-
трических характеристик не существует какиХ-либо ог-
раничений величины усиления (только неявное ограни-
чение, связанное с трудностями изготовления больших
параболических антенн). Поляризация параболиче-
ских антенн определяется поляризацией облучателя.
Однако на практике возникают некоторые искажения
исходной поляризации, которые должны приниматься
fed аднйм’йние при Проектировании антенной системы.'
«88
Глава 7
Параболические антенны могут одновременно излу-*
чать поля с несколькими видамН поляризации. Выбо-
ру размеров параболических антенн посвящен
разд. 7.6.5.1.
7.8. Поляризаций
Распространяющаяся в Пространстве электромагнит-»
ная волна характеризуется составляющей напряжен-
ности электрического поля £(B/m), составляющей
Е
Рис. 7.11. Пространственное рас-
положение векторов напряженно,
ети ацентрического (£) и магнит-
ного (Н) полей, а также вектора
плотности потока излучения (3),
магнитного поля Я(А/мУ в составляющей плотности
потока мощности S (плотность излучения). Эти со-
ставляющие изменяются во времени с соответствую-
щей частотой. Особую роль при распространении в
пространстве играет пространственное распределение.
Все составляющие имеют векторный характер: они из-
меняются по величине и по направлению. Вектор на-
пряженности электрического поля всегда перпендику-
лярен вектору напряженности магнитного поля, а оба
этих вектора лежат в плоскости, перпендикулярной на-
правлению распространения. Векторное произведение
Е X И = S представляет собой плотность потока мощ-
ности (Вт/м2) и называется вектором Пойнтинга. Он
определяет величину переносимой мощности и направ-
ление ее переноса, т. е. направление распространения
'(рис. 7.11).
Поляризация излучения определяется положением
электрического вектора Е. Зная положение конца это-
го вектора в пространстве и изменение этого положе-
ния со временем, можно составить представление о
характере поляризации волны. Пространственное рас-
пределение Можно просто спроектировать на пло-
скость. При этом имеются следующие возможности:
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
359
Рис, 7.12. Виды поляризаций в пространственном и плоском
представлении, а — линейная вертикальная; б—линейная гори-
зонтальная; в—-круговая правого направления вращения; ,г—•
круговая левого направления вращения; д— линейные состав-
ляющие круговой поляризации со сдвигом фазы 90°.
1. Линейная поляризация
Вектор электрического поля сохраняет свое направле-
ние и только колеблется по величине между положи-
тельным и отрицательным экстремальными значения-
ми. Это колебание происходит главным образом в вер-
тикальной (рис. 7.12, а) иди в горизонтальной
(рис. 7 12,6) плоскостях (вертикальная или горизон-
тальная поляризация). Пространственное представле-
ние имеет вид волновой линии в соответствующей пло-
скости в направлении распространения
2, Круговая поляризация
.Вектор электрического поля сохраняет свою величину
и только вращается по окружности, причем; может
быть либр девое, либо, правое, вращение,относительно
направления распространения,. Соответственно и поля-
860
Глада 7
ризация называется круговой левого или правого вра-
щения. Пространственное представление имеет вид
винтовой линии правого или левого вращения вдоль
направления распространения (рис. 7.12, в и г),
3, Эллиптическая поляризация
Вектор электрического поля колеблется по величине
и вращается. Этот вид поляризации имеет небольшое
практическое значение. В большинстве случаев эллип-
тическая поляризация используется для описания оши-
бок основных видов поляризации: линейной и круго-
вой.
К анализу и синтезу линейной и круговой поляри-
заций можно подходить различным образом. Эти два1
вида поляризации являются крайними случаями эл-
липтической поляризации, и их можно выразить друг
через друга. В кратком обзоре кажется Правильным
исходить из линейной поляризаций, которая к тому же
очень просто реализуется. Тогда круговую поляриза-1
цию можно рассматривать как сочетание двух одина-
ковой величины f-составляющих, между которыми су-
ществует разность фаз 90°. В зависимости от знака
этой разности фаз поляризация будет левого или пра-
вого вращения (рис. 7.12, д). Это можйо также пред-
ставить как две проекции пространственного представ-
ления на горизонтальную и вертикальную плоскости'
(рис. 7.12, в, а и б).
При переносе энергии в пространстве могут воз-
никать различного рода ошибки поляризации (эллип-
тичность) . Они могут появиться вследствие отражений
а дифракции, возникающих на деталях конструкции
(краях отражателей и облучателя), а также в самом’
эблучателе Необходимо, чтобы эти ошибки былй не-
значительны. Это требуется, например, для обеспечен
1йя высокой степени селекции каналов передачи с оди*
заковыми частотами, но различными поляризациями.
Зысокая степень развязки каналов достигается при хо-
рошем поляризационном соответствии между переда-1
гей и приемом. Это означает, что в каждом случае
цолжны быть точно согласованы поляризации пере*’
цающей и приемной айтепн.
* В простейшем случае можно Изменить горизонталь-
ную поляризацию приемной ййтенны на вёр^ийаЛЬйуЮ
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 361
простым поворотом приемной головки (облучателя)
на 90°. Однако для случая круговой поляризации та-
кой поворот облучателя эффекта не дает. Для этого
необходимо изменить на 180° величину разности фаз
между £-составляющими1 Облучатель линейной поля-
ризации может принимать волны с круговой поляри»
зацией (правого или левого направления вращения),
причем в этом случае безразлично, каким образом
ориентирован этот облучатель. Конечно, при этом не
происходит приема второй f-составляющей, т. е. потери
мощности (усиления) составляют 3 дБ. Кроме того,
исчезает возможность осуществлять поляризационную
развязку между каналами.
В универсальных установках должна быть преду-
смотрена возможность дистанционно устанавливать
требуемую поляризацию или после разделения сиг-
нала на соответствующие составляющие отдельно об-
рабатывать каждую из них.
7.4. Волноводы
В микроволновой области основную роль при передаче
энергии с малыми потерями в виде связанных волн иг-
рают волноводы различного поперечного сечения. Упр-
требляются следующие основные формы поперечного
сечения:
1. Прямоугольный волновод.
В стандартном исполнении его стороны подчиняются
условию а: b = 2: 1. К модифицированным вариантам
относятся плоские волноводы (F), используемые для
экономии места в качестве внутренних соединений р
корпусах приборов, и квадратные волноводы для пере-
дачи полей ортогональных поляризаций (плоские вол-
новоды имеют повышенное затухание).
2. Круглый волновод.
В основном применяются жесткие волноводы (тру-
би), но имеются также и гибкие конструкции. Для из-
менения направления линии передачи используют вол-
новодные уголки и плавные изгибы.
Врлцоррд можно рассматривать как коаксиальную
л,ицщо;. передачи, у которой отсутствует внутренний
362
Глава 7
проводник. Распределение поля в поперечном сечении
волновода может быть различным. Конкретный вид
распределения поля в поперечном сеченйи волновода
определяется геометрическими размерами этого сече-
ния, частотой и порядковым числом волновода п. Го-
ворят также о соответствующих типах волн, или мо-
дах. Размеры волновода определяют некоторую ниж-
нюю граничную (критическую) частоту. В волноводе
могут распространяться только те волны, частота ко-
торых выше этой критической частоты. Различают
следующие основные типы Волн:
Е-волны, называемые Также ГМ-волнамн, у кото-
рых имеется составляющая поля Е, параллельная
направлению распространения энергии;
/7-волны, называемые также ТЕ-волнами, у кото-
рых имеется составляющая поля Н, параллельная
направлению распространения энергии.
На частотах выше критической имеется бесконечное
количество типов волн, которые характеризуются дву-
мя индексами, определяющими число Е-максимумоВ в
поперечном сечении волновода.
В прямоугольном волноводе:
первый индекс соответствует числу максимумов
вдоль широкой стенки а;
второй индекс — числу максимумов вдоль узкой
стенки Ь.
Если вдоль какой-либо стенки изменения Е-поля
отсутствуют, то используют индекс 0.
В круглом волноводе:
первый индекс соответствует половйне числа мак-
симумов вдоль окружности поперечного сечения;
второй индекс — числу максимумов в радрадьном
направлении. (Учитывается и максимум на самой
оси.)
В принципе возможно преобразование одного типа
волн в другой, но на практике это крайне нежелатель-
но Стабильного положения можно достичь, -выбрав
такие размеры тюйеречйого Сечения, 'при которых 'бу-
дут созданы условия ДЛЯ распространения только од-
ного типа волн, например волны Ми в -круглом войне-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
863
Е-и Н-поле в зависимости от угла ориентации
элемента возбуждения
Волна Нит 0,58A<d-<0,76A
лв=5^”Н|Гкритиче₽кая длина волны
Рис. 7.13. Картина распределения поля основных типов волн в
волноводах, а — прямоугольный волновод; б — круглый волне*
вод.
воде, волн Ны или Ню в прямоугольном волноводе.
Это означает, что на основной волне работа идет на
Частоте выше критической, а на других типах волн —
на частотах ниже критических. Эти основные типы
волн имеют наиболее широкое применение и в даль-
нейшем будут рассматриваться только они. Возможны
и случаи, когда используется несколько типов волн
'(например, волны Я01 и Ню в квадратном волноводе
при распространении поля круговой поляризаций или
при использовании одновременно двух ортогональных
(юляризаций).
На рис. 7.13 представлено распределение поля ос-
новных типов волн в волноводах и даны основные
соотношения. Характеристики некоторых стандартных
прямоугольных волноводов приводятся в табл. 7.3.
Волны Ню или Hqi в прямоугольном волноводе е
помощью специального перехода (рис. 7.14) можно пре-
образовать в волну Ни круглого волновода. Не вызы-
вает проблем также и правильное возбуждение круг-
лого волновода. Длина плавного перехода от прямо-
И64
Глава Т
Таблица 7.3. Характеристики некоторых Стандартных
прямоугольных волноводов
Диап. рабоч. „
Марка Размеры частот „ днап. „ Крит. сечения а%Ъ, для волны рабоч. част- волны X ,
мм (l,25fc— l,9f_), волн, tM ГГп с
ГГц С
R40 58,17X29,08 3,22-4,9 6.1-9.3 2,58 11,6
НТО 34,85X15,80 5,38-8,18 3,67-5,58 4,3 6,97
R120 19,05X9.53 9,84-15,0 2,0—3,0 7,87 3.81
R220 10.67X4,32 17,6-26,7 1,12-1,71 14.1 2,13
угольного к круглому волноводу составляет пример-
но от одной до двух длин волны. Такой переход обла-
дает хорошей широкополосностыо.
Проще всего возбудить волны Ню и Hoi в прямо*-
угольном волноводе и волну Нц в круглом волноводе
ЕЛ Волна Ню
О Волна Н((
Рис. 7.14. Переход от
прямоугольного к круг-
лому волноводу.
с помощью так называемого штыря связи, располо-
женного вдоль направления поля Е в волноводе
(рис. 7.15). Глубина погружения и толщина штыря
связи, расстояние от середины широкой стенки в пря*-
моугольном волноводе и расстояние от короткозамкнуг
того конца волновода определяют импеданс или согла-
сование перехода.
Таким же образом можно выполнить н переход ме-
жду волноводом и коаксиалом или, например, между
волноводом и полосковой линией.
Подобным же образом можно с помощью витка
связи осуществить переход для магнитной составляю-
щей поля (рис. 7.16). Положение и величина витка
связи также определяют импеданс, или согласование
перехода.
Отрезки волноводов соединяются .между собой в по-
мощью фланцев. Волноводы используются не только
Микроволновые (СВЧ) "томные установки
36S
I—। Волна
О Волна Иц
Рис, 7.1В. Ъозоуждение волновода с
(связь по полю £),
ПОМОЩЬЮ ШТЫрЯ СВЯЗЦ
i_J Волна H«j
О Волна Нц •
Рис. 7.16. Возбуждение волновода с помощью петли связи (связь
по полю Я).
для передачи анергии с малыми потерями и в качестве
слабонаправленных излучателей, но и для реализации
различных волноводных функциональных узлов, как-
то резонаторов, контуров возбуждения, фильтров, пе-
реходников, направленных ответвителей, циркулято-
ров (вентилей), так называемых магических Т-мостов
для смесителей и т. д. Но такое рассмотрение уведет
нас слишком далеко. Для изучения этих вопросов луч-
ше всего обратиться к обширной специальной литера-
туре. Для передачи энергии могут также использовать-
ся полосковые линии передачи '(микрополоски). На
базе полосковых линий можно реализовать различные
функциональные элементы. Особое значение полоско-
вая техника имеет при серийном изготовлении микро-
волновых устройств; конечно, при этом требования
Должны быть несколько снижены.
7.5. Первичные излучатели (облучатели)
Волноводные антенны находят применение в качестве
первичных излучателей или облучателей. Рассматри-
ваются антенны, работающие в режиме передачи. На
основе принципа взаимности все результаты без изме-
нений относятся и к приемным антеннам. JJacTo, го*
366
Глава 7
воря о приемных антеннах, имеют в виду приемную
головку, в которой вместе с антенной объединяются
входные наружные элементы приемного устройства.
Облучатель и параболический отражатель, из которых
состоят зеркальные антенны, следует рассматривать в
совокупности, так как между ними существует взаим-
ная связь. Только при таком рассмотрении можно по-
лучить оптимальные характеристики антенной систе-
мны. Направленное действие и усиление параболической
антенны определяются диаметром его апертуры, а ,так-
>йе коэффициентом использования поверхности (’рас-
пределением тока). Коэффициент использования по-
верхности зависит от так называемого «освещения»,
т. е. от диаграммы направленности облучателя. При
заданной величине поверхности излучения максималь-
ное усиление создается прй равномерном распределе-
нии тока по апертуре (рис. 7.17,6). Коэффициент ис-
пользования поверхности в таком случае равен 100 %;
потерн практически носят только омический характер.
Это означает также, что одновременно достигается
лучшее среднее направленное действие, так как уси-
ление G и коэффициент направленного действия (на-
правленность) D — связанные между собой характери-
стики антенны: G = цОбЩ : D. Чтобы получить такое
равномерное распределение тока, облучатель должен
создавать равномерное освещение только в зоне осве-
щения параболического отражателя, занимающей уг-
ловую область 0д (соответствующая диаграмма на-
правленности облучателя в полярных координатах
представлена на рис. 7.17, г, а в декартовых — на
рис 7.17,6). Ну а если для точности учесть еще за-
тухание ближнего поля в области освещения, особенно
для зеркал с малым отношением f/D, то для обеспе-
чения максимального усиления антейной системы диа-
грамма направленности облучателя должна иметь вид,
показанный на рис. 7.18. К сожалению, эта теоретиче-
ская форма на практике не достигается; реальная диа-
грамма направленности облучателя всегда оказывает-
ся более широкой. Небольшое улучшение здесь мож-
но получить с помощью многомодовых облучателей, цо
их изготовление требует больших затрат.
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
ВВ7
—Ъ
Рис. 7 17. Взаимосвязь параболического отражателя и облучателя,
а — геометрия отражателя; б — оптимальное теоретическое равно*
Мерное облучение апертуры; в—реальное облучение апертуры|
г — идеальная требуемая диаграмма направленности облучателе
В полярных координатах; е —то же в декартовых координатах!
О и ж — реальные диаграммы направленности облучателя»
На практике диаграммы направленности облучате*
лей имеют форму, покааанную на рис. 7.17, д или а»,
На рис. 7.17, в такие диаграммы Нредставляют рае*
пределение тока по апертуре параболической антенны
при ее облучении. Это реальное распределение nq
апертуре и определяет усиление и диаграмму нал рад-1
368
Глава 7
ленности всей антенны. С таким характером распреде-
ления тока по апертуре связано и некоторое уменьше-
ние коэффициента использования поверхности аперту-
ры по сравнению с его максимально возможным зна-
чением.
Поскольку на практике не удается достичь идеаль-
ных характеристик облучателя, их стремятся оптими-
зировать. Если диаграмма направленности облучателя
Рис. 7.18. Требуемая теоре-
тическая диаграмма направ-
ленности облучателя с уче-
том затухания ближнего
поля.
слишком широка по сравнению с угловой областью
облучения параболического отражателя 0Д, то на па-
раболический отражатель попадает только некоторая
часть потока мощности от облучателя, остальная часть
этого потока проходит мимо отражателя (переливает-
ся через край). Полное усиление антенны оказывает-
ся в этом случае небольшим. Если же фокусирующее
действие облучателя слишком велико, т. е. угол облу-
чения мал по сравнению с углом облучения отража-
теля ©д, иначе говоря, диаграмма направленности об-
лучателя имеет слишком малую ширину, то края
параболического отражателя оказываются недооблу-
ценными и не вносят заметного вклада в усиление
антенной системы. В этом случае коэффициент исполь-
зования поверхности апертуры параболического отра-
жателя соответственно уменьшается. На практике он
может упасть до 30 %. Между двумя крайними значе-
ниями фокусирующего действия облучателя имеется не-
которое оптимальное значение, при котором максималь-
ное усиление антенной системы соответствует коэффи-
циенту использования поверхности, примерно равному
65 %. Максимум достигается на практике при так на-
зываемом «облучении но уровню —10 дБ». Это озна-
чает, что при угле, равном углу облучения ©а, уро-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
869
вень диаграммы направленности облучателя будет на
10 дБ ниже ее максимума.
