Украинский КВ портал
Новости Украинский УКВ портал
Среда, 18.10.2017, 03:56


Попробуйте наш тулбар
Меню сайта

Категории каталога
Антенны [49]
Справочная информация [8]
Измерения [5]
Описания устройств [13]

рассылка по почте

Главная » Статьи » Технический раздел » Антенны

Антенные решетки: диаграммы и питание

Если распределить мощность пере­датчика между несколькими антен­нами. подав на них сигналы в таких фазах чтобы в точке приема они оказа­лись синфазными, можно добиться существенного сужения луча и уве­личения напряженности поля в точке приема Теоретически она увеличива­ется пропорционально квадратному корню из числа одновременно рабо­тающих антенн. Во столько же раз воз­растает напряжение принятого с того же направления сигнала на входе при­емника, подключенного к такой систе­ме. Подобные комплексы из несколь­ких активных излучателей называют антенными решетками и часто применяют в радиосистемах различного назначения работающих в диапазонах УКВ и СВЧ.

Применение антенных решеток ко­ротковолнового диапазона в радиолю­бительской практике сдерживается тем. что для их размещения требуются участки размерами, сравнимыми с дли­ной рабочей волны. Но когда необходи­мо не только сформировать узкий луч, но и вращать его. решетки получают дополнительное преимущество перед обычными пассивными направленными антеннами. Они позволяют изменять направление максимального излучения электрически, регулируя фазы питания излучателей, но оставляя их физически неподвижными.

Рассмотрим несколько вариантов антенных решеток, составленных из не направленных в горизонтальной плос­кости вертикальных излучателей.

Первой рассмотрим самую простую решетку – систему из двух одинаковых антенн, установленных на расстоянии Λ/4 одна от другой (рис. 1). Географи­ческие направления на север (0 град.). вос­ток (90 ). юг (180 ). запад (270 ) здесь и далее показаны условно, лишь для «привязки’ к приводимым далее диа­граммам направленности. С равным ус­пехом фигуры в вершинах которых рас­полагаются антенны, могут быть ориен­тированы на местности произвольным образом.

Простая решетка

Линии, соединяющие антенны с сум­матором мощности I, имеют одинако­вую длину, но в одну из них включен фа­зовращатель. изменяющий фазу прохо­дящего через него сигнала на 90 град. Предположим, что включен только генератор А, находящийся на одной прямой с антеннами к западу от них. Его сигнал, принятый антенной WA1. посту­пает в сумматор сдвинутым по фазе на 90 град, дополнительно к сдвигу в со­единительной линии. Сигнал этого ге­нератора. принятый антенной WA2, проходит в эфире на Λ/4 большее рас­стояние. что эквивалентно сдвигу по фазе на те же 90 град. Таким образом, сигналы, принятые двумя антеннами, на входе сумматора синфазны. Мощ­ность сигнала, поступающего на сопро­тивление нагрузки R.. (вход приемника), вдвое больше принятой одной антен­ной, а напряжение больше в 1,41 раза.

При работе только генератора Б при­нятый антенной WA1 сигнал станет на входе сумматора противофазным сиг­налу, принятому антенной WA2. по­скольку получит сдвиг по фазе на 90 град дважды в эфире и в фазовра­щателе. Сумма этих сигналов если они одинаковы по мощности станет нулевой. Проанализировав прием сигналов с других направлении, можно построить диаграмму направленности рассмот­ренной системы (решетки) из двух антенн Если эти антенны — всенаправленные в горизонтальной плоскости, она представляет собой кардиоиду, показанную на рис. 2 красной линией.

Кардиоида

Если перенести фазовращатель из цепи антенны WA1 в цепь антенны WA2. диаграмма направленности решетки повернется в противоположную сторо­ну (синяя линия на рис. 2) .

Возможная схема питания рассмот­ренной решетки показана на рис. 3 Подразумевается, что длина все>. име­ющихся на схеме соединительных про­водов (не коаксиальных кабелей) пре­небрежимо мала по сравнению с дли­ной волны, а кабели, соединяющие кон­такты реле К1 2 и К2.2 соответственно с антеннами WA1 и WA2 имеют одинако­вую длину.

Расчетное значение волнового со­противления образующих сумматор-де­литель мощности четвертьволновых отрезков кабеля W1 и W2 — 70.7 Ом При использовании здесь отрезков с ближаишим стандартным значением вол­нового сопротивления 75 Ом в 50-ом- ном кабеле, соединяющем вход дели­теля с передатчиком, без дополнитель­ного согласования может быть достиг­нут КСВ= 1.12

Благодаря резистору R1 обеспечена развязка между антеннами — сигнал, принятый одной из них или отраженный от нее. не попадает в другую. Это устра­няет искажения диаграммы направлен­ности. связанные с переизлучением такого сигнала. Мощность, рассеивае­мая резистором R1 в режиме передачи, зависит от степени симметрии собран ной системы и от качества согласования антенн с фидерами На практике она не превышает 5 .10 °о мощности передатчика.

Четвертьволновые отрезки кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом (W3 и W4) служат 90-градусными фазовраща­телями. В зависимости от состояния реле К1 и К2 они могут быть включены в цепи антенн или исключены из них. Цвета надписей у переключателя SA1 совпадают с цветами изображенных на рис. 3 диаграмм направленности

Диаграммы направленности

Решетка из трех одинаковых антенн схематически изобра­жена на рис. 4. Об­разующие ее антенны расположены в вер­шинах равносторон­него треугольника со стороной 0,289. Вы­сота такого треуголь­ника — Λ/4. Схема питания этой ре­шетки изображена на рис. 5.

Схема питания

Расчетное волновое сопротив­ление отрезков W1 — W3 делителя мощности на 1ри равные части — 86,6 Ом. Если делитель изготовить из отрезков кабеля с волновым сопротив­лением 100 Ом. его входное сопротивле­ние станет равным 66 7 0м, что соответ­ствует КСВ= 1.23 в 50- омном кабеле. При необходимости улуч­шить это значение следует предусмотреть в системе согласующее устройство (СУ), показанное на рисунке штриховой линией. Снижать общий КСВ системы, изменяя (а факти­чески ухудшая  согласование входящих в нее антенн с их фидерами не реко­мендуется. Это может привести к существенным искажениям диаграммы направленности.

На рис. 6 показаны три положения диаграммы направленности рассмат­риваемой решетки.

Три положения диаграммы

Еще три им иден­тичны, но направлены в противополож­ные показанным стороны. Во всех шести случаях достигается максимально возможный для трехантенной решетки коэффициент усиления 4.8 дБ. Однако полного подавления излучения в обрат­ном максимуму направлении не про­исходит. Если переключатель SA1 пере вести в положение «Круг», антенны будут запитаны синфазно, а диаграмма станет круговой с усилением 3.5 дБ во всех направлениях.



Share/Bookmark
Категория: Антенны | Добавил: UY0LL (03.10.2010)
Просмотров: 2168 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Вход на сайт
Логин:
Пароль:

Поиск по сайту
Добавить поисковый плагин в Firefox

Статистика
Украинский КВ портал
Онлайн всего: 4
Гостей: 4
Пользователей: 0
Посетители сегодня:



При копировании материалов с этого сайта, обязательна АКТИВНАЯ ссылка на сайт HFDX.AT.UA и на первоисточник!
Copyright HFDX.AT.UA © 2017
Хостинг от uCoz