Файл: Белоусов, С. П. Средневолновые антенны с регулируемым распределением тока.pdf

6. МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ АНТЕННЫ

6.1. Настройка на режим максимального усиления вдоль земли

Распределение тока, соответствующее .максимальному коэффициенту усиления, подбирается путем измерения зависимости коэффициента усиления антенны от длины шлейфа регулировки. Практически можно ограничиться измерением коэффициента усиле­ ния в небольших пределах изменения длины шлейфа /ш регулировки тока. Начальное значение длины шлейфа (/ш о) выбирается по гра­ фикам рис. 6.3.

Для измерения зависимости коэффициента усиления от длины шлейфа регулировки тока на расстоянии 6004-800 м от антенны устанавливают индикатор .напряженности поля. При заданной длине шлейфа регулировки тока измеряют напряженность .поля и мощ­ ность, подводимую к антенне. Выигрыш в коэффициенте усиления антенны с данной длиной шлейфа регулировки тока относительно антенны с 1ш = 1ш о

Ро — мощность подводимая к антенне с 1т = 1ш о;

Px=U2вжйвх— мощность, подводимая к антенне АРРТ при заданной длине шлейфа регулировки тока;

Uвх — напряжение на входе питающего фидера;

g „х — активная составляющая проводимости на входе питающего фидера.

6.2. Согласование входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением питающего фидера

В антенне АРРТ согласование входного сопротивления антенны (ZBX0) с волновым сопротивлением питающего фидера (№ф) осуществляется при помощи отрезков концентрических фиде­ ров. Место подключения питающего фидера к настроечной линии (рис. 6.1, точка /) и длина отрезков короткозамкнутых фидеров, слу-

96

L-^ --- J

Рис. 6.1. Схемы согласования входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением питающего фидера

жащих для (Компенсации реактивной .проводимости, определяются по измеренному входному сопротивлению антенны.

Входное сопротивление антенны АРРТ в режиме регулировки тока измеряется следующим образом .(рис. 6.2). Питающий фидер

V

К перЕЙашчикц

&

Рис. 6.2. Схема измерения входного сопротивления тенны АРРТ в режиме регулировки тока

отключается от настроечной линии, и в месте установки шлейфа регулировки тока (точка 2) к ней подключается высокочастотный измерительный мост полных проводимостей. Настроечная линия за­ корачивается на расстоянии А/4 от точки подключения моста. Изме­ ряется входное сопротивление в точке 2. Входное сопротивление -ан­ тенны -в точке 0 определяется по круговой диаграмме комплексных сопротивлений.

97

При настройке антенны в условиях, когда «а данном радиоцентре работают другие СДВ радиостанции, а также когда в совмещенном канале работают радиостанции других радиоцентров, использование для измерения входного сопротивления антенны высокочастотного моста i6e3 остановки указанных радиостанций практически невоз­ можно. В этом случае для измерений входного сопротивления антен­ ны может быть применена следующая методика. Питающий фидер подключается ко входу антенны в точке 0. Настроечный и допол­ нительный фидеры либо отключаются от входа антенны, либо зако­ рачиваются перемычками на расстоянии, равном Л/4 от основания антенны. -К антенне подводится мощность, достаточная для изме­ рений напряжения на питающем фидере. Измеряется распределение напряжения на фидере. Определяются величина кбв и расстояние от входа антенны до первого узла напряжения. По круговой диаграм­ ме определяется входное сопротивление антенны.

Входное сопротивление 'антенны можно согласовывать с волно­ вым сопротивлением питающего фидера различными способами. Воз­ можные схемы согласования антенны с .волновым -сопротивлением1'’ питающего фидера приведены на рис. 6 .1 .

