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: 138
Скачиваний: 1
боковых лепестков. Однако использование приемных антейн С малым уровнем боковых лепестков практически возможно только для про фессионального приема радиовещания на выделенных приемных пунктах. Антенны, имеющие малый уровень излучения под высокими углами к горизонту, принято 'Называть аятифединговыми антеннами. Практикой установлено, что антенна обладает удовлетворительными
Рис. 1.4. Зависимость величины излучаемой мощности,
необходимой для обеспечения |
условия Д 1 - Я 1 ф, от дли |
ны волны при применении низкой антенны |
|
антифединговЫ'Ми свойствами, если |
величина напряженности поля |
под углами .возвышения, превышающими 40ч-50°, составляет не бо лее (10-н16% от величины напряженности поля в горизонтальном
направлении (Д=0°, |
а->-оо). Антифедингавая антенна по сравнению |
с низкой антенной |
имеет более 'узкую диаграмму направленности |
в вертикальной плоскости и, следовательно, больший коэффициент усиления под низкими 'углами возвышения.
Кривые зависимости величины радиуса зоны ближнего фединга от длины волны .при применении антенны нижнего литания высотой 0,5Л, обладающей аятифединговыми свойствами, показаны на рис. 1.3 пункт,иром. Из сравнения кривых видно, что применение антифединговой антенны указанного типа позволяет увеличить радиус зоны бесфедингового приема при Oi примерно в J,'5 раза и при ст2 пример но в 1,05 раза. В данном случае, как это видно из рис. 1.5, для обес печения заданной величины напряженности поля поверхностной вол ны на максимальном удалении от радиостанция (-/?i=/?*ф) необхо димо увеличить мощность передатчика в 1,8 и 3,45 раза соответ ственно.
Приведенные данные показывают, что для расширения зоны приема поверхностной волны .необходимо применять антенну, обла дающую аятифединговыми .свойствами, я .передатчик такой мощно сти, при которой ;на расстоянии Ri=\R 1 ф обеспечивается граничная напряженность поля.
8
too zoo зоо m soo л>м
Рис. 1.5. Зависимость величины излучаемой мощности, необходимой для обеспечения усло вия Й1“ Л)ф, от длины волны при применении
полуволновой антенны
1.2. Расчет напряженности поля поверхностной волны
Для расчета эффективного значения напряженности поля поверхностной волны можно пользоваться эмпирической формулой, полученной на основании обобщения результатов многочисленных измерений:
Дюн— |
300 V р 2 |
S (р) |
мВ |
(1.4) |
п |
м |
|||
|
|
|
|
|
где Р% — мощность, излучаемая антенной, кВт; |
Л? — расстояние |
|||
между передающей антенной и пунктом приема, в котором опреде ляется напряженность поля, км; S(p) — функция ослабления напря женности поля.
Излучаемая антенной мощность |
|
Р% = Р т|фГ]ат]иеа (Д = 0°,сг—*оо). |
(1.5) |
,Приближенное выражение для определения функции ослабления напряженности поля
|
2 + 0,3р |
|
5 |
|
|
|
S(P) |
|
|
|
( 1-6) |
||
2 + р + |
0,6р2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
где |
|
, |
е + 1 |
1,8-10*а |
|
|
л |
R |
(1.7) |
||||
р = --------- cos 6; |
b *= arc tg --------; |
х =■ — |
------- |
|||
х |
X |
|
х |
|
f |
|
В ф-ле ,(1.7) |
/ — частота, |
МГц; |
а — проводимость почвы, |
См/м; |
||
е —диэлектрическая постоянная поверхности, |
над которой распро |
|||||
страняется волна: Л — длина волны, |
м; /?■— расстояние, м. |
|
||||
9
Как было указано выше, напряженность поля поверхностной вол ны может быть также определена по графикам jjl]. Эти графики по строены для элементарного вибратора и излучаемой мощности в 1 кВт. Если задана излучаемая мощность Ръ ) дБ, то
Гпов = £пов1 Р%> ДБ. |
(1-8) |
где £ Пов i — напряженность ноля поверхностной волны, дБ, для мощ ности 1 кВт, излучаемой элементарным вибратором.
1.3. Расчет напряженности поля пространствен ной волны
В настоящее время для расчета напряженности поля пространственной волны применяется методика, описанная в (1]. 'Ре зультаты измерений напряженности поля на территории СССР при ведены а [2, 3].
