Файл: Белоусов, С. П. Средневолновые антенны с регулируемым распределением тока.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2024
Просмотров: 125
Скачиваний: 1
Н 6 В 6 Ё |
МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР |
|
В ТЕХНИКЕ |
||
ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ |
||
С В Я З И |
С. П. БЕЛОУСОВ
СРЕДНЕВОЛНОВЫЕ АНТЕННЫ С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ТОКА
ИЗДАТЕЛЬСТВО
« с в я з ь »
МОСКВА 1974
6Ф2 Б43
УДК 621.396.67.029.53
Белоусов С. П.
Средневолновые антенны с регулируемым рас пределением тока. М., «Связь», 1974.
104 с. с ил. (Новое в технике связи).
Книга посвящена антеннам с регулируемым распределением тока (АРРТ), использование которых позволило существенно расширить зо ну высококачественного приема средневолновых радиовещательных станций. |Приведена методика расчета зон вещания, сформулированы основные требования к антеннам, описаны схемы и конструктивное вы полнение антенн с регулируемым распределением тока, приведены результаты расчета и измерений этих антенн, а также описана мето дика настройки антенн на заданный режим.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников эксплу атационных и проектных организаций связи.
. 30404—068 |
_ |
Б ----------------- 46—74 |
6Ф2 |
045(01)—74 |
|
© Издательство «Связь», |
,1974 г. |
!
Сергей Павлович Белоусов
СРЕДНЕВОЛНОВЫЕ АНТЕННЫ С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ТОКА
Редактор В. А. |
Л а з а р е в а |
|
|
|
|
||
Техн. редактор |
Т. Ф. Е в с е н и н а |
|
|
|
|||
Корректор 3. И. Щ у к и н а |
|
|
|
|
|||
Сдано |
в набор |
21/11 |
1974 г. |
|
Подписано в печ. 30/V 1974 г. |
||
Т-09643 |
Формат |
84х 108/зг Бумага тип. |
№ 3. 5,46 уел.-п. л< 5,58 уч.-изд. л. |
||||
Тираж |
6300 экз. |
Изд. № |
16435 |
Зак. № 46 |
Цена |
28 кол. |
|
Издательство «Связь», Москва |
101000, |
Чистопрудный |
бульвар, |
д. 2. |
|||
Типография издательства «Связь» Госкомиздата СССР. Москва-101000, ул. Кирова, д. 40.
П Р Е Д И С Л О В И Е
В последние годы для радиовещания в диапазоне средних волн значительное распространение получили антенны с регулируемым распределением тока (АРРТ). Важной особенностью этих антенн является возможность управления диаграммой направленности в вер тикальной плоскости. Использование таких антенн позволило решить ряд задач радиовещания. В частности, применение антенн типа АРРТ, настроенных в режим минимального излучения в секторе углов возвышения 404-90°, привело к существенному расширению зон бесфедингового приема св радиостанций.
iK настоящему времени накоплен определенный опыт в разработ ке, проектировании и применении антенн типа АРРТ. Однако систе матизированный материал по этим антеннам отсутствует. Настоящая работа содержит необходимые сведения по антеннам данного типа.
В книге приведена методика расчета зон вещания, сформулиро ваны основные требования к св антеннам, описаны схемы и конструк тивное выполнение типовых антенн с регулируемым распределением тока, приведены результаты расчета и измерений этих антенн, а так же описана методика настройки антенн иа заданный режим.
Настоящая книга предназначена для работников эксплуатацион ных и проектных организаций, а также будет полезна студентам вузов связи.
Замечания и предложения по книге 'следует направлять в из дательство «Связь» (Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2).