Специалисты используют и более круто спадающее
освещение, при котором, например, уровень диаграм-
мы направленности облучателя в направлении на край
отражателя снижается по сравнению с максимумом на
20 дБ («облучение по уровню —20 дБ»). При таком
освещении диаграмма направленности полной антен-
ной системы имеет низкий уровень боковых лепестков.
При «освещении по уровню —10 дБ» понижение уров-
ня du первого бокового лепестка, как правило, на
практике составляет >• 20 дБ (первый боковой лепе-
сток располагается рядом с главным лепестком, более
дальние боковые лепестки имеют еще более низкий
уровень), а при «освещении по уровйю —20 дБ» пони-
жение уровня dN будет > 40 дБ. При этом следует
заметить, что при «освещении по уровню—*20 дБ» по
сравнению с «освещением по уровню —10 дБ» сущест-
венно уменьшается коэффициент использования
поверхности. По сравнению со своим максимальным
значением усиление уменьшается почти на 3 дБ. Это
означает, что такое же усиление можно было бы полу-
чить от антенны, поверхность излучения которой вдвое
меньше (диаметр примерно в полтора раза меньше).
Следует отметить, что для получения определенных
качеств антенны необходимо учитывать конкретные
местные условия.
Естественно, что уменьшение уровня боковых ле-
пестков без увеличения поверхности антенны и при по-
стоянных затратах на изготовление антенны приводит
к потере усиления и расширению главного лепестка
диаграммы направленности. (Это особенно хорошо
видно из примера с так называемой антенной типа
«тройка», в которой с целью уменьшения уровня боко-
вых лепестков создается, например, биномиальное ам-
плитудное распределение (1—2—1 или, аналогично,
0,5—1—0,5). Обе наружные антенны возбуждаются о
половинной амплитудой по сравнению со средней ан-
.тенной. Математический расчет совершенно строго по-
казывает, что усиление строенной антенны в точности
равно усилению сдвоенной антенны с равномерным
возбуждением (амплитуды возбуждения 1—1), причем
870
Глава 7
такие антенны обладают совершенно идентичными (!)
направленными свойствами. Конечно, это верно тогда,
когда амплитуды возбуждения обеих антенн одина4
ковы| Сумма нормированных амплитуд (мощностей) у
обеих антенн равна 2 или, соответственно, 3 дБ, но
только у антенны типа «тройка» приходится без вся-
кого увеличения ее эффективности увеличивать за-
траты на 50 % I
В тех случаях, когда при использовании микровол-
новых антенн точно с направления ориентации боко-
вого лепестка Антенны поступает помеха, которую на-
до ослабить путем уменьшения уровня этого бокового
лепестка, приходится мирцтьря е возможными поте-
рями усиления. Но такие слуиаи при приеме передач
непосредственно со спутников связи пока не встреча-
лись, да и не ожидается, 4т<| они могут встретиться.
Представляется, что при прямом приеме передач со
спутников связи целесообразно проводить оптимиза-
цию (максимизацию) антен'н по усилению!
Отметим также, что на углах расположения первых
боковых лепестков антенн с резко спадающим «облу-
чением» в каждом случае не происходит какого-либо
снижения интенсивности излучения по сравнению с
антеннами с линеаризованным облучением, которые
всегда имеют более высокое усиление и более узкий
главный лепесток диаграммы направленности. Оче-
видно также, что большее усиление одновременно оз-
начает и большее среднее направленное действие (на-
правленность). При определении размеров лучше всего
предусмотреть такое расположение нулей или мини-
мумов диаграммы направленности, которое соответ-
ствует направлениям прихода конкретных помех.
Рассмотрим теперь различные типы облучателей.
Простейшим облучателем является открытый конец
волновода, из которого идет излучение. Апертуры па-
раболических антенн обычно имеют круглую форму.
Поэтому необходимо, чтобы диаграммы направленно-
сти облучателя в главных плоскостях (Е- и //-диа-
граммы или плоскости) были бы примерно одина-
ковы.
Прямоугольный волновод с волной Н10 и соотноше-
нием сторон а : Ъ =“ 2:1 не удовлетворяет таким уело-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
371
виям. К тому же распределение напряженности поля
в а- и ^-направлениях поперечного сечения прямо-
угольного волновода определяется разными функция-
ми. Этот тип облучателя оказывается мало подходя-
щим. Более подходит квадратный волновод (а : b =
= 1:1). Однако и в нем вид функций распределения
поля в Е- и //-плоскостях различается. К тому же
Рис. 7.19. Волноводный
облучатель с настроеч-
ными штырями (винта-
ми).
квадратный волновод пригоден только для облучения
подем с линейной поляризацией на волне Hi0 или HQl.
Лучше всего использовать в качестве облучателя круг-
лый волновод с волной Нц.
Бо многих радиоприборах часто для единообразия
используют такой тип распределения поля, который
свойствен прямоугольному волноводу. В этом случае
для того, чтобы обеспечить оптимальность облучения,
Необходимо перейти от прямоугольного к круглому
волноводу, который сам может служить облучателем
(рис. 7.14).
Для обеспечения единообразия при передаче энер-
гии .размеры волновода должны попадать в относи-
тельно узкий интервал значений (рис. 7.13,6). Такой
волновод без каких-либо доработок пригоден для ис-
пользования в качестве облучателя параболических
антенн со средней величиной отношения f/D (относи-
тельно выбора размеров см. разд. 7.6.5.1). Известная
из практики конструкция волнОводного облучателя по?
казана ра рис. 7.J.9. Это просто относительно короткий
отрезок волновода, один из концов которого' зайкнут
372
Глава 7
накоротко. Такой облучатель обладает довольно хоро-
шей широкополосностью и его достаточно просто изго-
товить. Для достижения хорошего согласования необ-
ходимо подобрать размеры элемента связи и ввести
дополнительные металлические или диэлектрические
Рис. 7.20. Рупорные облучатели, а — секторный рупор; б'—пира*
Мйдальный рупор; в — конический рупор (круглый рупор).
штыри для настройки "(винты), как показано нй
рис. 7.19.
На характеристики облучателя можно воздейство-
вать (на диаграмму направленности), если плавно
расширить поперечное сечение волновода. Это сделать
о'собенно целесообразно в лучших параболических ан-
теннах с относительно большим отношением f/D. Та-
ким образом образуются так называемые рупорные
облучатели в виде секторных и пирамидальных рупо-
ров на основе прямоугольных (квадратных) волново-
дов и конических рупоров на основе круглого волно-
вода (рис. 7.20).
Чтобы характер распределения поля в раекрыве
рупора оказался таким же, каким он был в попереч-
ном сечении возбуждающего волновода (без заметных
искажений), длина рупора должна превышать неко-
торую минимальную величину, равную диаметру ру-
пора dK или размеру большей стенки волновода а
или b (рис. 7.20). Это означает, что соответствующий
переход дожен быть плавным, чтобы не возника-
ли высшие типы волн. Для значений d# 3,5Х ре-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
873
крмендуемая длина перехода должна удовлетворять
условию I 4 %. Облучатели большей длины на прак-
тике не применяются. Такие облучатели являются
оптимальными для облучения параболических антенн
с большим фокусным расстоянием (с большим отно?
шением f/D). Выбор размеров см. в разд. 7.6.5.1.
Круглый рупор подходит для излучения всех ви-
дов поляризации /линейной ортогональной, круговой).
Рис. 7.21. Рупорный облуча-
тель с канавками.
В параболических антеннах с малым отношением
f/Z) из-за искажений поля облучателя, сильной кри-
визны поверхности зеркала и пр. возникают ошибки
'деполяризации, которые вызывают изменения в поля-
ризационных характеристиках и снижают усиление,
В антеннах с f/D'^0,35 этими ошибками практиче-
ски можно пренебречь, так как при относительно
небольшом угле облучения таких антенн поле облучате-
ля практически не искажается, а кривизна поверхно-
сти зеркала не так велика. Ошибки начинают ощу-
щаться при больших углах облучения (f/D < 0,30),.
, Для облучения подобных антенн и для улучшение
диаграмм направленности облучателя разработаны ,и
используются так называемые многомодовые облуча-
тели. Например, известен коаксиальный многомодо-
вый облучатель, который содержит центральный об-
лучатель (круглый волновод или пирамидальный ру-
цор) и окружающий его периферийный трубчатый
/кольцевой) облучатель, возбуждаемый высшим ти-
пом волны. Изготовление такого облучателя приводит
И относительно большим затратам. На рис. 7.21 показан
рупорный облучатель с канавками. На сегодняшний
Д£нц это основной тип облучателя. ,Он. как и много-
модовый облучатель, имеет хорошие характеристики
374
Глава 7
прежде всего в случае излучения с линейной оитого-
нальной поляризацией.
Для предохранеяия от воздействия метеофакторов
раскрывы волноводов или рупорных облучателей
должны быть закрыты специальными заглушками.
t д-тремсмно
ВОЛНЫ HjQ И Hoi
Рие. 7.22. Одновременное воз-
Суждение двух ортогональных
волн в квадпатном волноводе.
В простейших случаях такие заглушки изготавли-
ваются из синтетической пленки (РЕ-фольга), или из
полистирола небольшой толщины (1—2 мм).
Возбуждение или отбор полей с линейной поляри-
зацией осуществляется очень просто без каких-либо
проблем. В принципе можно рассматривать и одно-
временное возбуждение полей с различными поляри-
зациями (линейной ортогональной, круговой правого
и круговой левого направлений вращения).
Имеется много способов формирования поля с кру-
говой поляризацией. Как уже отмечалось в разд. 7.3,
поле с круговой поляризацией можно представить в
виде двух линейных составляющих, сдвиг фаз между
которыми равен 90°. Наиболее просто возбудить две
составляющие с ортогональными друг другу поляри-
зациями путем одновременного возбуждения волн
Hi0 и HOi в квадратном волноводе. Для этого в квад-
ратный волновод по его диагонали (45°) устанавли-
вают штырь связи. В волноводе возбуждаются две
ортогональные составляющие и Еч (рис. 7.22). Для
создания в раскрыве такого волновода круговой по-
ляризации правого или левого направления вращения
необходимо только сдвинуть фазу одной из этих со-
ставляющих относительно фазы другой на 90°, Такой
Микроволновые (СВЧ) приемные установка 371
сдвиг можно осуществить многими способами, напрй*
мер с помощью расположенных в одной плоскости дй«
электрических шайб, путем введения в волновод ре*
активных штырей или канавок и т. д.
В общем случае эти меры ограничивают широко*
полосность облучателя, так как сами применяемые
элементы узкополосны и, кроме того, фазовая ско*
рость волны в волноводе в сильной степени зависит,
от частоты. Поэтому при возбуждений поля с круго*
вой поляризацией лучше всего вводить в волновод
две ортогональные составляющие по отдельйоСти й
независимо, а фазовый сдвиг между ними создавать
другими схемными средствами, например с помощью
микрополосковой удлиняющей вставки, Можно при*
менять также более простой и универсальный пре*
образователь типов волны. Подобного рода возбуж*
дение удается достаточно просто и весьма успешно
реализовать в круглом волноводе, причем в этом слу*
чае не требуется использовать удлиняющую вставку.
Как в прямоугольном волноводе.
7.6. Аппаратура спутниковой связи
Для полноты изложения и в познавательных целях
здесь необходимо дать некоторое представление об
используемой в описываемых установках электронной
аппаратуре. Это касается приемной части телевизи-
онных и радиовещательных установок и передатчи*
ков Для любительской радиосвязи.
Частотная модуляция является предпочтительным
Видом модуляции, поскольку при передаче ЧМ-сигна*
лов имеет место так называемый «модуляционный
выигрыш» в величине отношения сигнал/помеха, а
также потому, что передатчики с ЧМ имеют лучший
к.п.Д. При этом виде передачи оперируют с исходны*
мй аналоговыми сигналами, но можно применять и
различные способы передачи цифровых сигналов. 'Та*
кие способы передачи используются >ири стереосопро*
вождении в телевидении, причем часто' в сочетании
с‘новыми способами передачи’ видеосигналов ' ('D2-
МАС, С-МАС).
376
Глава 7
Одной из важнейших характеристик входного при-
емного устройства является добротность G/Т (отно-
шение усиления антенны G к шумовой температуре
Т). Мощность шума на входе приемника определяется
как Р == kTB, где k — постоянная Больцмана, Т — шу-
мовая температура, а В — ширина полосы пропуска-
ния. Применительно к данному приемнику перемен-
ной величиной будет Т. В соответствии с принятым в
настоящее время способом сравнения уровней соот-
ношение между всеми названными величинами мож-
но представить в следующем виде:
Р (дБ (Вт)] = k [дБ (Вт/Гц К)] + Т [дБ (К)] + В [дБ (Гц)].
Добротность G/Т приемного устройства будет тем
выше, чем выше усиление антенны G и ниже шумо-
вая температура Т или шум-фактор F, выраженный в
дБ. Запишем соотношение между этими величинами!
10 lg G/T^= 101g G—101 g Т или G/Т [aB]=G [дБ]—Т [дБ],
Значения шум-фактора и шумовая температура свя-
заны между собой следующим образом:
т
Шум-фактор F= 1
1 о
где То = 290° (комнатная температура),
или F [дБ] = 101g F (в дБ).
Для осуществления нормального прямого приема
со спутника связи (при наличии на поверхности 3ем>;
ли уровня плотности потока излученной мощности в
пределах от —100 дБ Вт/м2 до —103 дБ Вт/м2) на
индивидуальную приемную установку добротность ее
G/Т должна равняться 6 дБ/K, а на установку кол-
лективного пользования—14 дБ/K (повышенная
надежность приема). При этом нормальный прием-
можно осуществить и в некоторой области большего ।
размера, в пределах которой уровень плотности потоку
излученной мощности составляет —Ш дБВт/м2.,Тре-
буемую надежность приема можно обеспечить, вы-,
брав1 соответствующие размеры области. На рис. 7^23»
изображена принципиальная схема индивидуальном.
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 877
Прием местных программ
•Ж
СВЧ-честь
Антенна (наружное
связи со входное
спутником устройство)
(0,15-)
47-8ЭСШ
(LMK)UF
4 Установка
I коллективного
J Простейшая
. -. । установка
— । индивидуального
г— V7 —I пользования
Ilmk/u
Селектор
Общий вход
система распре-
деления пользо-
Y вателей при
____(приеме со
спутника
со спутника
(111—125МГц)
iстереопрогра
I .1“ >0 «ж»
£ 1 mm Э-овук-еигнал
НИИ
ф
6
),15-)47-173ОМП|
TtaefHxp
Именная установка
устройства
Антенный ввод 47-Б90МП}
Пользователь
Рис. 7.23 Принципиальная схема приемной установки для прямо-
го приема со спутника и приема передач местного радиовеща-
ния. Предназначена для индивидуального или коллективного
(с наибольшим числом абонентов) пользования.
приемной установки для прямого приема передач со
спутника связи. На схеме показана группа основных
антенн, входные устройства и внутренняя аппаратура.
7.6.1. Наружные входные устройства
Принятый приемной антенной микроволновой сигнал
(СВЧ-сигнал) поступает с выхода облучателя на вход
Наружного электронного устройства. Современные
Входные электронные устройства имеют относительна
небольшие размеры. Линия передачи, соединяющая
Облучатель с входной электронной аппаратурой,-
должна обладать как можно меньшими потерями. Об*
лучатель и электронные блоки обычно образуют еди-
ный моноблок (приемную головку). Принимаемая не-
сущая частота (при прямом приеме со спутника она
лежит внутри диапазона 11,7—12,5 ГГц) преобразу-
ется в первую промежуточную частоту, например в
пределах) полосы 950—1750 МГц. В диапазоне деци*
четровыХ волн такая полоса — это уже так назыдае-
втв
глава г
мая сверхширокая полоса. Первая промежуточная
частота лежит в полосе, ширина которой должна быть
больше ширины полосы частот ца несущей частоте
приема (11,7—12,5 ГГц, В =» 800 МГц). Если прием
организован так, что на несущей частоте принимает-
ся только полуполоса, т. е. или от 11,7 до 12,1 ГГц,
или от 12,1 до 12,5 ГГц, то первая промежуточная
частота обычно выбирается в пределах От 500 до
000 МГц. Наиболее широкое распространение полу-
чили входные устройства для приема полной полосы
иа несущей частоте. При других значениях несущей
частоты и полосы частот принимаемого сигнала фун-
кции входных устройств остаются полностью анало-
гичными с соответствующим изменением частоты ге-
теродина. Сигнал первой промежуточной частоты
соответствующего уровня индивидуальной приемной
установки или коллективной установки с небольшим
числом абонентов непосредственно подается в про-
стейшем случае на вход внутренней аппаратуры, а в
случае коллективной приемной установки с большим
числом абонентов сигнал первой промежуточной час-
тоты предварительно усиливается.