На основании обобщения результатов 'Многочисленных измерений получена формула, позволяющая рассчитать напряженность поля пространственной волны на расстояниях от 300 до '3500 км:
Enp( H ) ^ E 0 + Aa -h P 1 + Ai + AM(5 0 ) - 0 ,0 2 S + 6H (Т), |
(1.9) |
где ЕПР'(Н) — годовое медианное значение напряженности |
поля, дБ, |
относительно 1мкВ/м в Н часов по местному времени в средней
точке трассы !) ; |
|
|
Е0 = 80,2 — lOlg R — 0,00176/0,26 R. |
(1.10) |
|
Здесь ^ — расстояние, им; |
|
|
f — частота, МГц; |
коэффициент, определяемый |
как отношение на |
Да — поправочный |
||
пряженности поля, |
мкВ/м, на расстоянии 1 км |
в направлении глав |
ного излучения для данного расстояния к напряженности поля, рав ной 3 -105 мКВ/м;
P i — мощность, излучаемая антенной, дБ, относительно 1 кВт, при
условии, что коэффициент усиления антенны равен 4: |
|
Р1 = Р о - Р ф - Р а - Р » , |
(1-П) |
Ра, Рф, Ря — мощности потерь в антенне, фидере и элементах |
наст |
ройки соответственно; |
точке |
A i — поправка, учитывающая магнитное наклонение в средней |
трассы раопространени я; Ля (50) — поправочный коэффициент, учитывающий изменение погло
щения в слое В и в нижней части слоя Е в средней точке отраже ния в Н часов относительно поглощения, имеющего место в 24.00 по
местному времени; |
значение числа солнечных |
пятен (число Вольфа); |
S — среднегодовое |
||
Ь н ( Т ) — поправка, |
учитывающая заданный |
процент ночей одного |
года, принимаемый в расчет. |
приведены на рис. 1.6. |
|
Значения Е0, рассчитанные по ф-ле (1Л0), |
||
1) Местное время Н в средней точке трассы обычно определяется из
часового времени. Среднегринвическое время (ГМТ), Центральное Европей ское время ил:И другое соответствующее время определяется в точке приема по формуле # = ГМТ-f L/15, где ГМТ— среднегрин.вичеокое время в точке при ема; L — долгота средней точки трассы, измеренная в восточном направлении.
ю
Рис. 1.6. Семейство кривых JEo, используемых для определе ния годовой медианы напряженности поля (на кривых от мечены частоты в кГц)
Для медианного значения напряженности ноля 6н(50)=0. Коэф фициент Да определяется из выражения:
Аа = |
101gea (Л, ер), |
(1.12) |
|
где |
еа (Д, ф) —- коэффициент усиления антенны под углами |
Д |
и ф ' |
относительно коэффициента усиления элементарного вибратора |
под |
||
углом Д-=0°. |
в соот |
||
Угол возвышения Д берется .в зависимости от расстояния |
|||
ветствии с рис. 1.7. На расстояниях, больших, чем 7?=>2200 |
км, сле |
дует брать угол Д, соответствующий двум скачкам. |
|
Для ненаправленной антенны в горизонтальной плоскости |
|
еа (Д, Ф) “ еа (Д) = еа (Д = 0°) (—- — ] , |
(1.13) |
\ ^макс / |
|
|
где |
Е/Емакс — нормированная |
диа |
||||||
|
грамма направленности в вертикаль |
||||||||
|
ной плоскости. |
|
коэффици |
||||||
|
|
Величины |
поправочных |
||||||
|
ентов |
Ai |
|
и |
Ди(50) |
приведены |
на |
||
|
рис. 1.8 и |
1.9. |
поля |
пространст |
|||||
|
|
Напряженность |
|||||||
|
венной волны на расстояниях, мень |
||||||||
|
ших 300 км, может быть приближен |
||||||||
|
но определена из графика, приведен |
||||||||
|
ного на рис. |
1.10 *). |
На этом рисунке |
||||||
|
приведены |
|
медианные значении |
на |
|||||
|
пряженности |
поля |
пространственной |
||||||
|
волны |
(ЕПр 1) |
для элементарного ви |
||||||
|
братора и мощности передатчика, |
||||||||
|
равной 1 КВт (т]а= 100%). Бели зада |
||||||||
|
на |
излучаемая мощность Р2 > |
и |
||||||
|
применяется антенна, имеющая диа |
||||||||
|
грамму направленности в вертикаль |
||||||||
|
ной плоскости, отличную от диаграм |
||||||||
|
мы направленности элементарного ви |
||||||||
|
братора, |
то напряженность поля |
|||||||
вышения от расстояния |
равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
£ n p = £ n p i + P2 (A = 0o) + |
A ;+ A„(50) + |
S (T ) - 0 ,0 2 S , |
(1.14) |
||||||
где Р 2 (Д=0°) — мощность, дБ, излучаемая -антенной в направлении
-Д=0°:
Р2 = |
Р „ - Р ф - Р а + еа (Д = 0 ° ) - Р н, |
(1.15) |
ва'(Д—0°)— коэффициент усиления антенны в |
-направлении Д=0° |
|
относительно элементарного вибратора: |
|
|
Д' = |
20 Ig _Ё^макс_ |
(1, 16) |
|
cos Д |
|
1.4.Пример расчета зон радиовещания
вдиапазоне средних волн в чистом канале
Задаи- о:
1. Мощность передатчика в режиме несущей Р0 = 250.кВт.