Техническое управление Министерства связи СССР
1.ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СРЕДНИХ ВОЛН
ИОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К АНТЕННАМ
1.1. Краткая характеристика распространения средних волн
Передающая антенна излучает электромагнитную энер гию в верхнее полупространство -под различными углами возвыше ния -(Д). Излучаемые волны попадают в толщу ионосферы; где испы тывают поглощение .в слоях D ,и Е, которое существенно зависит от времени суток. В светлое время, когда электронная концентрация в слоях D и Е очень велика, происходит интенсивное поглощение элек тромагнитной энергии и пространственная волна практически полно стью поглощается. Поэтому вцоветлое время суток распространяется только поверхностная водна. Максимальное расстояние, на котором возможен качественный прием поверхностной волны, зависит от -мощ ности передатчика, коэффициента усиления антенны, длины .волны, проводимости почвы и 'уровня помех.{
В темное время суток концентрация электронов ,в слое Е> и ниж ней -части слоя Е существенно уменьшается, что приводит к значи тельному уменьшению -поглощения пространствениой водны. Поэтому в точку приема, кро-ме поверхностной волны, приходит также отра
женная от |
ионосферы пространственная в-олна. |
В итоге |
в точке |
п-риема суммарное поле является результатом |
интерференции по |
||
верхностной |
и ,пространственной волн (рис. 1.1). |
Ионосфера |
-меняет |
|
?лр f |
Рис. 1.1. Сложение |
напряженностей полей поверхностной |
и пространственной |
волн |
-свои свойства в. зависимости от времени -суток, поэтому напряжен ность поля пространственной волны изменяется как по амплитуде, так и по фазе. Эти изменения являются основной причиной колеба ния -результирующего поля. На расстоянии, где амплитуды поверх-
4
носиной я пространственной волн равны, будет иметь место колеба ние результирующей величины напряженности поля от нуля (рис. 1.16) до удвоенного значения амплитуды «аир яжениости поля по верхностной волны /(ближний 'фединг) (рис. IIДа). В средневолновом вещательном диапазоне фединг наблюдается на сравнительно не больших расстояниях. Так, например, на частоте 1000 кГц ближний фединг при применении низкой, по сравнению с длиной волны, ан тенны в полночь наступает на расстояния, равном примерно 100 км.
/Зона ближнего фединга ограничивается расстояниями Л1 Ф и Л2 Ф (рис. 1.2). Величина определяется из условия, что напряжен-
Рис. 1.2. Зависимость напряженностей полей поверхностной и про странственной волн от расстояния
ность поля поверхностной волны (Епов) не менее чем в два раза больше напряженности поля пространственной волны (Еир), а вели чина /?2ф 1— из условия, что £пР=2£пот!- Таким образом, в темное время суток существуют три характерные зоны вещания (ряс. 1.2). Первая /(зона приема поверхностной волны) начинается от радио станции и заканчивается на таком расстоянии Ли где напряжен ность поля поверхностной волны превышает в заданное число раз напряженность поля помех ,(т. е. равна граничной напряженности поля) и не менее чем в два раза превышает значение пространствен ной волны данной радиостанции. В общем случае первая зона веща ния заканчивается на расстоянии В этой зоне обеспечи вается высококачественный прием радиовещания, так как уровень напряженности поля поверхностной волны весьма стабилен и зна чительно выше уровня помех. Вторая зона .ограничивается расстоя ниями Л i и i/?2- Величина Лг(Л2 ^Лгф) определяется из условия, что на данном расстояния значение напряженности поля простран ственной волны равно граничной напряженности поля и не менее чем в два раза превосходит напряженность поля поверхностной вол ны. Во второй, зоне имеет место вещание неудовлетворительного ка чества. На расстояниях, ограниченных величинами Ri и Ли$, а также Л2 Ф и Л2, качество приема может ухудшится из-за относительно большого уровня помех; на расстояниях, ограниченных значениями
5
/?1 Ф и Ri ф, — из-за значительных колебаняй напряженности поля (ближний фединг). Третья зона (зона приема пространственной вол ны) ограничивается расстояниями 1R2 я Rs. Величина R з опреде ляется из условия равенства значения напряженности поля прост ранственной волны заданной приведенной граничной напряженности поля (Ei). В этой зоне наблюдаются замирания, обусловленные интерференцией пространственных волн,' претерпевших разное число отражений, менее глубокие, чем замирания в зоне ближнего фединга. Для борьбы с замираниями такого рода используется автоматиче ская регулировка усиления в приемниках.