Входные устройства содержат (как минимум) два
смесительных диода и при минимальных требованиях
К качеству приема — одни диод Ганна, служащий ге-
теродином, а при повышенных требованиях, напри-
мер, семь полевых транзисторов (FET) на арсениде
галлия (GaAs). Несколько отличаются друг от дру-
га и применяемые принципиальные схемы. При уме-
ренных требованиях наиболее распространена весьма
подходящая для массового производства микрополос-
ковая технология. Более высокие результаты достига-
ются при использовании волноводной техники, но и
затраты, разумеется, в этом случае тоже увеличива-
ются. Возможна и некоторая промежуточная схема,
В которой сочетается та и другая техника.
На рис. 7.24 изображена принципиальная схема
входного устройства, удовлетворяющего умеренным
требованиям. Схема содержит кольцевой гибридный
смеситель на микрополосковых линиях, и один диод
Ганна, размещенный в объемном (волноводном), ре-
зонаторе. Принимаемый сигнал поступает -прямо С
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
879
Облучатель.
ьзРухх»**
облучателя
Микрополосковый
кольцевой Усилитель ПЧ
смеситель
Первая ПЧ,
Гана
Подложка
(А1гО3,тесрлон)
-Первый гетеродин
'Объемный резонатор
а и=*
Рис. 7.24. Блок-схема микроволнового входного наружного уст-
ройства с облучателем, гетеродином, смесителем и усилителем
первой ПЧ. а — вид сбоку; б — вид сверху.
выхода волноводного облучателя приемной антенны
на вход смесителя. В состав входного устройства вхо-
дит и предусилитель первой промежуточной частоты.
Кольцевой гибридный смеситель включен между
клеммами 1 (выход антенны) и 2 (выход гетеродина)
таким образом, что сигнал гетеродина не может по-
пасть на антенну.
При повышенных требованиях в установках пря-
мого приема со спутника связи применяются волно-
водная техника и полевые транзисторы на арсениде
галлия. В табл. 7.4 для примера приводятся основные
данные для некоторых узлов входных устройств (из-
готовитель фирма «Сименс»). Каскады предваритель-
ного усиления ца выходе приемной антенны должны
быть малошумящими. Дальнейшее улучшение дости-
гается путем применения волноводного смесителя с
магическим Т-мостом — так называемого смесителя
880
Глава 7
Таблица 7.4. Основные данные для некоторых узлов
входных устройств
CFY 18-20 F<2 дБ 12 ГГц-предуснли-
тель
CFY 18-23 F < 2,3 дБ 12 ГГц-предусили-
тель
CFY 13 Диап. 12 ГГц
BFQ 81 F < 1,5 дБ 0,8-1,8 ГГц
BFQ 74 F < 2,2 дБ 0,8-1,8 ГГц
CGY F<3 дБ 0,8-1,8 ГГц
1 каскад
2 каскад
Г етеродин
Усил. 1 пром, част.,
1 каскад
Усил. 1 пром, част.,
2 каскад
Усид. 1 пром. частч
оконечный каскад
на зеркальной частоте. Для обеспечения оптималь-
ного уровня сигнала первой промежуточной частоты
служит малошумящий предусилитель первой проме-
жуточной частоты (ПЧ-предусилитель). В схеме ге-
теродина предусмотрены специальные диэлектриче-
ские резонаторы, зависящие от частоты (стабильные).
Устройство такого типа называется малошумящим
преобразователем (МШП). Дальнейшее совершен-
ствование связано с применением интегральных схем
(ИС или МИС). При использовании такого рода
МШП можно и с антеннами небольшого размера nq-
лучить заданные выше значения добротности и обес-
печить, например, удовлетворительное качество прие-
ма на индивидуальную антенну передач со спутников
дальней связи и перераспределения телевизионных
программ.
При использовании входных наружных устройств
необходимо учитывать характер принимаемой поля-
ризации излучения. Простейший случай встречается,
разумеется, при приеме излучения одной определен-
ной поляризации. При приеме излучения с линейной
поляризацией самым простым способом изменения
направления поляризации является поворот приемной
головки на 90° (переход от горизонтальной к верти-
кальной поляризации или наоборот).
В приемных установках индивидуального пользо-
вания применяется дистанционное перёключёйие rid*
дИривациш Это значит, что электрическим' Ьу'гем 'bc$i
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
381
ществляется переключение на входе антенны соот-
ветствующей системы возбуждения облучателя ан*
тенны (волновода). Одним из удачных способов ди-
станционного переключения поляризации является,
например, способ, в котором используется вращение
приемной головки с помощью электромотора. В ан-
теннах приемных установок коллективного пользова-
ния должно быть предусмотрено два выхода соответ-
ствующих поляризаций (поляризационный селектор),
точно так же, как и в антенне с переключением поля-
ризации электрическим путем, используемой в уста-
новке индивидуального пользования. Оба выхода
функционируют одновременно (одновременная ра-
бота иа ортогональных поляризациях). Это значит,,
что на каждый соответствующий выход определенно-
го вида поляризации подключена одна из ветвей двух-
канаЛьного входного устройства (оба канала одина-
ковы и построены в соответствии с уже описанной
схемой входной цепи). Каналы обслуживаются одним
гетеродином. Входное устройство имеет два ПЧ-вы-
хода, пропускающие сигналы одной полосы частот.
Эти сигналы принадлежат разным каналам, отли-
чающимся видом поляризации. После разделения во
входном устройстве они поступают для дальнейшей
обработки во внутреннюю аппаратуру. Таким же об-
разом происходит прием сигналов круговой поляри-
зации (с переключением входов или по двум кана-
лам) соответственно для правого и для левого на-
правления вращения. Однако в этом случае поворот
приемной головки не приносит никакого эффекта. Это
следует помнить непременно! Здесь может помочь
только поляризационный селектор с переключением
разности фаз с ±90° на +90°. В принципе можно
иметь одну универсальную приемную головку для од-
новременного приема линейных горизонтальной и
вертикальной поляризацией в поддиапазоне 10,95—
11,7 ГГц и круговых правого и левого направлений
вращения в поддиапазоне 11,7—12,5 ГГц.
Сигналы первой промежуточной частоты, получен-
ное в результате преобразования микроволновых сиг-
налов, передаются по коаксиальному кабелю (при
двух поляризациях возможно два кабеля) от входно-
882
Глава 7
го устройства к внутренней аппаратуре или к распре-
делительному щиту установки коллективного поль-
зования. При необходимости этот же кабель можно
использовать и для защиты входного устройства от
перенапряжения.
7.6.2. Внутренняя аппаратура установок
индивидуального пользования
Во внутренней аппаратуре происходит выбор канала
первой промежуточной частоты (в селекторе каналов,
Пли тьюнере). Там же при необходимости с помощью
управляющего сигнала осуществляется требуемое ди-
станционное переключение полйри^ации,' а такж’е
усиление сигналов выбранного канала после преобра-
зования их на вторую промежуточную частоту (при-
мерно 70 МГц). На Выходе второй ПЧ происходит
демодуляция ЧМ-сигналов, причем в нашем случае
способ демодуляции отличается от ранее используе-
'мых способов демодуляцйи йри передаче телевидения.
Одновременно здесь вырабатывается управляющий
сигнал для подстройки частоты второго гетеродина
для того, чтобы можно было осуществлять слежение
за изменением частоты передатчика на спутнике (о
помощью системы АПЧ).
Для ЧМ-демодуляции можно использовать и обыч-
ные способы «нормальной» модуляции. Однако более
целесообразно применить улучшенный способ «поро-
говой» демодуляции, например PLL-способ (приемник
с фазовой подстройкой частоты), так как благодаря
этому еще больше возрастает добротность G/T, всей
Приемной установки.
После ЧМ-демодуляции формируются видеосигна-
лы и сигналы звукового сопровождения (1 ТВ-канал)',
а также цифровые стереоканалы (16 программ/кана-
лов). При передаче программ телевидения исполь-
зунТтСя различные способы передачи радиоинформа-
ции. (Передача основной полосы в настоящее время
ШирЬкО применяемся на спутнйках перераспределения
Телевизионных программ','1 споСбб Г»2-МАС Принят в
ФР)" и Франции в качестве нового стандарта для си;
стём 'прямого приема'Со сйу'тнй&а;' сйос'бб С-Ж’АС й
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 883
настоящее время принят в Великобритании и сканди-
навских странах в качестве перспективного. Можно
ожидать, что и другие страны возьмут на вооружение
способ пакетирования по принципу МАС, поскольку
при применении этого способа по сравнению с обыч-
но употребляемыми существенно улучшается качество
передачи.)
Способ передачи основной полосы телевизионного
сигнала происходит по известной схеме. В основную
Рис. 7.25. Диаграмма
сигнала в D2-MAC-cno-
собе на протяжении од-
ной строки (625 строк).
Звуковой сигнал
полосу телевизионного сигнала входят полоса видео-
частот, полоса цвея^вых частот, окружающих Цвето-
вую поднесущую FT = 4,43 МГц, и полоса частот,
занятая ЧМ-поднесущими звука ТТ = 5,5 МГц (на-
пример, согласно стандарту из табл. 8.2), а при
необходимости еще и вторая поднесущая звука
ТТ2 = 5,74 МГц для стерео- или второго звукового
канала. Эту основную полосу можно или через ВЗ-
ввод (видеозвук) ввести в телевизор, или после пере-
модуляции перенести через антенный ввод в любой
свободный капал (главным образом в диапазоне де-
циметровых волн).
При осуществлении способа D2-MAC и способа
С-МАС надо сначала еще декодировать отдельные
составляющие сигнала, а затем по отдельности под-
вести их к соответствующим каскадам телевизора.
На рис. 7.25 помещена частотная и временная схе-
ма способа D2-MAC. Передача звукового сопровож-
дения и другой информации осуществляется в цифро-
вом виде при временном сжатии, например по двум
стерео-каналам (четыре одиночных канала) или по
восьми каналам с шириной полосы пропускания, рав-
ной полуширине полосы сигнала (примерно 7 кГцр
884
i лава i
Аналоговые цветовой сигнал C7/V и яркостный сигнал
также сжимаются во времени. Передача всех сжатых
во времени сигналов (при соответствующем расширен
нии частотного спектра) происходит последовательно
на протяжении одной строки длительностью 64 мкс.
При этом происходит полное устранение вредных
влияний (помех) и серьезно повышается качество пе-
редачи, причем больше уже не появляются извест-
ные прежде ошибки.
Все сигналы должны быть записаны в запоминаю-
щем устройстве на протяжении по крайней мере од-
ной строки, причем с соответствующими различными
скоростями записи (частотой) и считывания. Сигнал
звукового сопровождения необходимо, кроме того, со-
ответствующим образом преобразовать'в цифро-ана-
логовом преобразователе.
Способ С-МАС в основе своей примерно схож со
способом D2-MAC, но он допускает передачу четырех
.стереоканалов (восемь одиночных каналов) и цифро-
вых информационных сигналов с временным сжатием
Однойременно. Для осуществления способа С-МАС
требуется, однако, иметь более широкую полосу про-
пускания приемника (примерно II МГц), которую по-
ка нельзя получить в установках коллективного поль-
зования1. Способ D2-MAC требует несколько меньшей
Ширины полосы пропускания (примерно 9 МГц). Та-
кую полосу при необходимости можно получить в
специальных сверхширокополосных каналах прием-
ных установок ближайшего будущего. МАС-способы
никоим образом не совместимы с применяемыми до
настоящего времени способами ПАЛ, НТСЦ и СЕ-
КАМ и, разумеется, с системами черно-белого теле-
видения.
Преобразование традиционных способов хотя и ве-
дет к снижению качества, но может служить некото-
рым переходным решением проблемы, разумеется,
при наличии переходных устройств.
Для приема передач цифрового радиовещания
(16 цифровых стереоканалов вместо одного ТВ-кана»
ла) необходимы новые соответствующие приемники
цифрового радиовещания.
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
385
Телевизионные приемники нового поколения уже
содержат в себе соответствующие каскады для прие-
ма передач со спутников прямого вещания. Лучшие
марки телевизоров, например телевизоры, соответ-
ствующие нескольким стандартам, приспособлены для
приема передач, организуемых в соответствии со все-
ми возможными в будущем стандартами и спосо-
-бами.
7.6.3. Антенные установки коллективного
пользования (КАУ)
Принято, что добротность приемных установок
G/Т = 14 дБ/K. Соответственно этому и применяется
необходимая техника. При приеме сигналов одного
вида поляризации в случае небольшого числа або-
нентов применяется установка, схема которой пред-
ставлена на рис. 7.24. Такая установка рассчитана на
прием сверхширокой полосы частот от 0,95 до
1,75 ГГц и, кроме того, на прием других вещательных
каналов (местное радиовещание). В приемной уста-
новке принятые сигналы распределяются между або-
нентами, которые должны быть оснащены внутренней
аппаратурой такого же вида, что и при индивидуаль-
ном приеме. Если среди принимаемых каналов име-
ются каналы, работающие на различных поляриза-
циях, то входное устройство должно содержать две
ветви, как об этом уже говорилось. Сигналы местно-
го радиовещания объединяются с телевизионными
сигналами со спутника в так называемой общей час-
ти схемы, а распределение сигналов между отдель-
ными абонентами осуществляется с помощью звезд-
ной системы распределения, в которой каждый
отдельный потребитель получает сигнал по собствен-
ному кабелю питания. При таком способе соединения
имеется возможность присоединить внутреннюю аппа-
ратуру каждого отдельного абонента к общей части
схемы индивидуальным образом и выбрать требуе-
мую ветвь селектора поляризации.
В КАУ с большим числом абонентов обработка
сигналов СВЧ-каналов осуществляется в общей
13 Э. Шпиндлер
386
Глава 7
части приемной установки, а оораоотанные соответ-
ствующим образом сигналы доставляются отдельным
абонентам в готовом виде. При использовании С-
МАС способа передача сигналов по кабелю становит-
ся технически невозможной. При применении D2-
МАС способа для осуществления соответствующей
обработки требуется использовать новую технику.
Только в этом случае при использовании специально-
го широкополосного канала такие приемные уста-
новки допускают прием сигналов, обработанных ука-
занными способами. При современном состоянии
техники высококачественный прием сигналов при пря-
мом приеме сигналов со спутника телевизионной тран-
сляции, обработанных по способу D2-MAC, возможен
только в случае индивидуальной приемной установки.
В существующих КАУ декодирование стандартным
путем, например в систему ПАЛ или СЕКАМ, при-
водит к появлению уже названных потерь. Если же-
лательно осуществлять прием передач от нескольких
спутников, расположенных на разных позициях, то
нужно иметь для приема передач с каждого положе-
ния отдельную антенну с наружным входным уст-
ройством.
7.6.4. Радиолюбительские установки
Микроволновые радиолюбительские установки не от-
личаются от уже описанных, за исключением того,
что они имеют более узкую полосу частот и в связи
с этим другие параметры системы (например, отно-
шение G/Т). Радиолюбительская установка помимо
рассмотренного режима работы на прием осущест-
вляет и передающий режим работы — в этом ее глав-
ное отличие.
Некоторые специальные рекомендации по поводу
антенн для таких установок приводятся в
разд. 7.6 5.1. В остальном для определения требуемых
размеров и составления соответствующей схемы впол-
не достаточно всех тех рекомендаций, которые уже
были высказаны ранее. Необходимо только учиты-
вать конкретную область рабочих частот.
микроволновые (Ct>4) приемные установки
387
7.6.5. Параболические антенны
Проще всего реализовать классическую параболиче-
скую антенну круговой симметрии. Они вполне при-
годны для создания высокоэффективных установок
Ранее уже были подробно рассмотрены принцип дей-
ствия отдельных элементов такой антенны и их вза-
имосвязь. Главная задача при определении размеров
антенны заключается в обеспечении максимального
усиления при заданной величине затрат на изготов-
ление. Кроме того, должны быть заранее заданы уси-
ление и уровень боковых лепестков, в противном слу-
чае потребуются слишком трудоемкие расчеты или
специальные измерения. При аккуратном выборе ис-
ходных данных требуемые значения удается получить
без всяких проблем. При изготовлении параболиче-
ских антенн специально уделять внимание такому па-
раметру, как ПЗО, не нужно, поскольку при правиль-
ном выборе размеров по заданным исходным данным
величина ПЗО автоматически превышает уровень
60 дБ. Это относится также и ко всем боковым лепе-
сткам, лежащим в угловой области от 90° через
180° до 270°.