2.Рабочая волна 7,=250 -м.
3.Передающая -антенна типа АРРТ высотой 257 ,м.
4.Коэффициент усиления антенны равен 2 при Д=0°. Диаграмма
направленности антенны в вертикальной плоскости приведена на рис. 1.11.
5. Коэффициент полезного действия антенны с учетом потерь в элементах настройки т)ат)в=0,82.
6. Коэффициент полезного действия питающего фидера т)ф=0,9.
') в настоящее время проводятся измерения уровня напряженности поля
пространственной волны на этих расстояниях для уточнения кривых, приве денных на рис. 1.10.
12
Рис. 1.8. Зависимость величины поправочного коэффи циента Д i от магнитного наклонения
15 w го гг г$ о,г ол о,о
ЛестноеВремя
Рис. 1.9. Зависимость величины поправочного коэффи циента Дн (50) от местного времени
13
Рис. 1.10. Зависимость напряженности поля пространст венной волны от расстояния
Рис. 1.11. Диаграмма направленности ан тенны АРРТ в вертикальной плоскости на волне 250 м. Высота антенны 257 м
7. |
Проводимость |
шочвы в зоне действия |
радиостанции а « |
« 4 мСм/м. |
в средней точке трассы Я =22.00. |
||
8. |
Местное время |
||
9. |
Среднегодовое число солнечных пятен 5=50. |
||
10. |
Граничная .напряженность поля р ам а 60 |
дБ ((1 мВ/м). |
|
а) Расчет радиуса действия радиостанции в светлое время суток
1. Мощность, излучаемая антенной под углом возвышения Д=0°,
(Д = 0°) = 250-2 0,9 0,82 = 360 кВт (25,5 дБ).
2. |Гра,Н;ИЧ'ная напряженность поля, шриведенная к tl кВт излучае мой мощности,
Ei = E0—Pz (Д=0°) = 6 0 —125,5=34,5 дБ (0,053 мВ/м).
14
3. По графику зависимости 'напряженности поля поверхностной волны от расстояния R (для излученной мощности, равной 1 кВт) (рис. 1.12) находится радиус действия радиостанции как точка пе-
Рис. 1.12. Зависимость напряженности поля поверхностной волны для 0= 4 мСм/м и пространственной волны при применении АРРТ, имеющей диаграмму направленности в вертикальной плоскости, показанную на рис. 1.11
ресечеиия линии граничной напряженности поля с кривой .напряжен ности поля поверхностной волны. Как видно из рис. 1.12, радиус действия радиостанции в светлое время суток Ri = \QO км.
б) Расчет зон вещания в темное время суток
II. Медианное значение напряженности ноля пространственной волны, лр,наеденное к !1 кВт 'излучаемой мощности, для расстояний до 300 км,
£ npi (50) = £ пр1(50)+ 2 0 1 д - ^ ^ + Д я (50)+6я (50)-0,02S+A ,
|
(1-17) |
и для расстояний от 300 км до 3500 км |
|
Е ‘ , (50) = Еа (50) + 201g £ /£ макс + Ы |
(50) - 0.02S + 6Я (50). |
|
(1.18) |
Вданном примере 0,025=0 дБ и 5н'(50)=0 дБ.
Вф-ле (1.17) Е' Пр 1 (50) — годовое медианное значение напряжен ности поля, создаваемое элементарным вибратором .при подводимой мощности к антенне в 1 кВт и кпд антенны, равном 100%. Еир i определяется по графикам рис. Ы0. £о(50) определяется по ф-ле
(1.10) |
или по графикам рис. 0.6. |
2. |
Полученные значения Е'Пр i (50) наносятся на график рис. 1.12. |
Из графика видно, что: |
|
а) |
радиус зоны приема поверхностной волны 7?i='120 км; |
б) |
расстояние, на котором ЕПОв=2ЕПр, R iф= 123 км; |
15