При использовании схем 1, 2 и 3 (рис. 6.1) длина U рассчиты­ вается по круговой диаграмме полных сопротивлений. Для этого входная проводимость антенны нормируется к -волновому сопротив­ лению настроечной линия и наносится на диаграмму. Через эту точку из центра диаграммы проводится радиальная линия. Затем находится точка пересечения окружности, радиус которой равен кбв н-а участке настроечной ляни-и между точками 0—1, с окружностью, нормированной активной проводимости, равной отношению WBIW$ (It7н — волновое -со-противлен-ие настроечной линии, W$ —волновое сопротивление питающего фидера). Через эту точку также прово­ дится радиальная линия. Разность между найденными положениями радиальных линий по шкале «число длин волн» и -будет равна U j X . Реактивная проводимость компенсируется в схеме 1 шлейфом /« , в схеме 2 — шлейфом 1К2, а в схеме 3 — шлейфами lKi -и /к г- Согла­ сование по схемам 1, 2, 3 возможно, если кбв в фидере на участке

1Гф О—1 не превышает -величину, равную — •

" н

радиальной линии определяется как пересечение окружности, радиус которой равен кбв -на -участке 0—1 -(волновое сопротивление этого

Иногда удобно -для уменьшения длин -шлейфов h и /н i подклю­ чать к основанию антенны реактивную проводимость, как показано на рис. 6 .1 (схема 6).

противление антенны нормируют к -волновому сопротивлению уча.ст-

98

определяется на пересечении окружности, радиус которой равен ко­ эффициенту 'бегущей волны на участке 0—1, с окружностью норми-

W*

рованнои активной проводимости, равной отношению------------ .

2 Г Н+Ц7ф

и схеме в в основание антенны подключается дополнительная прово­ димость, создаваемая короткозамкнутым шлейфом /доп. Реактивную проводимость компенсируют при помощи трех шлейфов: двух корот­ козамкнутых — /к 1 и /к з — и одного разомкнутого — k.

Конкретная схема согласования выбирается из условия получе­ ния оптимальной частотной характеристики антенны. Как правило оптимальная частотная характеристика имеет место при минималь­ ных длинах li и /к. Это обстоятельство используется на практике. По круговой диаграмме полных сопротивлений просчитываются наи­ более подходящие схемы согласования и выбирается та схема, при которой согласующие элементы имеют наименьшую длину.

■При изменении длины шлейфа регулировки тока меняется вход­ ное сопротивление антенны. Поэтому при снятии зависимости коэф­ фициента усиления антенны от длины шлейфа регулировки тока нуж­

но проверять согласование и в случае необходимости осуществлять подстройку.

После настройки антенны на режим максимального усиления не­ обходимо согласовать антенну с питающим фидером так, чтобы ве­ личина кбв в питающем фидере была не менее 0,9.

6.3. Настройка на режим оптимальной антифединговой диаграммы направленности

Настройка антенны на оптимальный, антифединговый ре­ жим заключается в снятии диаграмм направленности в вертикаль­ ной плоскости при длинах шлейфа регулировки тока, близких к дли­ не, соответствующей режиму максимального коэффициента усиления. Первоначальную длину шлейфа регулировки можно также устанав­ ливать по данным, приведенным на рис. 6.3, которые получены экспе­ риментальным путем «а дециметровых моделях.

Практически процесс настройки антенны на оптимальный анти­ фединговый режим сводится к снятию пяти-шести диаграмм направ­ ленности в вертикальной плоскости при помощи самолета или верто­ лета. В первую очередь снимается диаграмма направленности при длине шлейфа, соответствующей максимальному коэффициенту уси­ ления. В коротковолновой части средневолнового диапазона '(200ч- 4-300 м) длину шлейфа регулировки тока необходимо менять через 5 м. В диапазоне волн ЗОО-нбОО м можно менять длину шлейфа че­ рез 10 м. Критерий настройки антенны на оптимальный антифединговый режим — получение минимального уровня излучения под уг­ лами возвышения 1504-90° при минимальной ширине главного ле­ пестка.