7.6.5.1. Определение размеров параболических
антенн
При определении размеров параболической антенны
главным является обеспечение усиления и установле-
ние диаметра отражателя при условии получения тре-
буемого уровня боковых лепестков d/r. После этого
вычисляют размеры соответствующего облучателя.
С другой стороны, если в наличии уже имеется гото-
вая приемная головка, то по ее известным данным
можно тоже найти размеры параболического отража-
теля, обеспечивающего требуемую величину усиления
и требуемое значение dt;. Если данные приемной го-
ловки неизвестны, то их можно довольно просто опре-
делить по приведенному здесь методу конструкции го-
ловки с учетом известного диапазона рабочих частот.
(Например, если задан пирамидальный рупор, то мо-
жно установить конический рупор, диаметр раскрыва
388
Глава 7
которого приблизительно равен длине стороны рас-
крыва пирамидального рупора.)
При разработке схемы приемной установки для
прямого приема передач со спутника можно в расчете
на- Нормальные затраты исходить из того, что диаметр
отражателя (апертура) D — 0,90 м, а в расчете на по-
вышенные затраты из того, что D = 1,80 м. В диапа-
зонё 11,7—12,5 ГГц при 0 = 0,90 м имеем оптималь-
ное-усиление (O/Z = 36) G = 37 дБ и ширину глав-
ногб лепестка диаграммы направленности в обеих
плоскостях (круговая симметрия) а0,7 ~ 2°. При уве-
личении размера отражателя действует очень простое
правило: при каждом удвоении диаметра О усиление
возрастает на 6 дБ, а ширина главного лепестка диа-
граммы направленности уменьшается примерно вдвое.
Поэтому для диаметра 0 = 1,8 м (O/Z = 72) G ~
« 43 дБ и но,? ~ 1°, а для О == 3,6 м G ~ 49 дБ и
По,7 0,5.
На рис. 7.26, а представлена зависимость, которая
связывает диаметр отражателя и частоту (через дли-
ну волны 7) с оптимальным значением усиления и ши-
риной диаграммы направленности в обеих плоскостях
йо,7 при «облучении по уровню —10 дБ» и величине
отношения f/D sC 0,35. С ее помощью можно опреде-
лить все те значения, которые могут потребоваться в
дальнейшем. Можно считать, что для значений f/D
0,5 к величине, взятой из рисунка, добавляется ве-
личина AG » 0,6 дБ. Другая кривая на рис. 7 26, а от-
носится к случаю «облучения по уровню —20 дБ».
В этом случае усиление уменьшается, а ширина диа-
граммы направленности увеличивается.
На рис. 7.26, б представлена зависимость, позво-
ляющая получить оценку боковых лепестков как функ-
цию выбранного характера облучения.
Координаты параболы определяются из решения
уравнения
Исходя из принятого значения f/D (предпочтительно
между f/D 0,35 и f/D 0,75), вычисляют значение
фокусного расстояния f, соответствующее требуемому
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
38S
Рис. 7.26. Основные электрические характеристики параболиче-
ской антенны в зависимости от относительного размера апер-
туры (D/Х). а — усиление G и ширина диаграммы направленно-
сти (ао,г) при разных законах «облучения» (10 дБ и 20 дБ);
б — ожидаемое ослабление уровня боковых лепестков djv при
различных законах «облучения».
значению диаметра отражателя D. Переменная х мо-
жет принимать различные значения вплоть до значе-
ния ±х = D/2 (см. также разд. 4 3). [Рекомендация:
все величины г, х, f, D должны выражаться в одина-
ковых единицах, предпочтительно в мм.] По этцм
390
Г лава 7
Рис. 7.27. Зависимость угла облучения от отношения UD для
классической параболической антенны.
координатам изготавливают затем параболоид вра-
щения, который и будет отражателем (разд. 7.6.5.2).
На рис. 7.27 показана зависимость угла облучения
параболической антенны от величины отношения f/D
в соответствии с геометрией антенны, показанной на
рис. 7.17, а.
Теперь надо приступить к определению размеров
облучателя. Тут возможно несколько вариантов: обес-
печение максимально возможного усиления при уров-
не боковых лепестков примерно > 20 дБ путем
«облучения по уровню —10 дБ» краев отражателя
(при крайних значениях угла облучения), или получе-
ние пониженного уровня боковых лепестков пример-
но до dr/ > 40 дБ при некотором уменьшении усиле-
ния путем «облучения по уровню —20 дБ», или неко-
торый промежуточный вариант (например, «облучение
по уровню —12 дБ»).
При определении размеров облучателя нужно еще
учесть затухание ближнего поля при распространении
энергии между облучателем и поверхностью парабо-
лического отражателя — особенно для параболоидов с
пониженным отношением f/D и большим углом облу-
чения ©у,. Для этого следует учесть, что лучи от облу-
чателя, попадающие на края параболического отража-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
391
Рис. 7.28. Затухание ближнего поля в параболических антеннах.
а — геометрическая разница в длинах путей; б — относительное
затухание в направлении на край отражателя по сравнению с
центральным лучом в зависимости от полуугла облучения.
теля и проходящие больший путь по сравнению с лу-
чами, распространяющимися от фокуса до вершины
зеркала, должны больше затухать (при осесимметрич-
ной диаграмме направленности облучателя). Из
рис. 7.28, а видна разница между длиной пути из фо-
куса до вершины (/0) и длиной пути из фокуса до края
,(Zi) для параболического отражателя, а на рис. 7.28, б
показана зависимость дополнительного затухания от
разницы между длинами путей, которую надо учесть
при выборе размеров облучателя. Можно видеть, что
для глубоких зеркал с малым фокусным расстоянием
'(например, при f/D = 0,25, когда фокус располагается
в плоскости раскрыва зеркала, а угол облучения 0/ =
— 180°) величина этого дополнительного затухания со-
ставляет ds = 6 дБ. Чтобы в этом случае обеспечить
названное выше «облучение по уровню —10 дБ» с уче-
том дополнительного затухания крайнего луча на 6 дБ,
спад диаграммы направленности облучателя в направ-
лении на края зеркала 0л/2 = ±90° (при угле облу-
чения 0д = 180°) должен составлять всего 4 дБ (очень
трудно выполнимо!). С увеличением отношения f/D
дополнительное затухание уменьшается. К примеру
при f/D — 0,5 из рис. 7.27 находим, что угол облуче-
ния 0л = 106°, а из рис. 7.28 находим, что ds да 2 дБ
»У2
Глава 7
Рис. 7.29. Зависимость затухания da от нормированного угла.
(при вл/2 = 53°). Если размеры облучателя выбрать
так, чтобы «£ ю дБ = 0д, то в целом получим «облуче-
ние по уровню —12 дБ». Строго говоря, влияние зату-
хания ds должно быть учтено заранее, т. е. уровень
диаграммы направленности облучателя при ±0Л/2
должен равняться 10 дБ — ds. Тогда и будет обеспе-
чено «облучение по уровню —10 дБ». Для определения
углов снодБ — как некоторых характерных величин —
служит рис. 7.29.
На рис. 7.29 приведена полезная для практики за-
висимость разницы затуханий при углах сц<1б и аюдв
от нормированного отношения этих углов. При опре-
делении размеров облучателя в совокупности с
рис. 7.30 и 7 31 можно использовать рис. 7 29. Он мо-
жет сложить и для определения всех других зависимо-
стей разницы затуханий от соответствующих отноше-
ний углов.
Некоторые замечания по поводу определения раз-
меров антенн с вынесенным облучателем, представ-
ляющих собой симметричную вырезку из параболоида
вращения.
Особое предпочтение антеннам с вынесенным облу-
чателем надо отдавать при малом диаметре отража-
теля или при больших размерах облучателя (большое
затенение). Однако на практике относительно сложно
реализовать это. особенно в единичном исполнении.
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
393
При выборе размеров надо исходить из рис. 7.9. При-
чем геометрические размеры отражателя не совпадают
с размерами его эффективной электрической аперту-
ры (диаметра ОЭфф), которая и определяет усиление и
Рис. 7.30. Характеристики излучения облучателя (круглый вол»
новод и конический рупор).
направленное действие антенны с вынесенным облуча-
телем (рис. 7.26). Антенна с вынесенным облучателем
Рис. 7.Д1. Облучатели, а — круглый волновод; б — конический
рупор с питающим круглым волноводом.
имеет примерно эллиптическую форму. Диаметр d2 ра-
вен диаметру Дэфф, а диаметр di больше ДЭфф. Пре-
вышение диаметра зависит от того, какой отрезок об-
разующей параболы был использован. Предпочтитель-
нее выбирать отрезок как можно ближе к вершине
образующей параболы, при этом надо исходить из того,
394
Глава 7
что нижние лучи поля излучения должны точно ка-
саться облучающей системы. Все геометрические соот-
ношения в данной антенной системе должны очень'точ->
но выдерживаться и жестко фиксироваться. Это отно-
сится также к такому параметру, как направление
главного излучения, для которого в системе с выне-
сенным облучателем вообще нельзя указать точного
направления, каковым в классической симметричной
антенне является ось параболического отражателя!
Облучение отражателя рассчитывается таким же
образом, как и в отражателях круговой симметрии, но
необходимо принять специальные меры для того, что-
бы края зеркала (апертуры) (!) облучались полем
примерно равной интенсивности, при этом необходимо
учесть, что теперь распределение затухания ближнего
поля несимметрично. Для выравнивания необходимо
правильно выбрать наклон облучателя, так что облу-
чение окажется несимметричным. Сказанного о выборе
размеров для симметричных отражателей вполне до-
статочно для того, чтобы произвести такой выбор и в
случае несимметричной антенны. Этот вопрос здесь
можно не рассматривать. В антеннах с вынесенным
облучателем можно применять и приемные головки.
При использовании их для облучения симметричных
;(больших) отражателей (рис. 7.9) исходной величиной
для оценки их применимости является угол облучения
0. Однако лучше учесть геометрические соотношения
при облучении таким облучателем (rf* или с?я, 0л,
ctto дБ, f/Z), £)). Переставить приемную головку из не-
большой симметричной антенны в большую не пред-
ставляет труда (рис. 7.32). Но надо внимательно рас-
смотреть характер облучения.
В любительской радиосвязи, если необходимо ра-
ботать в режимах приема и передачи, можно исполь-
зовать для питания облучателя волновод. Для возбу-
ждения облучателя лучше всего применять, например,
возбудитель, показанный на рис. 7.33; в нем исполь-
зуется связь по магнитному полю с помощью петли
связи. Расположив две такие петли в круглом волно-
воде так, чтобы возбуждались ортогональные волны
//и, получим универсальную систему возбуждения
всех встречающихся на практике видов поляризации.
Микроволновые (СВЧ) гфИемные уЬТймеки
89В
Рис. 7.32. Приемная параболическая антенна с входным устрой*
ством для приема вещания со спутника.
В таком возбудителе при необходимости очень просто
осуществлять переключение поляризации! Вход 1 слу-
жит для возбуждения горизонтальной поляризации, а
Рис. 7.33. Универсальный воз-
будитель различных поляриза-
ций (линейной горизонтальной
и вертикальной; круговой ле-
вого и правого направлений
вращения)
Микрополосковая
вход 2 — вертикальной. При объединении этих входов
через четвертьволновую микрополосковую вставку со
входа 1 будет формироваться круговая поляризация
левого направления вращения, а со входа 2— пра-
вого. Эти входы можно связать или с прямоугольными
396
Глава 7
волноводами, или через микрополосковые линии не-
посредственно со входом приемника. Согласующие
элементы (например, реактивные штыри) можно уста-
новить, как это часто делается, прямо в круглом
или/и прямоугольном волноводе.
Простейший облучатель — круглый волновод с от-
крытым концом, пропускающий только волну Н\ь Дли-
на его I ~ 37; эта величина не является критичной. Он
применяется для возбуждения ортогональных линей-
ных или круговой поляризаций. При большом отноше-
нии f/D для параболического отражателя круглый
волновод переходит в конический рупор. Такой же об-
лучатель можно применять и для создания спадаю-
щего облучения. О применении герметизирующих
заглушек излучающего раскрыва уже говорилось
ранее.
Характер и порядок действий при выборе размеров
параболической антенны можно яснее всего предста-
вить, рассмотрев следующий пример:
Пусть требуется выбрать размеры классической
приемной параболической антенны для диапазона ча-
стот 10,95—12,5 ГГц с усилением G = 48 дБ на часто-
те 12 ГГц (прямой прием передач со спутников связи
в диапазоне 11,7—12,5 ГГц и ТВ-спутников, например
ЕСС — европейского спутника связи).
Порядок выбора размеров:
f = 12 ГГц. Это соответствует длине волны ^=2,5 см.
Из рис. 7.26, а находим, что при «облучении по уров-
ню —10 дБ» для того, чтобы усиление параболической
антенны составляло 48 дБ, отношение D/7 должно
равняться 120
При К = 2,5 см имеем
О—120 • 7= 120 • 2,5 см = 300 см,
т. е. D = 3 м.
Лучше всего будет выбрать f/D = 0,5. Из рис. 7.27
находим, что угол облучения Од == 106°. Из
рис. 7.28, б получаем, что при 0д/2 = 53° затухание
ближнего поля ds = 2 дБ. С учетом этого для созда-
ния «облучения по уровню —10 дБ» поверхности па-
раболического отражателя, у которого Од/2 = 53°,
фактическое затухание в направлении на края отра-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
397
жателя должно быть da = 10 дБ — ds — 10 — 2 =
= 8 дБ (при ах — 53° = 0^/2).
На рис. 7.30 приводится зависимость ширин диа-
граммы направленности облучателя иЕ здб и иЕ юдв
от размера его относительной апертуры. Более пра-
вильно будет ориентироваться на величину аюДБ,
поскольку именно на значение этой величины норми-
рован аргумент зависимости на рис. 7.29. Имеем
ах дБ __ |
аЮ дБ
(ах дб — это угол между осью и направлением, в ко-
тором ослабление поля облучателя по сравнению с
полем в максимуме при а = 0° составляет da = x дБ;
ах дБ — 0л/2).
Для da = 8 дБ из рис. 7.29 находим
ах дБ _ а8 дБ Q g
а10 дБ а10дБ
откуда
___ ^8 дБ _ 53° _ rqo
«10 дБ — 0>9 — 0 9 59 .
Это значит, что для того, чтобы в направлении 0л/2
интенсивность облучения составляла ад8цБ, диаграм-
ма направленности облучателя должна иметь такую
ШИрИНу, При КОТОРОЙ ©Л = Од ю дБ = 2 • Ию дБ = 2 X
Х59°=118°. Из рис. 7.30 по этим данным находим,
что относительный диаметр раскрыва облучателя
d/X « 1,1.
Поскольку простейший облучатель в виде круг-
лого волновода можно использовать для пропускания
волны Нц только при условии, если d/Z = 0,58—0,76
(одномодовый режим), то в нашем случае следует
применить конический рупор соответствующего рас-
крыва.