Напряженность поля поверхностной волны определяется по кри вым, приведенным в (1]. Эти кривые составлены для излучаемой мощности 1 кВт. Поэтому для определения расстояний R 4, R2 я Rt в этом 'Случае необходимо определить граничную напряженность поля (Ei), также приведенную к 1 «Вт излучаемой мощности:
E x ^ E o — Pj., дБ, |
(1.1) |
где Еа— заданная граничная напряженность поля, дБ, относительно 1 мкВ/м. Граничная напряженность поля — это минимально допу стимое значение напряженности поля, необходимое для удовлетво рительного приема при наличии атмосферных, индустриальных помех
и шумов приемника; Rs |
— мощность, излучаемая антенной, дБ, отно |
||
сительно 1 кВт: |
|
|
|
P2 -1 0 1 g P + 1 0 1 g e a -1 0 1 g Pn, |
|
(1.2) |
|
Р — мощность передатчика, кВт; еа — коэффициент усиления |
антен |
||
ны относительно элементарного вибратора1) |
в направлении А=0°; |
||
Рп — мощность потерь |
в питающем фидере, |
антенне и ее |
элемен |
тах настройки: |
|
|
|
я п = -Р(1 — лфвдн); |
|
|
(1-3) |
г|ф. г)а и !Г)н — коэффициенты полезного действия питающего фидера, антенны и элементов настройки соответственно.
Как .видно из |
.(Ы), величина Е i тем меньше, чем больше вели |
чина излучаемой |
мощности. |
Излучаемая мощность может быть увеличена применением пере датчика большей мощности или антенны с большим коэффициентом усиления. При увеличении мощности передатчика, практически, не изменяются границы зоны ближнего фединга. Аналогичное положе ние имеет место, когда увеличение коэффициента усиления антенны достигается без изменения формы диаграммы направленности в вер тикальной плоскости.
Максимальная зона приема поверхностной волны в темное время ■суток будет иметь место при условии Ri=Ri<j,, что достигается вы бором соответствующей излучаемой мощности радиостанции. Даль нейшее повышение излучаемой мощности радиостанция может при вести только к увеличению радиуса зоны приема пространственной ■волны.
■) В диапазоне средних волн в качестве эталонного излучателя принят несимметричный вибратор, расположенный на почве с идеальной проводи мостью, высотой Jf <0,25 Я и имеющий коэффициент полезного действия 100%. Такой вибратор имеет диаграмму направленности в вертикальной плоскости, описываемую тригонометрической функцией cos А.
6
У антенн, имеющих Диаграмму 'направленности в вертикальной плоскости, описываемую тригонометрической функцией cos Д, зона ближнего фединга находится на сравнительно близком расстоянии от радиостанции. Это 'приводит к тому, что в золу высококачествен ного приема попадает лишь небольшая территория по сравнению с общей территорией, обслуживаемой данной радиостанцией.
Зависимость расстояния |/?1 ф, на котором |
En0B—2Eav, |
от длины |
||
(Волны для |
двух |
значений проводимости |
почвы i(cri=l |
мСм/м « |
а2 = Ш мСм/м) |
для |
низкой антенны приведена на рис. 1.3. |
Как видно |
|
Рис. 1.3. Зависимость расстояния, на котором Епов= *-2ЯПр , от длины волны
из рисунка, при проводимости почвы Oi величина Ri$ в диапазоне
200-^600 м меняется |
примерно от 50 до |
80 км, а |
при о2 — примерно |
от 90 до 1(80 км. В |
этом случае при |
заданной |
волне и реальной |
проводимости почвы целесообразно выбирать излучаемую мощность такой, чтобы <Ri=Ri$. Зависимость величины излучаемой мощности, необходимой для выполнения этого условия, от длины волны для проводимости почвы а ( и а2 приведена на рис. 1.4. Величина гра ничной напряженности поля Е0 принималась равной 60дБ (1 мВ/м).
Как видно из рис. 1.4, излучаемая мощность, обеспечивающая за данную граничную напряженность поля на расстоянии Ri=Rit,, в сильной степени зависит от длины волны и проводимости почвы и для св диапазона находится в пределах от 5 до 50 кВт при прово димости почвы 10 мСм/м и в пределах от 35 до 150 кВт при
1 imGm/ m .
{'“ Для расширения зоны приема поверхностной 'волны необходимо одновременное -повышение излучаемой мощности и удаление зоны
.ближнего фединга от радиостанции.
Для увеличения зоны бесфедингового приема применяют пере дающие антенны, имеющие малый уровень излучения под большими углами к горизонту. Наилучший эффект можно получить в том
.случае, если передающая и приемная антенны имеют (малый уровень
7