Диаграммы направленности реальной антенны АРРТ, снятые на определенном расстояния от нее, будут отличаться от расчетных и от диаграмм, снятых на дециметровых моделях. Это объясняется тем, что мощность, излученная вдоль земли и под небольшими угла­ ми возвышения, из-за неидеальной проводимости почвы частично поглощается в ней. Поглощение тем больше, чем хуже проводимость

99

Рис. 6.3. Зависимость длины шлейфа регулировки тока антенны высотой 257 м от длины волны

почвы, чем короче длина волны и чем больше расстояние от антен­ ны. Поэтому уровень боковых лепестков в экспериментальных диа­ граммах направлен-нсГсти, снятых на реальной антенне, примерно в Е„/Еяз раз больше уровня боковых лепестков диаграммы направлен­

углом Д=-0°). Для «равнения диаграмм направленности, снятых на реальной антенне,-с расчетными или диаграммами, снятыми на де­ циметровых моделях, нужно последние умножить на коэффициент ослабления 5(A) [ф-ла (5.8)].

Диаграмма направленности ,в вертикальной плоскости снимается путем измерения напряженности поля вдоль вертикальной линии, па­ раллельной оса антенны, на расстоянии от нее около 2 км с после­ дующим -пересчетом напряженности поля к -одному расстоянию. В ка­ честве приемной -антенны индикатора 'напряженности поля следует

6.4. Настройка антенны в диапазоне волн

600ч-2000 м

Как было указано -выше, антенна АРРТ в диапазоне волн 6004-2000 -м -работает на -схеме АРД. Настройка антенны в этом

100

диапазоне заключается в согласовании ее входного сопротивления с волновым сопротивлением питающего фидера и симметрирования частотной характеристики антенно-фидерной системы «а входе пи­ тающего фидера.

При настройке антенны на длинную волну прежде всего снимают зависимость входного сопротивления антенны от длины волны во всем диапазоне волн. Для этой щели питающий фидер отключают от оонования мачты. Высокочастотный мост полных проводимостей широкими медными или бронзовыми лентами подключают к осно­ ванию мачты и к обшивке фундамента.

Измеренные величины входного сопротивления сравниваются с экспериментальными, полученными для первых образцов антенн (ом. табл. 5.1). В том случае, если полученные значения мало отличают­ ся от значений входного сопротивления первых образцов антенн, можно приступать к согласованию входного сопротивления антенны

сволновым сопротивлением питающего фидера на заданной рабочей

1*рлне. Для этой цели измеряется входное сопротивление антенны на рабочей волне и при помощи круговой диаграммы полных сопро­

тивлений рассчитываются параметры возможных схем согласования. Для согласования вьгбирается схема, которая обеспечивает на за­ данной волне максимальную полосу пропускания.

Длины соответствующих шлейфов устанавливаются на основании расчета по круговой диаграмме полных сопротивлений. Затем изме­ ряется сопротивление на входе питающего фидера :(в точке подклю­ чения к антенному коммутатору). Если входное сопротивление отли­ чается от волнового сопротивления питающего фидера, то необхо­ димо путем изменения длин соответствующих шлейфов осуществить подстройку с тем, чтобы коэффициент бегущей волны в питающем фидере на заданной волне был не меньше 0,9. После этого снимается частотная характеристика антенно-фидерного тракта в полосе частот ±10 «Гц. Если частотная характеристика имеет заметную асиммет­ рию, ее нужно отсимметрировать при помощи Т-звена.

6.5. Измерение кпд антенны

После настройки антенны на заданный режим необхо­ димо измерить ее кпд в соответствии с инструкцией по настройке средневолновых антенн [12]. Значения коэффициента усиления, необ­ ходимые для расчета кпд, приведены на рис. 5.5.

Для уменьшения погрешностей измерения кпд антенны следует выполнять следующие рекомендации.

1. Точки для измерения напряженности поля необходимо выби­ рать на расстоянии не большее чем (3-4-5) Я от антенны в диапазоне волн 200±600 м и на расстоянии не большее чем (5-4-7) Я в диапа­ зоне волн 600-4-12000 м.

2. Проводимость почвы нужно измерять в нескольких направле­ ниях. Эти направления выбираются, исходя из диаграммы яаправлеДности в горизонтальной плоскости, построенной по измеренным значениям напряженности поля. Диаграмма условно разбивается на секторы таким образом, чтобы в пределах каждого сектора уро­ вень .поля изменялся бы незначительно. Для каждого сектора опре­ деляется проводимость почвы.

3. Коэффициент ослабления напряженности поля следует опре­ делять расчетным путем по формуле (1.6).

101