Вначале, однако, надо выбрать диаметр круглого
волновода. При этом исходим из того, что на верхней
границе диапазона отношение d/}. должно иметь
наибольшее возможное значение (d/X = 0,76). При
/макс = 12,5 ГГц — Хмин = 2,4 см (X = 30//, X в см,
/ в ГГц). Тогда диаметр круглого волновода находится
398
Глава 7
Таблица 7.5. Координаты поверхности параболического
отражателя z и +х при D = 3,0 м, / = 1,5 м (f/D = 0,5);
допустимая ошибка Az 0,5 мм
Z ±х Z ±х 2 2 ±х Z ±х
0 0 76 675,3 152 955,0 228 1169,6 304 1350,6
1 77,5 77 679,7 153 958,1 229 1172,2 305 1352,8
2 109,5 78 684,1 154 961,2 230 1174,7 306 1355,0
3 134,2 79 688,5 155 964,4 231 1177,8 307 1357,2
4 154,9 80 692,8 156 967,5 232 1179,8 308 1359,4
5 173,2 81 697,1 157 970,6 233 1182,4 309 1361,6
6 189,7 82 701,4 158 973,7 234 1184,8 310 1363,8
7 204,9 83 705,7 159 976,7 235 1197,4 311 1366,0
8 219,1 84 709.9 160 979,8 236 1190,0 312 1368,2
9 232,4 85 714,1 161 982,9 237 1192,5 313 1370,4
10 244,9 86 718,3 162 985,9 238 1195,0 314 1372,6
11 256,9 87 722,5 163 988,9 239 1197,5 315 1374,8
12 268,3 88 726,6 164 992,0 240 1200,0 316 1377,0
13 279,3 89 730,8 165 995,0 241 1202,5 317 1379,1
14 289,8 90 734,8 166 998,0 242 1205,0 318 1381,3
15 300,0 91 738,9 167 1001,0 243 1207,5 319 1383,5
16 309,8 92 743,0 168 1004,0 244 1210,0 320 1385,6
17 319,4 93 747,0 169 1007,0 245 1212,4 321 1387,8
18 328,6 94 751,0 170 1010,0 246 1214,9 322 1390,0
19 337,6 95 755,0 171 1012,9 247 1217,4 323 1392,1
20 346,4 96 759,0 172 1015,9 248 1219,8 324 1394,2
21 355,0 97 762,9 173 1018,8 249 1222,3 325 1396,4
22 363,3 98 776,8 174 1021,8 250 1224,7 326 1398,6
23 371,5 99 770,7 175 1024,7 251 1227,2 327 1400,7
24 379,5 100 774,6 176 1027,6 252 1229,6 328 1402,9
25 387,3 101 778,5 177 1030,5 253 1232,1 329 1405,0
26 395,0 102 782,3 178 1033,4 254 1234,5 330 1407,1
27 402,5 103 786,1 179 1036,3 255 1236,9 331 1409,3
28 409,9 104 790,0 180 1039,2 256 1239,4 332 1411,4
29 417,1 105 793,7 181 1042,1 257 1241,6 333 1413,5
30 424,3 106 797,5 182 1045,0 258 1244,2 334 1415,6
31 431,3 107 801,2 183 1047,9 259 1246,6 335 1417,7
32 438,2 108 805,0 184 1050,7 260 1249,0 336 1419,9
33 445,0 109 808,7 185 1053,6 261 1251,4 337 1422,0
34 451,7 НО 812,4 186 1056,4 262 1253,8 338 1424,1
35 458,3 111 816,1 187 1059,2 263 1256,2 339 1426,2
36 464,8 112 819,8 188 1062,1 264 1258,6 340 1428,3
37 471,2 113 823,4 189 1064,9 265 1261,0 341 1430,4
38 477,8 114 827,0 190 1067,7 266 1263,3 342 1432,5
39 483,7 115 830,7 191 1070,5 267 1265,7 343 1434,6
40 489.9 116 834,3 192 1073,3 268 1268,1 344 1436,7
41 496,0 117 837,9 193 1076,1 269 1270,4 345 1438,7
42 502,0 118 841,4 194 1078,9 270 1272,8 346 1440,8
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
899
П родолжение табл. 7.5
Z Z Z Z ±х Z
43 508,0 119 845,0 195 1082,7 271 1275,1 347 1442,9
44 513,8 120 848,5 196 1084,4 272 1277,5 348 1445,0
45 519,6 121 852,1 197 1086,2 273 1279,8 349 1447,1
46 525,4 122 855,6 198 1090,0 274 1282,2 350 1449,1
47 531.0 123 859,1 199 1092,7 275 1284,5 351 1451,2
48 536,7 124 862,6 200 1095,4 276 1286,9 352 1453,3
49 542,2 125 866,0 201 1098,2 277 1289,2 323 1455,3
50 547,7 126 869,5 202 1100,9 278 1291,5 354 1457,4
51 553,2 127 872,9 203 1103,6 279 1293,8 355 1459,5
52 558,6 128 876,4 204 1106,3 280 1296,1 356 1461,5
53 563,9 129 879,8 205 1109,1 281 1298,5 357 1463,6
54 569,2 130 883,2 206 1111,8 282 1300,8 358 1465,6
55 574,5 131 886,6 207 1114,5 283 1303,1 359 1467,2
56 579,7 132 890,0 208 1117,1 284 1305,4 360 1469,7
57 584,8 133 893,3 209 1119,8 285 1307,7 361 1471,7
58 590,0 134 896,7 210 1122,5 286 1310,0 362 1473,8
59 595,0 135 900,0 211 1125,2 287 1312,2 363 1475,8
60 600,0 136 903,3 212 1127,8 288 1314,5 364 1477,8
61 605,0 137 906,6 213 1130,5 289 1316,8 365 1479,9
62 610,0 138 910,0 214 1133,1 290 1319,1 366 1481,9
63 614,8 139 913,2 215 1135,8 291 1321,4 367 1483,9
64 619,7 140 916,5 216 1138,4 292 1323,6 368 1485,9
65 624,5 141 919,8 217 1141,1 293 1325,9 369 1488,0
66 629,3 142 923,0 218 1143,7 294 1328,2 370 1490,0
67 634,0 143 926,3 219 1146,3 295 1330,4 371 1492,0
68 638,7 144 929,5 220 1148,9 296 1332,7 372 1494,0
69 643,4 145 932,7 221 1151,5 297 1334,9 373 1496,0
70 648,1 146 935,9 222 1154,1 298 1337,2 374 1498,0
71 652,7 147 939,1 223 1156,7 299 1339,4 375 1500,0
72 657,3 148 942,3 224 1159 3 300 1341,6
73 661,8 149 945,5 225 1161,9 301 1343,9
74 666,3 150 948,7 226 1164,5 302 1346,1
75 670,8 151 951,8 227 1167,0 303 1348,3
так: dH = АМИн-0,76 = 2,4-0,76 = 1,82 см. Округляя,
получаем dH = 18 мм.
Теперь нужно убедиться, что нижняя рабочая час-
тота попадает в полосу пропускания круглого волно-
вода. Для нижней рабочей частоты fMKa = 10,9 ГГц
имеем Лмакс = 2.75 см. т. е.
1,8
"У = 2J5'==0’655*
400
Глава 7
Граница полосы пропускания определяется значением
d/Х >= 0,58. Таким образом, нижняя рабочая частота
находится в полосе пропускания круглого волновода
диаметром 18 мм, причем с некоторым коэффициентом
запаса 0,655/0,58= 1,13 (или 13 %). Поэтому круг-
лый волновод выбранного диаметра в данном диапа-
зоне частот пропускает только основную волну Яп,
причем с достаточным запасом по отношению к кри-
тической частоте. В соответствии с исходными дан-
ными диаметр раскрыва конического рупора при
Рис. 7.34. Пример выполнения облучателя для диапазона ча-
стот / = 10,95—12,5 ГГц.
f — 12 ГГц или X = 2,5 см определяется как dK =
= 1,1-2,5 = 2,75 см » 2,8 см или 28 мм. Геометрия
облучателя показана на рис. 7.34. Из простых триго-
нометрических соотношений получаем / = 4Хмакс =
= 4-27,5 = 110 мм и /д = 40 мм.
На этом определение размеров параболической ан-
тенны по заданным исходным данным можно счи-
тать законченным. Остается только заметить, что о
учетом величины отношения f/D усиление на часто-
те 12 ГГц оказывается примерно на 0,6 дБ больше
исходной величины. При других исходных данных или
других задачах можно этот подход несколько изме-
нить или вообще, если необходимо использовать в ка-
честве облучателя заданную приемную головку, изме-
нить порядок выбора размеров на обратный.
В табл. 7.5 приводятся вычисленные для приведен-
ного примера координаты поверхности параболическо-
го отражателя с шагом в 1 мм по оси г.
Для приема передач советского ТВ-спутника «Го-
ризонт» некоторые размеры облучателя, показанного
на рис. 7.34, а именно диаметры dH dK и длину
Микроволновые (СВЧ) приемные установки
401
следует умножить на коэффициент 3,27. Все осталь-
ные размеры облучателя и параболического отража-
теля остаются теми же, но усиление и коэффициент
направленного действия изменяются пропорциональ-
но изменению рабочей частоты (Z)/X). Параболи-
ческие антенны такого размера обеспечивают хоро-
шее качество приема на территории Средней Ев-
ропы
7.6.5.2. Изготовление паоаболических антенн
Технология изготовления параболических антенн в
первую очередь зависит от диаметра D и количества
изготовляемых изделий. При серийном изготовлении
антенн небольшого размера, а также антенн с выне-
сенным облучателем применяется литье под давле-
нием из полимерных пластмасс с применением соот-
ветствующих форм и с последующей металлизацией
зеркальной поверхности. Параболические отражатели
средних размеров изготавливаются штамповкой из
соответствующих круглых заготовок. Складывающиеся
антенные системы имеет смысл самостоятельно изго-
тавливать лишь для работы в нижней части микро-
волнового диапазона, так как на более высоких час-
тотах они не смогут удовлетворить поставленным
требованиям по точности выполнения зеркальной по-
верхности. Антенны большого размера часто изготав-
ливают выклейкой из стеклоткани с применением
главным образом полиэфирных смол. Жесткость ан-
тенн создается или путем использования специальных
элементов жесткости из металла, или использования
сотовых материалов, или материалов типа «сандвич».
Как правило, большие антенны изготавливаются в
единственном экземпляре.
Для изготовления антенн большого размера нуж-
но располагать помещением соответствующей вели-
чины. Для выклейки параболического отражателя
требуется простая модель параболоида вращения с
реперными точками для ориентировки в пространстве
оси и фокуса (например, для установки трех растя-
жек системы крепления облучателя). Такую модель
можно легко изготовить из дерева, пластмассы или
гипса (очень просто, но модель получается непроч-
402
Глава 7
ной). Модель должна укрепляться на плоском (стро-
го) основании или жесткой станине.
Обработку зеркальной поверхности по контуру
можно выполнить на программируемом карусельном
станке. Это самый быстрый и элегантный способ.
Можно для этого использовать и шаблоны. Если ма-
териал, из которого изготовлены шаблоны, достаточно
Рис. 7.35. Шаблон для изготовления модели.
тверд, то изготовленные из него стальные полосы-
шаблоны могут дополнительно служить профильным
ножом при изготовлении модели из гипса (рис. 7,35).
Самое простое наложить на модель тонкую быто-
вую фольгу, затем на нее основу из стеклоткани и
пропитать смолой. Наносится несколько таких слоев,
а между ними устанавливаются металлические эле-
менты жесткости в виде обручей и ребер, которые и
обеспечивают требуемую жесткость всей конструкции
’’(рис. 7.36). Одновременно устанавливаются элементы
крепления антенны на опоре и посадочные гнезда для
системы крепления облучателя в фокусе зеркала.
Зеркало должно иметь столько точек крепления,
сколько необходимо, чтобы обеспечить требуемые
жесткость антенны и точность ее установки (рис. 7.37).
Особое внимание нужно уделять системе крепле-
ния облучателя. Она должна позволять точно совме-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 4^3
стить фазовый центр облучателя, который распола-
гается где-то вблизи его апертуры, с фокусом пара-
болического зеркала. Для центрирования облучателя
на оси параболического отражателя используются со-
вершенно одинаковые растяжки системы крепления
облучателя; они должны закрепляться на зеркале на
Рис. 7.36. Элементы жесткости параболического отражателя.
строго одинаковых расстояниях от оси и его вершины.
Неточности центрирования вызывают наклон главно-
го лепестка диаграммы направленности антенны, при-
мерно равный по величине, но противоположный по
направлению углу наклона, вызванного радиальным
смещением оси зеркала (оси z).
Это сопровождается уменьшением усиления (не-
большим при небольших механических смещениях)
и появлением больших и несимметричных боковых
лепестков в диаграмме направленности антенны. Го-
раздо неприятнее, однако, осевое смещение облуча-
теля из фокуса параболоида (в направлении к вер-
шине зеркала или наоборот). В этом случае даже при
незначительном механическом смещении облучателя
из фокуса весьма заметно падает усиление антенны.
Если фазовый центр облучателя смещается из расчет-
ного фокуса вдоль оси по направлению к вершине
404
Глава 7
Рис. 7.37 Система крепле-
ния классической параболи-
ческой антенны. а — отра-
жатель, б — облучатель; в—
регулировка угла возвыше-
ния.
параболоида, где обеспечивается создание плоского
фазового фронта в апертуре отражателя, то фазо-
вый фронт в апертуре зеркала становится выпуклым,
главный лепесток диаграммы направленности («о,?)
расширяется, усиление падает. Если же облучатель,
смещаясь из фокуса, удаляется от вершины зеркала,
то фазовый фронт становится вогнутым, главный ле-
песток диаграммы направленности распадается на два
лепестка, причем в главном направлении (а = 0)
уровень излучения сильно падает, возрастает излуче-
ние в обратном направлении. В этом случае возни-
кает большая опасность неправильно направить ан-
тенну. Поэтому лучше всего облучатель (приемную
головку) закреплять на оси антенной системы так,
чтобы можно было осуществлять регулировку ее по-
ложения (волновод в направляющей трубе на сколь-
зящей посадке, расположенной в середине системы
крепления облучателя точно по оси). При регули-
ровке добиваются получения максимального усиления
/максимальная мощность приема), причем обяза-
Микроволновые (СВЧ) приемные установки 405
тельно надо при этом проводить и регулировку поло-
жения антенны по направлению (юстировку), так
как диаграмма направленности антенны в процессе
регулировки может раздвоиться.
Условием стабильного приема высокого качества
является жесткость полной антенной системы и жест-
кая фиксация направления ее главного излучения
(даже в условиях воздействия ветра). Металлизиро-
ванное покрытие зеркала окрашивается матовой све-
топоглощающей краской (полимерная краска), кото-
рая одновременно со светопоглощением выполняет и
защитные функции. Фокусирование в антенной си-
стеме солнечного излучения, падающего на антенну
с направления приема, может вызвать искажения в
работе приемной головки!
Форма зеркала (отражающая поверхность) долж-
на быть выполнена с большой тщательностью. В ди-
апазоне 12 ГГц отклонения от теоретического профи-
ля не должны превышать примерно 0,5 мм (Х/40).
При этом потери усиления в среднем составляют
AG » 0,5 дБ. При ошибке выполнения поверхности
Х/20 средние потери усиления составят уже более
2 дБ. Для оценки потерь усиления можно пользовать-
ся формулой
ДО = - 890 (в дБ),
где Де — среднеквадратичное отклонение размеров.
Обычно по растяжке системы крепления облуча-
теля или внутри нее прокладывают коаксиальный
кабель для передачи сигналов первой промежуточной
частоты
7.6.5.3. Микроволновые антенны — установка
и юстировка
Особое значение имеет процедура установки антен-
ны микроволнового диапазона в нужном направлении
в месте ее расположения. По известным данным о по-
ложении спутника и о географических координатах
места расположения приемной антенны необходимо
точно рассчитать азимут и угол возвышения направ-
ления, в котором следует ориентировать антенну, и
Глава 7
выполнить это. Для точного определения долготы и
широты места расположения приемной антенны надо
пользоваться географическим атласом!
При этих расчетах приходится оперировать с пра-
вилами сферической тригонометрии. Здесь будет опи-
сан один практичный и наипростейший способ прове-
дения таких расчетов. Обнаружить требуемый спут-
Рис. 7.38. Зависимости
для определения угла
возвышения от коорди-
нат положения спут-
ника и месторасположе-
ния приемной антенны.
ник на небосклоне без предварительной подготовки
просто нельзя.
Угол возвышения над горизонтом определяется из
рис. 7.38 по известным данным о положении спутни-
ка и о месте расположения приемной антенны. Поиск
сигналов нужного спутника можно осуществить, ус-
тановив антенну под требуемым углом возвышения и
затем поворачивая ее в горизонтальной плоскости с
юга на запад или с юга на восток. Закончить этот
процесс следует при совпадении показаний индикато-
ра с исходными данными (незначительные шумы на
экране приемника). На рис. 7.38 дд означает широту
места приема на земле (в градусах); АХ — разницу в
положениях (градусы долготы) спутника и места при-
ема на земле (необходимо обращать внимание на
знак долготы!). Например, для географических коор-
динат Берлина, т. е. для примерно 52,5° северной
широты и 13,4° восточной долготы при положении
спутника под Г западной долготы (рис. 7.3) угол
Микроволновые (СИЧ) приемные установки
407
возвышения составит а« 28,5°, а азимут меняется
от южного направления к западному. Если же спут-
ник находится под 19° западной долготы (рис. 7.3),
то угол возвышения составит а » 23°, а азимут сме-
стится гораздо дальше к западу по сравнению с ази-
мутом при положении спутника под 1°. В более юж-
ных районах угол возвышения больше, а к северу
меньше приведенных. Точно так же к востоку угол
возвышения меньше, а к западу больше.
В этой связи следует заметить, что при любых
требуемых углах возвышения и азимута на направле-
нии, соединяющем приемную антенну со спутником,
не должно находиться препятствий, как, например,
высоких зданий и других подобных строений, деревь-
ев (при монтаже антенны непосредственно на по-
верхности земли) и особенно гор. В противном слу-
чае создается область тени, в которой прием со
спутника просто невозможен. Для организации тако-
го приема надо или выбрать соответствующее место-
расположение приемной антенны, или воспользовать-
ся кабельной сетью связи через пункты общего поль-
зования.
Примечание.
В дополнение к рис. 7.38 для более точного опреде-
ления значений угла возвышения служат приводи-
мые далее простые формулы сферической тригоно-
метрии. При этом полагаем:
с — сферическое расстояние вдоль поверхности
земли между точкой расположения приемной
антенны и положением спутника над эквато-
ром;
epi — северная широта месторасположения прием-
ной антенны (в градусах);
Xi — долгота месторасположения приемной антен-
ны;
7^г — положение спутника над экватором (долго-
та).
Порядок расчета!
cos с = cos (f! • cos ДЛ, ДЛ = Aj — Л2.
408
Г лава 7
Затем следует определить величину с (следить за
знаками!):
, 35 634 + 6366(1 —cos с)
tg у =-------1~
° 6366 • sin с
Отсюда найдем величину у;
6366 км — радиус Земли,
35634 км — высота спутника над экватором.
Для угла возвышения а имеем
а = у — с.
В выбранном примере <pi = 52,5° и — 13,4° (вост,
долготы). При положении спутника под —1° (Г зап.
долготы) находим
cos с = cos 52,5°- cos 14,4°, ДЛ = 13,4° — (—1°)= 14,4°,
cosc = С,59,
с = 53,9°,
. 35 634 + 6366 (1 — cos с) - . .
tg у =-------'--------------- = 7,44,
1 6366 • sin с
Y = 82,34°,
а = 82,34° — 53,9° = 28,44°,
а при положении спутника под —19° (19° зап. долго-
ты) получаем
cos с = cos 52,5° • cos 32,4°, ДХ = 13,4° — (19°) = 32,4°,
cos с = 0,514,
с = 59,1°,
. 35 634 + 6366(1 — cosc) .
6366-sin с
Y = 82°,
a = 82° —59,1° = 22,9°.
Решение можно найти также из следующего обоб-
щенного уравнения:
cos а, • cos ДХ — 0,1513
a— a гctg - . ......
-у1 — (cos <j>| • cos АЛ.)2
Точное значение азимутального угла можно полу-
чить, решая приводимое далее уравнение. Если по-
Микровошовые (СВЧ) приемные установка
409
лученное в результате значение азимутального угла
положительно, то угол следует откладывать от юж-
ного направления к западу (в северном полушарии),
а если отрицательно, то от южного направления к
востоку.
Азимутальный угол р:
Р — arctg , АХ — X, — Х2.
В приведенном примере (ф1 = 52,5° и Xi = 13,4°)
азимутальные углы принимают следующие значения:
Положение спутника —1°: р=17,9° (с юга на за-
пад). Положение спутника —19°: р = 38,7° (с юга на
запад).
Необходимо обратить внимание на то, что микро-
волновые антенны имеют очень узкий главный лепес-
ток диаграммы направленности; отклонение всего на
половину ширины этого лепестка приводит к падению
усиления антенны (принимаемой мощности) на 3 дБ
или на 50%. Это значит, что такие антенны следует
очень хорошо закреплять на опоре. «Нормальные»
мачты для этого не годятся. Приемные антенны спут-
никовой связи могут устанавливаться, например, на
бетонных крышах зданий или на фундаментальных
опорах прямо на земле (обязательно следует делать
хороший фундамент!).
Основная проблема при создании опорных уст-
ройств для размещения приемных антенн спутнико-
вой связи заключается в необходимости механизма
для ориентировки антенн в нужном направлении, т. е.
под требуемым углом возвышения над горизонтом
и в направлении требуемого азимута (в ceBepHOiM по-
лушарии Земли азимутальный угол откладывается от
южного направления в горизонтальной плоскости
главным образом в направлении к западу). Учиты-
вая малую ширину главного лепестка диаграммы на-
правленности, механический привод должен быть с
малым люфтом и надежной фиксацией. В процессе
эксплуатации в чаше параболической антенны не дол-
жны скапливаться дождевая вода или снег, так как
это сильно ухудшает технические характеристики
приема.
410
Глава 7
Конечно, интерес могут представлять спутники
связи, находящиеся на различных участках небоскло-
на. В пункте приема общего назначения для этой
цели используется несколько различных приемных
антенн. В некоторых странах для установок индиви-
дуального пользования выпускаются специальные
пульты управления и приводные механизмы, которые
позволяют ориентировать антенну в интересующих
потребителя направлениях. В средней Европе находят
применение упрощенные варианты подобного рода
устройств с одной осью вращения (параллельно
земной оси), которые с некоторым ограничением удо-
влетворяют предъявляемым требованиям.
7.6.6. Обтекатели
Микроволновые антенны, как правило, оказываются
под сильным воздействием метеофакторов, которые
вредно влияют на их характеристики. Снег, дождь и
лед снижают в первую очередь усиление антенны.
Для устранения вредного воздействия дождя предус-
матривают специальные отверстия для стока воды
при всех рабочих углах возвышения. Для борьбы со
снегом и льдом используют подогрев. Такие меро-
приятия позволяют гарантировать хорошее качество
приема.
Помимо этого имеется принципиальная возмож-
ность закрыть микроволновую антенну радиопрозрач-
ным кожухом, так называемым обтекателем, напри-
мер из стеклоткани, пропитанной полимерной смолой.
Но применение обтекателей связано с некоторыми
недостатками. Возникают проблемы стабильности,
вносится обязательно дополнительное затухание и к
тому же еще возможно появление на некоторых час-
тотах пиков резонансных потерь, величина которых
зависит от вида материала и размеров обтекателя.
Поэтому чаще всего от применения обтекателя от-
казываются.
8. ПРИЛОЖЕНИЕ
Ниже приводятся дополнительные пояснения по мон-
тажу антенн и рассматриваются некоторые вспомо-
гательные средства монтажа. В соответствии с це-
лями настоящей книги вместо подробного описания
даются таблицы и схемы, не претендующие на пол-
ноту.
Эти сведения в большинстве случаев известны спе-
циалистам, опытным практикам и радиолюбителям,
но для начинающих и для тех читателей, которым
прежде не приходилось заниматься вопросами ан-
тенной техники, приводимые сведения по монтажу
антенн будут полезны. Поэтому в приложении содер-
жатся и элементарные данные, предназначенные глав-
ным образом для такого круга читателей.
Так, в разд. 8.1 и 8.2 приводится информация,
вполне достаточная для обычных практических слу-
чаев. Кроме того, в каждой стране существуют спе-
циальные, отчасти даже обязательные нормативные
документы, где подробно рассматриваются эти во-
просы и даются соответствующие рекомендации, ко-
торые целесообразно выполнять. Следовательно, при
возникновении каких-либо неясностей необходимо
прежде всего изучить эту нормативную документа-
цию. В ГДР обязательным является отраслевой стан-
дарт ТГЛ 200-7051/02 *>. Его необходимо учитывать
” Этот стандарт в настоящее время принципиально пере-
сматривается, он будет переиздан как стандарт ТГЛ 12351/07
«Приемные и распределительные устройства для радиовещания
и телевидения. Требования техники безопасности». В ГДР стан-
дарт станет обязательным с момента публикации н вступления
в силу; некоторые его положения полностью изменяются!
В ФРГ действует стандарт ФДЭ 0855, часть 1; в редакции
.от 5.84 г. (начало действия 1 мая 1984 г.), а также стандарты
412
Глава 8
в полном объеме, в том числе и содержащиеся в нем
дополнительные рекомендации (например, инструкции
по технике безопасности). Однако приводимые в этой
книге рекомендации в том или ином виде содержатся
во всех соответствующих документах. Если в какой-
либо стране такие документы пока отсутствуют, то
необходимо руководствоваться указаниями, приведен-
ными в этой книге, так как в их основе лежат широ-
кие исследования и многолетний опыт работы (ТГЛ
200-7051, лист. 2).
8.1. Меры безопасности при работе
с электрооборудованием (защита от молнии)
В каждом антенном устройстве могут возникать пе-
ренапряжения, представляющие опасность для людей
и оборудования. Их причиной может быть, например,
соприкосновение деталей антенного устройства с де-
талями другого оборудования, находящегося под на-
пряжением, влияние атмосферного оборудования, на-
ходящегося под напряжением, влияние атмосферного
электричества (статические разряды), а в экстре-
мальном случае, конечно, и удар молнии непосред-
ственно в антенное устройство или в соседние с ним
детали и оборудование.
При монтаже антенного устройства необходимо
следовать общим рекомендациям: в частности, ан-
тенные устройства не должны создавать препятствий
или помех для других сооружений (не мешать дви-
жению люден по крышам, не закрывать доступа к
защитным ограждениям, дымовым трубам и т. д.)«
На кровлях с мягким покрытием (из соломы или ка-
мыша) разрешается устанавливать антенны или ан-
тенные устройства в соответствии с рис. 8.1.
Антенные устройства, установленные вне зданий
(обычно над крышей), следует, как правило, со-
единять проводом с соответствующим заземлителем.
Лучше всего, если здание уже оборудовано молние-
ДИН 57855, часть 1 (идентичный со стандартом ФДЭ).—!
Прим. ред.
Приложение
4'3
Соединиi’P
тельная J
линия
Установка —
антенны
допускается
Грозозащитное
устройство по
отраслевому
стандарту
ТТЛ 200-0616/02
Легко
воспламеняющаяся
кровля
Зм
5м
Грубые и чув-
ствительные
разрядники
Отдельностоящая
антенна
ИЛИ -2
Рис. 8.1 Допустимые варианты установки, а также «запрещен-
ные зоны» для установки антенн на зданиях или рядом со зда-
ниями с мягкой кровлей. 1 — в этой зоне заземление антенны
не требуется; 2 — зона, запрещенная для установки антенн
отводом, в этом случае антенную мачту кратчайшим
путем соединяют проводом с молниеотводом. Если
используются непроводящие антенные мачты, то для
защиты их от разрушения при ударе молнии прокла-
дывают до верха мачты провод и соединяют его с
заземлителем или молниеотводом.
Антенну на мачте так или иначе необходимо за-
землять нли соединять с заземляющим устройством
через грубый искровой разрядник с высокочувстви-
тельным грозозащитным устройством (см. также
разд. 6.2). Без заземления могут работать следующие
антенны или антенные устройства.
1) комнатные;
2) антенны, смонтированные под крышей, если они
находятся на расстоянии не менее 0,5 м от внут-
ренней стороны кровли, от дымоходов и вентиля-
ционных систем и если антенный отвод проложен
внутри здания;
3) наружные антенные устройства, если они нахо
дятся внутри пространства, указанного на рнс, 8.2
(например, оконные и балконные антенны).
В качестве заземлителей можно использовать еле’
дующие:
414
Глава 8
Рис. 8.2, Зоны за пределами зданий, в которых заземление ан-
тени не обязательно, а также зоны, в которых запрещена уста-
новка каких-либо антенн (оконные и балконные антенны; чер-
дачные антенны), 1 —в этой зоне заземление антенны не требу-
ется: 2 — зона, запрещенная для установки антенны,
1, Металлические трубы; если они под землей на
большом протяжении имеют хорошую токопрово-
дящую связь с трубопроводными сетями, например
водопроводом из металлических труб. Однако ни
в коем случае для этого нельзя использовать теп-
лоизолированные сети центрального отопления или
газопроводные сети. Следует также учитывать, что
в новых зданиях используются системы водоснаб-
жения с пластмассовыми трубами. Таким образом,
в каждом случае необходимо точно знать, гаран-
тируют ли трубопроводные сети эффективное за-
земление.
2. Грозозащитные заземлители, имеющие или уста-
навливаемые в соответствии с действующими
стандартами.
3. Стальные каркасы и арматура в зданиях из желе-
зобетона или сборных элементов.
Приложение
415
4. Защитные заземлители низковольтного электро-
оборудования. В этом случае заземляющий провод
антенны следует подключать непосредственно к
присоединительному зажиму заземлителя.
Если нет ни одной из перечисленных возможно-
стей заземлить антенное устройство, то необходимо
изготовить специальный заземлитель, например лен-
точный длиной не менее 15 м, стержневой длиной 5 м
или два стержневых заземлителя длиной по 2,5 м с
расстоянием между ними не менее 5 м. В качестве
заземляющих элементов можно использовать прово-
да, указанные в табл. 8.1 (приведены минимальные
сечения проводов, т. е. пригодны провода и больше-
го сечения). Простейшими заземляющими провода-
ми являются провода в термопластичной оболочке.
Речь идет о проводах типа NYA соответствующего
сечения, широко применяющихся в сильноточном обо-
рудовании. Металлические конструкции или детали
зданий достаточного поперечного сечения также мож-
но использовать для заземления (например пожар-
ные лестницы и т. п.).
Заземляющие провода следует кратчайшим путем
прокладывать к заземлителям, причем они должны
располагаться по возможности вертикально. Однако
допустима и частичная горизонтальная или наклон-
ная прокладка, например при обводе выступов зда-
ний. Заземляющие провода должны быть видны (не
следует вести их по трубам или под штукатуркой),
чтобы можно было своевременно обнаружить их по-
вреждения. Такне провода (изолированные или не-
изолированные) можно прокладывать непосредствен-
но по деревянным конструкциям без опорных хому-
тов. Однако места соединения проводов не должны
соприкасаться с деревянными деталями и находить-
ся вблизи легко воспламеняющихся материалов.
Заземляющие провода соединяются с проводящи-
ми трубами (отопления или водопровода) посред-
ством хомутов с контактной поверхностью не менее
10 см2. Водопроводные счетчики и тому подобную
арматуру следует шунтировать проводом, указанным
в табл. 8.1 (в таблице он отмечен значком *1). Для
416
Глава 8
Таблица 8.1 . Провода заземления для антенных устройств
Материал Прокладка за пределами зданий Прокладка в зданиях
Сталь оцинко- ванная 1. Проволока диаметром 8 мм 2. Тросы использовать нельзя 3. Лента 20 ммХ2,5 мм 4. Провод в термопласти- чной защитной оболочке (наименьшая толщина стенок 1 мм), диаметр 4,5 мм или сеченне 16 мм2 Проволока диаметром 4,5 мм или сечением 16 мм2
Медь 1. Проволока диаметром 8 мм 2. Трос из 7 проволок диа- метром по 3 мм 3. Лейта 20 ммХ2,5 мм 4. Провод втермопластичной защитной оболочке (наи- меньшая толщина сте- нок 1 мм), диаметр 3,5 мм или сеченне 10 мм2 Проволока диаметром 3,5 мм или сечением 10 мм2
Алюми- ний* 1. Проволока диаметром 10 мм 2. Тросы использовать нельзя 3. Лента 25 ммХ4 мм 4. Провод в термопластичной защитной оболочке (наи- меньшая толщина сте- нок 1 мм), диаметр 4,5 мм или сечение 16 мм2 Проволока диаметром 4,5 мм или сечением 16 мм2
* Согласно ТГЛ 200—7051/02 не допускается для шунтирования счетчиков расхода воды.
защиты приемников от вредных перенапряжений ан-
тенный отвод должен быть заземлен или соединен с
соответствующим предохранительным искровым раз-
рядником. Однако заземлять антенный отвод нужно
таким образом, чтобы не нарушались условия экс-
плуатации высокочастотной техники и прием оста-
вался оптимальным.
Приложение
417
Рис. 8.3. Грозовые раз-
рядники (грубые и чув-
ствительные) для сим-
метричных линий (сле-
ва), а для коаксиальных
кабелей (справа).
Рис. 8.4. Грозоразрядник с под-
ключенным коаксиальным кабе-
лем.
Проще всего приемный диполь соединить с мач-
той антенны с помощью металлического элемента, а
мачту заземлить. У сложных диполей с мачтой со-
единяют середину (место крепления) диполя (это
условие автоматически выполняется у антенн с метал-
лическими траверсами, металлическими соединения-
ми элементов и металлической мачтой). Для других
типов антенн в большинстве случаев можно непосред-
ственно заземлить диполи. Если по тем или иным
причинам указанное условие выполнить нельзя, не-
обходимо предусмотреть так называемую грубую и
чувствительную защиту антенного отвода с помощью
разрядйика. Целесообразно объединять эти элемен-
ты и монтировать их у места входа антенного отвода
в здание. Разрядник также должен быть заземлен.
14 Э. Шпиндлер
418
Глава 8
Рис. 8.5. Принципиальная схе-
ма заземляющего устройства
антенны. 1 — мачта антенны;
2 — провод заземления; 3 —
водопровод (металлические
трубы!); 4— счетчик расхода
воды; 5 — шунтирующая пере-
мычка через счетчик расхода
воды; 6 — водопроводная сеть
(из металлических труб!) в
грунте.
Самостоятельное изготовление разрядников не реко-
мендуется, множество их типов поступает в продажу.
Однако при использовании разрядника следует иметь
в виду, что он должен по характеристикам соответ-
ствовать применяющемуся в антенном устройстве
симметричному отводу или кабелю. Разрядник не
должен изменять высокочастотных свойств отвода или
кабеля. Два различных типа разрядников показаны
на рис. 8.3. Левый предназначен для симметричной
линии, правый — для коаксиального кабеля. На
рис. 8.4 показан разрядник с подключенным к нему
коаксиальным кабелем. Принципиальная схема за-
земляющего устройства антенны дана на рис. 8.5.
Разрядники часто называются также «молниеотво-
дами». Как уже говорилось, без них можно обойтись,
если обеспечено заземление кабеля или линии (за ис-
ключением антенных устройств, показанных на
рнс. 8.1).
Антенные отводы по возможности не должны пе-
ресекаться с проводами другого электрооборудования
или прокладываться на небольшом расстоянии па-
раллельно нм. Существуют точные рекомендации на
случай необходимости такой прокладки антенного
отвода.
Приложение
419
8.2. Механическая безопасность антенных
устройств
При монтаже антенного устройства помимо его элек-
трической безопасности необходимо обеспечить его
достаточную устойчивость. Во-первых, устойчивость
антенного устройства должна сохраняться в течение
достаточно длительного периода, во-вторых, оно дол-
жно выдерживать повышенные ветровые и другие
атмосферные нагрузки. Если это условие не выпол-
нено, возникает опасность для людей и сооружений.
Иначе говоря, антенное устройство должно отвечать
определенным требованиям в условиях эксплуатации.
Расчет устойчивости таких устройств необходим,
так как на практике они встречаются часто в раз-
личных вариантах. При определении механической
прочности обычно ограничиваются контролем мачты
антенны в месте закрепления. При этом исходят из
экстремального случая, т. е. из сильной ветровой на-
грузки Непосредственно на мачту и из давления вет-
ра на элементы антенны, смонтированные на мачте.
Для приемных антенных устройств со свободной
высотой мачты до 10 м за основу берут максимально
возможное давление ветра q = 700 Н/м2 °. В этом
отношении в различных странах также существуют
обязательные нормы (в ГДР — стандарт ТГЛ 200-
7051/02 с соответствующими рекомендациями).
Разумеется, условия устойчивости должны быть
выполнены не только во время монтажа антенного
устройства, но и в последующий период. Чтобы иск-
лючить влияние атмосферных воздействий на антен-
ну, требуются специальные защитные покрытия.
Поясним прежде всего порядок расчета ветровой
нагрузки W, которая в экстремальном случае особенно
О в ФРГ для антенн на зданиях высотой до 8 этажей
(около 20 м над уровнем местности) максимально возможное
давление ветра принимается равным q = 800 Н/м2, на более
высоких зданиях (илн на возвышениях) q — 1100 Н/м2. Кроме
того, в расчетах используют коэффициент с=1,2 (1Г=<7-ЛА-с),
Максимальная свободная высота мачты составляет 6 м, а мак-
симальный момент закрепления 1650 Н-м. Газовые и водопро-
водные трубы не отвечают требованиям стандарта ФДЭ 0855
к прочности антенных мачт.
14*
420
Глава 6
Рис. 8.6 Площадь антенны, испытывающей ветровую нагрузку,
определяется как площадь проекций наибольших размеров ан-
тенны.
сильно проявляется в месте крепления антенны к мач-
те. Сначала необходимо вычислить площадь поверх-
ности, на которую действует ветровая нагрузка. Под
этой площадью понимают проекцию наибольшего раз-
мера антенны.
Для расчета площади рассматривают проекцию
всех элементов антенны и антенной траверсы
(рис. 8.6). По имеющимся значениям D и I (D — со-
гласно рис. 3.1; для траверсы антенны соответственно;
/ — длина элементов антенны, приведенная в таблице)
вычисляют для каждого элемента и траверсы антенны
площадь проекции A — D-L Проекция расположен-
ных друг за другом элементов антенны (петлевой ди-
поль и антенная траверса с опорой или подхватом)
удваивается. Сумма всех площадей проекций дает
ветровую площадь Аа антенны. Значения D и I лучше
всего подставлять в сантиметрах, тогда получим А
и Аа соответственно в квадратных сантиметрах.
Ветровую нагрузку на антенну находим по фор-
муле
а при известном уже скоростном напоре
W = 0,07 • А а • Н.
Здесь АЛ подставляем в квадратных сантиметрах.
Приложение
421.
Рис 87. Зависимость допустимой высоты /м(/) мачты антенны
при различных диаметре и толщине стенок мачты от ветровой
нагрузки на вершине мачты при пределе прочности материала
мачты Одоп 160 Н/мм2.
Таким образом, в предполагавшемся нами случае
максимальных нагрузок антенна воздействует с этим
усилием на мачту в точке крепления антенны и пы-
тается отогнуть ее. Но мачта должна выдерживать
такую нагрузку (не переламываться и не сги-
баться).
На диаграмме (рис. 8 7) указана допустимая сво-
бодная высота мачты антенны для различных разме-
ров мачты в зависмости от ветровой нагрузки на ан-
тенну, укрепленную на вершине мачты.
Мачту устанавливают, как показано на рис 8.8.
Расстояние я между точками крепления мачты не
должно быть меньше 1/10/м; в элементах кровли —
не меньше 75 см, а к кирпичной кладке — не меньше
50 см. Максимальная свободная высота 1м мачты
422
Глава 8
Рис. 8.8. Крепление антенной
мачты (к стропилам) в двух
точках. W — действие ветро-
вой нагрузки на антенну; /м —
свободная высота мачты; а —
расстояние между точками за-
крепления.
равна 10 м (рис. 8.8). По диаграмме на рис. 8.7 мож-
но для выбранной высоты мачты с соответствующими
размерами определить максимально допустимый из-
гибающий момент в точке крепления. (Естественно,
этот изгибающий момент определяется только для
соответствующего материала мачты; на диаграмме —
для материала с пределом прочности одоп
> 160 Н/мм2.)
На левой стороне диаграммы выбирают точку, со-
ответствующую высоте мачты, и проводят из нее
вправо горизонтальную линию до пересечения с кри-
вой, указывающей размеры мачты. Из точки пересе-
чения проводят вертикальную линию вниз и с нижней
шкалы считывают значение ветровой нагрузки IE.
Допустимый изгибающий момент Мь в месте закреп-
ления составляет
МЬ доп — •
Зная этот изгибающий момент можно легко про-
верить устойчивость мачты даже при монтаже
нескольких антенн. Для этого используют ус-
ловие
Mf, доп 1м 1 • + 1м2 W2 + 1мз • 1Е3 и т. д.
(обозначения даны в соответствии с рис. ».У).
Понятно, что для антенной мачты можно исполь-
зовать трубы большей допустимой прочности, чем
предлагалось на рис. 8.7. В этом случае соответ-
ственно повышается и допустимая нагрузка, т. е,
можно устанавливать большее число антенн или ан-
Приложение
423
Рис. 8.9. Несколько антенн иа
одной мачте. W'i. 1Г2, №'з—
ветровые нагрузки на три ан-
тенны; /ли — /мз — расстояния
отдельных антенн от точки за-
крепления мачты.
Рис. 8.10. Сьободная высота
1(1м) расчаленной антенной
мачты, которую необходимо
учитывать только для мачт та-
кой конструкции.
тенны больших размеров или монтировать мачту боль-
шей высоты. Промышленность выпускает специальные
мачты очень высокой прочности; данные о допустимых
нагрузках на такие антенны приводятся в документа-
ции изготовителей.
Очень высокие антенные мачты следует крепить по
меньшей мере тремя тросовыми растяжками, как по-
казано на рис. 8.10 (тросы из стальной проволоки
или синтетического волокна достаточной прочности).
Для расчета мачты в этом случае важна только ее
свободная высота I (рис. 8.10) над местом закрепле-
ния. Если такую мачту с антеннами можно устано-
вить без изломов или изгибов, специального расчета
предела прочности при продольном изгибе не тре-
буется. Способы крепления антенных мачт в элемен-
тах кровли или к кирпичной кладке стен весьма мно-
гообразны; в простейшем случае мачту крепят хому-
тами, например так, как показано на рис. 8.8 О.
*> При этом прочность необходимо определять при моменте
затяжки М > 500 Н-м согласно стандарту ТГЛ 7051, лист 2.
424
Глава 8
Рис. 8.11. Составная (из двух частей) антенная мачта (детали,
соединительные элементы), хомуты крепления и кровельный ввод
для изоляции от дождевой воды, а также кры ика с кабельним
вводом для вершины мачты.
Особое внимание следует уделять гидроизоляции
места ввода мачты через кровлю. Для этого поль-
зуются стандартными вводами (из жести или пласт-
массы). На рис. 8.11 в качестве примера показаны
детали стандартного ввода.
8.3. Телевизионные стандарты мира
Телевизионные стандарты мира11 можно подразде-
лить следующим образом:
а) стандарты условных обозначений для передачи
изображений и звука (телевизионные систе-
мы);
б) стандарты частотных д аг-азонор, канал в, кадро-
вых и тональных частот;
в) стандарты системы цветного телевидения (ПАЛ,
СЕКАМ, НТСЦ).
—I—
1 ‘) Для наземных систем в диапазонах очень высоких частот
и УВЧ,
Приложение
425
К П. «а»
Телевизионные системы (табл. 8.2) различаются
используемым для передачи изображений числом
строк, шириной канала, шириной полосы кадрового
сигнала, интервалом между несущими кадровы-
ми и тональными частотами, шириной полосы боко-
вых частот кадрового сигнала (кадровый сигнал
передается с так называемым частичным подавле-
нием боковой полосы), видом модуляции несущей
кадровой частоты (как правило, амплитудная моду-
ляция)
{позитивная модуляция'.
большая амплитуда белое изображение
негативная модуляция'.
большая амплитуда черное изображение)
и видом модуляции несущей звуковой частоты
[[частотная (ЧМ) или амплитудная (AM) моду-
ляция].
Таблица 8.2. Телевизионные системы
Система Число строк Ширина канала. МГн Ширина по- лосы видео- сигнала, МГц Интервал кадровой и звуковой несущих частот, МГц Ширина частично подавленной боковой полосы, МГц Молгляттстя кадровой несущей частоты Модуляция звуковой несущей частоты
А 405 5 3 —3,5 0,75 ПОЗ. АМ
В 625 7 5 +5,5 0,75 пег. ЧМ
С 625 7 5 +5,5 0,75 поз. АМ
D 625 8 6 +6,5 0,75 иег. ЧМ
Е 819 14 10 ±11,15 2 поз. АМ
F 819 7 5 +5,5 0,75 поз. АМ
G 625 8 5 +5,5 0,75 нег. ЧМ
Н 625 8 5 +5,5 1,25 нег. ЧМ
I 625 8 5,5 +6 1,25 нег. ЧМ
К 625 8 6 +6,5 0,75 иег. ЧМ
L 625 8 6 +6,5 1,25 поз. АМ
М 525 5 4,2 +4,5 0,75 нег. ЧМ
426
Глава 8
Для выбора необходимой антенны эти телевизион-
ные системы значения не имеют, важны только ука-
занные в п. б каналы и диапазоны частот.
К п. «б»
В отдельных странах используются различные те-
левизионные стандарты; предусмотренные в них ка-
налы и диапазоны частот необходимо учитывать при
выборе антенны. Ниже приводятся различные стан-
дарты с указанием обозначения каналов, их ширины,
несущих кадровых и звуковых частот.
ДИАПАЗОН ОЧЕНЬ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ
(МЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН)
Европейский стандарт (МККР Ч за исключением Франции,
Монако, Италии и государств, входящих в МОРТ2))
Система В; обозначение канала: Е ...
Канал Ширина канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц Звуковая несущая частота, МГц
Е-2 47—54 48,25 53,75
Е-2А 48,5—55,5 49,75 55,25 Диапа-
Е-3 54—61 55,25 60,75 зон I
Е-4 61—68 62,25 67,75
Е-5 174-181 175,25 180,75
Е-6 181-188 182,25 187,75
Е-7 188—195 189,25 194,75
Е-8 195—202 196,25 201,75 Диапа-
Е-9 202—209 203,25 208,75 зон III
Е-10 209—216 210,25 215,75
Е-11 216—223 217,25 222,75
Е-12 223—230 224,25 229,75
MKKP(CCIR)—Международный консультативный комитет по радио-
связи.—Прим. ред.
2> МОРТ (OIRT)—Международная организация по радиовещанию и те-
левидению.— Прим- ред.
Приложение
427
Американский стандарт (FCC)
Система М; обозначение канала: А ...
Канал Ширина канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц Звуковая несущая частота, МГц
А-2 54—60 55,25 59,75
А-3 60—66 61,25 65,75 Диапазон
А-4 66-72 67,25 71,75 нижних
А-5 76—82 77,25 81,75 частот
А-6 82—88 83,25 87,75
А-7 174-180 175,25 179,75
А-8 180—186 181,25 185,75
А-9 186-192 187,25 191,75 Диапазон
А-10 192—198 193,25 197,75 • верхних
А-11 198—204 199,25 203,75 частот
А-12 204—210 205,25 209,75
А-13 210—216 211,25 215,75 .
Советский стандарт (МОРТ)
Система D; обозначение канала: R ...
Канал Ширина канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц Звуковая несущая частота, МГц
RI 48,5—56,5 49,75 56,25
RII 58-66 59,25 65,75
RIII 76—84 77,25 83,75
RIV 84—92 85,25 91,75
RV 92—100 93,25 99,75
R VI 174—182 175,25 181,75
RVII 182—190 183,25 189,75
R VIII 190—198 191,25 197,75
RIX 198—206 199,25 205,75
RX 206—214 207,25 213,75
RXI 214—222 215,25 221.75
RXII 222—230 223,25 229,75
428
Глава 8
Британский стандарт Система А; обозначение канала: В ...
Ширина Кадровая несущая Звуковая несущая
канала, МГц частота, МГц частота. MI ц
В-1 41,25—46,25 45,00 41,50
В-2 48—53 51,75 48,25
В-3 53—58 56,75 53,25
В-4 58—63 61,75 58,25
В-5 63—68 66,75 63,25
В-6 176—181 179,75 176,25
В-7 181 — 186 184,75 181,25
В-8 186—191 189,75 186,25
В-9 191 — 196 194,75 191,25
В-10 196—201 199,75 196,25
В-11 201—206 204,75 201,25
В-12 206—211 209,75 206,25
В-13 211-216 214,75 211,25
В-14 216—221 219,75 216,25
Ирландский стандарт
Система I; обозначение канала: I ...
Ширина Кадровая несущая Звуковая несущая
канала, МГц частота, МГц частота, МГц
IB 52—60 53,75 59,75
ID 174—182 175,25 181,25
IF 190—198 191,25 197,25
IH 206—214 207,25 213,25
IJ 214—222 215,25 221,25
Фианнуз с кий стандарт
Система h, обозначение канала- F ...
Ширина Кадровая несущая Звуковая несущая
канала, МГц частота, МГц частота, МГц
F-2 41,10-55,10 52,40 41,25
F-4 54,25—68,25 65,55 54,40
F-5 161,30—175,30 164,00 175,15
F-6 162,10—176,10 173,40 162,25
F-7 174,45—188,45 177,15 188,30
F-8A 173,95—187,95 182,25 174,10
F-8 175,25—189,25 186,55 175,40
F-9 187,60—201,60 190,30 201,45
F-10 188,40-202,40 199,70 188,55
F-U 200,75—214,75 203,45 214,60
F-12 201,55—215,55 212,85 201,70
Приложение
429
Итальянский стандарт
Система В; обозначение канала: ...
Канал Ширима канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц Звуковая несущая частота, МГц
А 52,5—59,5 53,75 59,25
В 61-68 62,25 67,75
С 81—88 82,25 87,75
D 174-181 175,25 180,75
Е 183—190 184,25 189,75
F 191 — 198 192,25 197,75
G 200—207 201,25 206,75
Н 209—216 210,25 215,75
Н1 216—223 217,25 222,75
Марокканский стандарт
Система В; обозначение канала: М ...
Ширина Кадровая несущая Звуковая несущая
канала, МГц частота, МГц частота, МГц
4 162—169 163,25 168,75
5 170—177 171,25 176,75
6 178—185 179,25 184,75
7 186—193 187,25 192,75
8 194—201 195,25 200,75
9 202—209 203,25 208,75
10 210-217 211,25 216,75
Австралийский стандарт
Система В; обозначение канала: ...
Ширина Кадровая несущая Звуковая несущая
Канал канале МГц частота, МГц частота, МГц
0 45-52 46,25 51,75
1 56—63 57,25 62,75
2 63—70 64,25 69,75
3 85—92 86,25 91,75
4 94—101 95,25 100,75
5 101 — 108 102,25 107,75
5А 137-144 138,25 143,75
6 174—181 175,25 180,75
7 181-188 182,25 187,75
8 188-195 189,25 194,75
9 195—202 196,25 201,75
10 208—215 209,25 214,75
11 215—222 216,25 221,75
430
Глава 8
Новозеландский стандарт
Система В; обозначение канала: ...
Канал Ширина канала. МГц Кадровая несущая частота. МГц Звуковая несущая частота. МГц
1 44-51 45,25 50,75
2 54-61 55,25 60,75
3 61—68 62,25 67,75
4 174—181 175,25 180,75
5 181 — 188 182,25 187,75
6 188—195 189,25 194,75
7 195—202 196,25 201,75
8 202—209 203,25 208,75
9 209—218 210,25 215,75
Японский стандарт
Система М; обозначение канала: J ...
Канал Ширина * канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц Звуковая несущая частота, МГц
J-1 90-96 91,25 95,75
J-2 96—102 97,25 101,75
J-3 102—108 103,25 107,75
J-4 170-176 171,25 175,75
J-5 176-182 177,25 181,75
J-6 182—188 183,25 187,75
J-7 188—194 189,25 193,75
J-8 192—198 193,25 197,75
J-9 198—204 199,25 203,75
J-10 204—210 205,25 209,75
J-11 210—216 211,25 215,75
J-12 216—222 217,25 221,75
ДИАПАЗОН УВЧ (ДЕЦИМЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН)
В этом диапазоне число строк при передаче изображе-
ний унифицировано и составляет 625 (за исключе-
нием Америки и Японии). Кроме того, предусмотрены
только телевизионные системы G, Н, I, К и L со-
гласно табл. 8.2. При цветных телевизионных пере-
дачах используется цветовая поднесущая частота
4,43 МГц.
Приложение
431
Европейские и африканские каналы УВЧ (диапазон IV/V)
Канал Ширина канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц Кана; Ширина канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц
21 470-478 471,25 47 678-686 679,25
22 478—486 479,25 48 686-694 687,25
23 486—494 487,25 49 694—702 695,25
24 494—502 495,25 50 702-710 703,25
25 502-510 503,25 51 710-718 711,25
26 510-518 511,25 52 718—726 719,25
27 518—526 519,25 53 726-734 727,25
28 526-534 527,25 54 734—742 735,25
29 534-542 535,25 55 742-750 743,25
30 542-550 543,25 56 750-758 751,25
31 550-558 551,25 57 758-766 759,25
32 558—566 559,25 58 766-774 767,25
33 566-574 567,25 59 774-782 775,25
34 574—582 575,25 60 782-790 783,25
35 582—590 583,25 61 790—798 791,25
36 590-598 591,25 62 798—806 799,25
37 598-606 599,25 63 806-814 807,25
38 606-614 607,25 64 814—822 815,25
39 614-622 615,25 65 822-830 823,25
40 622-630 623,25 66 830—838 831,25
41 630—638 631,25 67 838—846 839,25
42 638-646 639,25 68 846—854 847,25
43 646-654 647,25 69 854—862 855,25
44 654-662 655,25 70 862—870 863,25
45 662-670 663,25 71 870—878 871,25
46 670-678 671,25 72 878—886 879,25
Американские и японские каналы УВЧ
Система М; обозначение каналов соответственно: А .., nJ...
Каналы Каналы
(американский (японский
стандарт) стандарт)
Ширина
канала^
МГц
Кадровая несущая
частота, МГц
А-14 470—476 471,25
А-15 476-482 477,25
А-16 482—488 483,25
А-17 488—494 489,25
А-18 494—500 495,25
А-19 500—506 501.25
432
Глава 8
Продолжение таблицы
Каналы (американский стандарт) Каналы (японский стандарт) Ширина канала, МГн Кадровая несущая частота. МГц
А-20 506-512 507,25
А-21 512—518 513,25
А-22 518—524 519,25
А-23 524-530 525,25
А-24 530—536 531,25
А-25 536-542 537,25
А-26 542—548 543,25
А-27 548—554 549,25
А-28 554-560 555,25
А-29 560-566 561,25
А-30 566—572 567,25
А-31 572-578 573,25
А-32 578—584 579,25
А-33 584-590 585,25
А-34 590—596 591,25
А-35 596—602 597,25
А-36 602-608 603,25
А-37 608—614 609,25
А-38 614-620 615,25
А-39 620-626 621,25
А-40 626—632 627,25
А-41 632—638 633,25
А-42 638—644 639,25
А-43 644—650 645,25
А-44 650—656 651,25
А-45 656-662 657,25
А-46 J45 662—668 663,25
А-47 J46 668-674 669,25
А-48 J47 674—680 675,25
А-49 J48 680-686 681,25
А-50 J49 686-692 687,25
А-51 J50 692—698 693,25
А-52 J51 698—704 699,25
А-53 J52 704-710 705,25
А-54 J53 710—716 711,25
А-55 J54 716-722 717,25
А-56 J55 722—728 723,25
А-57 J56 728-734 729,25
А-58 J57 734—740 735,25
А-59 J58 740—746 741,25
А-60 J59 746-752 747,25
А-61 ЗбО 752—758 753,25
А-62 J61 758-764 759,25
А-63 J62 764-770 765,25
А-64 770-776 771,25
Приложение
433
Продолжение таблицы
Каналы (американский стандаот) Каналы (японский стандаот! Ширина канала, МГц Кадровая несущая частота, МГц
А-65 776-782 777,25
А-66 782—788 783,25
А-67 788-794 789,25
А-68 794—800 795,25
А-69 800—806 801,25
А-70 806-812 807,25
А-71 812-818 813,25
А-72 818—824 819,25
А-73 824—830 825,25
А-74 830—836 831,25
А-75 836—842 837,25
А-76 842—848 843,25
А-77 848—854 849,25
А-78 854—860 855,25
А-79 860-866 861,25
А-80 866—872 867,25
А-81 872—878 873,25
А-82 878—884 879,25
А-83 884—890 885,25
8.4. Диапазоны частот
для частотномодулированного радиовещания
Станции частотномодулированного радиовещания
обычно работают в диапазоне очень высоких частот,
так как им требуется большая ширина полосы, чем
при амплитудномодулированной передаче (диапазо-
ны длинных, средних и коротких волн).
В различных регионах мира для радиовещания
с модулированием по частоте предусмотрены различ-
ные диапазоны частот.
Регион 1
(Европа, СССР, включая азиатскую часть, Африка)
Диапазон частот, МГц Примечания
87,5-108 Стандарт МККР (Западная Европа; диапа- зон II (ГДР 87,5-104 МГц)
66—73 Стандарт МОРТ (Восточная Европа)
434
Глава 8
Регион 2
(Северная, Центральная и Южная Америка, Дальний Восток,
кроме СССР)
Диапазон частот, _
МГц Примечания
88—108 Стандарты FCC, RTMA
Регион 3
(Азия, кроме СССР, Австралия, Новая Зеландия, отдельные
районы Тихого океана)
Диапазон частот,
МГц
87—108
8.5. Радиолюбительские диапазоны
очень высоких и ультравысоких частот
Для любительской радиосвязи в различных регионах
мира предусмотрены следующие диапазоны частот
(радиотелефония, телеграф, телетайп, телевидение)
AM, ЧМ):
Регион 1
(Европа, СССР, включая азиатскую часть, Африка)
Диапазон частот,
МГп
144—146
430-440
1215—1300
2300—2450
Рис. 8.12. Обзор частотных диапазонов и каналов по различным телевизионным стандартам, а также радиовещатель»
ных и радиолюбительских диапазонов для различных регионов (диапазоны очень высоких частот).
Рис. 8.13. Обзор частотных диапазонов и каналов по различным телевизионным стандартам, а также радиолюбитель*
ских диапазонов для различных регионов (УВЧ),
Приложение
437
Регион 2
(Северная, Центральная и Южная Америка, Дальний Восток,
кроме СССР)
Диапазон частот
МГц
50-54
144—148
420—450
1215-1300
2300—2450
Pei ион 3
(Азия, кроме СССР, Австралия, Новая Зеландия, отдельные
районы Тихого океана)
Диапазон частот.
МГц
50-54
144—148
420—450
1215—1300
2300—2450
(Диапазон УВЧ см. рис. 8.13; диа-
пазон очень высоких частот см.
рис 8.12.)
8.6. Стандарты и диапазоны частот,
принятые в отдельных странах
(диапазон очень высоких частот
и частотномодулированное радиовещание)
Регион, страна Стандарт
Си- Обозна- Диапазон,
стема пение МГн
канала
Европа
Народная Респуб- МОРТ
лика Албания
D R... 66-73
438
Глава 8
Продолжение таблицы
Регион, страна
Стандарт
Си- Обозна- Диапазон,
стема чение МГц
канала
Австралия Европейские В Е ... 87,5-104
Бельгия Европейские С(Е) Е ... 87,5—104
Народная Респуб- лика Болгария МОРТ D R... 66-73
ЧССР МОРТ D R... 66-73
Дания Европейский В Е ... 87,5—104
ФРГ Европейский В Е ... 87,5-104
ГДР Европейские В Е ... 87,5—104
Финляндия Европейские В Е ... 87,5-104
Франция Французские Е F ... 87,5-104
Гибралтар Европейские В Е ... 87,5-104
Великобритания Британский А В ... 87,5-104
Греция Европейские В Е ...
Нидерланды Европейский В Е ... 87,5—104
Ирландия Ирландский, от- I В ...
части Британ- ский А В ...
Италия Итальянский В 87,5-104
СФРЮ Европейский В Е ". 87,5-104
Люксембург Европейский F Е ... 87,5—104
Мальта Европейский В Е ... 87,5—104
Монако Французский Е F ... 87,5—104
Норвегия Европейский В Е ... 87,5—104
ПНР МОРТ D R ... 66—73
и 87,5-100
Португалия Европейский В Е ... 87,5—104
Народная Респуб- лика Румыния МОРТ D R ... 66—73
Испания Европейский В Е ... 87,5-104
Швеция Европейский В Е ... 87,5-104
Швейцария Европейский в Е ... 87,5-104
ВНР МОРТ D R ... 66—73
СССР МОРТ D R ... 66-73
Африка
Алжир Французский Е F ...
АРЕ Европейский В Е ...
Эфиопия Европейский В Е ...
Кот д’Вуар МОРТ D R ...
Габон МОРТ D R ...
Гана Европейский В Е ...
Приложение
439
Продолжение таблицы
Регион, страна Стандарт Си- Обозначение Диана*
стема канала 8ОН, МГц
Канарские острова Европейский В Е ...
Кения Европейский В Е ...
Конго МОРТ D R IX
Либерия Европейский В Е-6
Маврикий Европейский В Е
Марокко Марокканский В М ...
Нигерия Европейский В Е ...
Верхняя Вольта МОРТ D RVI
Реюньон МОРТ D R VIII
Родезия Европейский В Е ...
Замбия Европейский В Е ...
Сенегал МОРТ D R III
Сьерра-Леоне Европейский В Е-2
Судан Европейский В Е-5
Тунис Европейский В Е-6
Уганда Европейский В Е ...
Азия
Аден Европейский В Е ...
КНР МОРТ D R ...
о Тайвань Американский М А...
Гонконг Британский А В ...
Индия Европейский В Е ...
Индонезия Европейский В Е ...
Иран Американский м А ...
Ирак Европейский В Е ...
Израиль Европейский В Е ...
Япония Японский м J ...
Кампучия Американский м А...
Южная Корея Американский м А ...
Кувейт Европейский в Е ...
Ливан Европейский в Е ...
Малайзия Европейский в Е ...
Пакистан Европейский в Е ...
Филиппины Американский м А ...
Острова Рюкю Американский м А ...
Саудовская Ара- Европейский в Е ...
вия
Сингапур Европейский в Е ...
Сирия Европейский в Е ...
Таиланд Американский м А ...
Турция Европейский в Е-4
Кипр Европейский в Е ...
440
Глава 8
Продолжение таблицы
Регион, страна Стандарт Си- Обозначение Диапа- стема канала зон, МГц
Тихоокеанский регион
Австралия Австралийский Гуам Американский Гавайские острова Американский Новая Каледония — В — М А... М А... D Канал 4-R VI; 6-R VIII; 8-RX
Новая Зеландия Новозеландский Самоа Американский Таити В — М А. D См. Новая Каледония
Американский стандарт: система М, канал А ...
Северная Америка: Бермудские острова, Канада, США
Центральная Америка: Барбадос, Коста-Рика, Куба, Домини-
канская Республика, Сальвадор, Гваделупа, Гватемала, Гаити,
Гондурас, Дмайка, Подветренные острова, Мартиника, Мексика,
Никарагуа, Панама, Пуэрто-Рико, Тринидад и Тобаго, Виргин-
ские острова (Нидерландские Антильские острова Европейский
стандарт, система В, канал Е-12)
Южная Америка Аргентина, Бразилия, Чили, Колумбия, Эква-
дор, Парагвай, Перу, Уругвай, Венесуэла.
8.7. Логарифмическое соотношение размеров
(ДБ)
В антенной технике многие параметры приводятся в
логарифмической шкале.
Следующая таблица дает представление о соотно-
шении между логарифмическим и линейным выраже-
нием размеров.
Приложение
441
Таблица 8.3. Логарифмическое отношение (дБ) величин
напряжения и мощности
дБ Отношение напряжений (например, для коэффициента направленности, ослабления на боковых лепестках, а в исключительных случаях для «усиления по напряжению» при одинаковом опорном сопротивлении) Отношение мощностей (для усиления)
0,0 1,00 1,00
0,5 1,06 1,12
1 1,12 1,26
1,5 1,19 1,41
2 1,26 1,59
2,5 1,33 1,78
3 1,41 2,00
3,5 1,5 2,24
4 1,59 2,51
4,5 1,68 2,82
5 1,78 3,16
5,5 1,88 3,55
6 2,00 3,98
6,5 2,11 4,47
7 2,24 5,01
7,5 2,37 5,62
8 2,51 6,31
8,5 2,66 7,08
9 2,82 7,94
9,5 2,99 8,91
Ю 3,16 10,00
11 3,55 12,59
12 3,98 15,85
13 4,47 19,95
14 5,01 25,11
15 5,62 31,62
16 6,31 39,81
17 7,08 50,12
18 7,94 63,10
19 8,91 79,43
20 10,0 100,0
21 11,2 125,9
22 12,6 158,5
23 14,1 199,5
24 15,9 251,2
25 17,8 316,2
26 20,0 398,1
27 22,4 501,2
28 25,1 631,0
29 28,2 794,3
30 31,6 1000
31 35,5 1259
442
Глава 8
Продолжение табл. 8.3
дБ Отношение напряжений (например, для коэффициента направленности, ослабления на боковых лепестках, а в исключительных случаях для «усиления по напряжению» при одинаковом опорном сопротивлении) Отношение мощностей (для усиления!
32 39,8 1585
33 44,7 1995
34 50,1 2512
35 56,2 3162
36 63,1 3981
37 71,0 5012
38 78,4 6310
39 89,0 7943
40 100 10 000
41 113 12 590
42 126 15 850
43 141 19 950
44 159 25 120
45 178 31 620
46 200 39 810
47 224 50 120
48 251 63 100
49 284 79 430
50 316 100000
8.8. Пересчет единиц измерения
В этой книге используется так называемая метриче-
ская система единиц.
Между преимущественно применяемыми единица-
ми измерения миллиметр (мм), сантиметр (см) и метр
(м), а также распространенными в различных стра-
нах американскими и английскими единицами из-
мерения существуют соотношения, которые приве-
дены ниже.
Пересчет единиц измерения метрической системы:
1 мм = 0,1 см = 0,001 м,
10 мм = 1 см = 0,01 м,
100 мм= 10 см = 0,1 м,
1000 мм = 100 см = 1 м.
Приложение
443
Рис. 8.14. Зависимость между единицей длины «дюйм» и метри-
ческими единицами длины.
Пересчет метрических единиц (длины) в дюймы н
футы (используемые, например, в США и Англии):
I дюйм = 25,4 мм
1 фут =12 дюймов = 304,8 мм = 30,48 см.
Здесь размеры приводятся в основном в миллимет-
рах. Если антенны предполагается монтировать в
странах, пользующихся американскими и английски-
ми единицами измерения, то можно предварительно
выполнить соответствующий пересчет метрических
единиц. Разделив значение в миллиметрах на 25,4,
444
Главу 8
Рис. 8.15. Зависимость между частотой f и длиной волны Л при
распространении электромагнитных волн в вакууме и в воздухе.
получим размер в дюймах:
.. мм
25,4
. см
дюймов или также ое-.
2,о4
. . . ДЮЙМОВ.
С оответственно
... мм
' 304.8
... футов.
Меры площади: 1 квадратный дюйм — 6,452 см2.
Для ориентировочного определения размеров или
для контроля пересчета можно пользоваться рис. 8.14.
Однако во многих случаях применение одного только
этого метода приводит к неточным результатам.
Пересчет частоты в длину волны:
Длину волны А находят, зная частоту f, по формуле
. _ 300
а, зная длину волны, частоту определяют, как
f J00.
1~ Л ’
Приложение
445
где А — в метрах, f — в мегагерцах.
Графическая зависимость между частотой и длиной
волны показана на рис. 8.15.
Для сведения:
Международная система единиц (СИ)
Сила: Н (ньютон)
1 кгс =9,81 Н~ 10 Н.
(устаревшая (новая
единила) единица)
Масса: кг (килограмм) вместо старого названия еди-
ницы «вес».
Фотографии: Комбинат «Антенненверке Бад-Бланкен-
бург фуба», Комбинат «Антенненверке
Ханс Кольбе унд Ко», Бад-Зальцдетч
фурт.