2.54M

Category:

warfare

Ромбические и v-образные антенны бегущей волны

1.

Кафедра радиосвязи
ДИСЦИПЛИНА: АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
ВОЕННЫХ СРЕДСТВ И КОМПЛЕКСОВ РАДИОСВЯЗИ
Тема 3. Антенно-фидерные устройства средств и
комплексов радиосвязи
Лекция 3/5 (№19). РОМБИЧЕСКИЕ И V-ОБРАЗНЫЕ АНТЕННЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ
Учебные вопросы:
1.Горизонтальная ромбическая антенна и особенности ее
применения.
2.Модификации ромбических антенн.
3.Одномачтовые V-образные антенны и особенности их
применения.

2.

1. Горизонтальная ромбическая антенна и
особенности ее применения
№2
В качестве направленных диапазонных антенн для КВ радиосвязи
ионосферными волнами на большие расстояния применяются
проволочные антенны бегущей волны (переменнофазные).
Для формирования ДН переменнофазные провода (с бегущей волной тока)
располагаются таким образом, чтобы обеспечивалось сложение полей
излучения их элементов в определенном направлении.
Проволочные переменнофазные антенны в несимметричном режиме
питания излучают ЭМ волны вертикальной поляризации, а при симметричном
.
режиме питания – горизонтально
поляризованные волны.
Режим бегущей волны тока при
( Rн )
x ikx
I ( x) I A (e e
)

3.

Излучение провода с бегущей
волной тока
sin[0,5kl (1 cos )]
F ( ) F1 ( ) Fc ( ) sin
,
0,5kl (1 cos )
ДН типа конус:
№3
F1 ( ) sin .
cos гл ( ) 1 .
2l

4.

Принцип излучения ромбической
горизонтальной антенны ( РГ )
№4
Ромбическая антенна представляет собой симметричную линию,
провода которой расположены по сторонам ромба. К одному из острых
углов ромба подводится питание, к другому – подключается активное
сопротивление, равное волновому сопротивлению антенн.
ф0
РГ
h / 0
l / 0

5.

Поле излучения антенны РГ
№5
М ( r , , )
r
l
2 0
2 0
4
М ( r , , )
E ( , ) En f з ( ),
n 1
Rн
f з ( ) sin(kh sin ).

6.

Характеристика направленности
ромбической антенны
f (θ,φ)
sin u1 sin u2
u1
u2
sin(kh sin θ),
u2 0,5kl 1 cos cos( 0 ) ,
u1 0,5kl 1 cos cos( 0 ) .
,
Множитель, который учитывает ЭМ поле отраженное от земли
называют множитель земли:
f з ( ) sin(kh sin ).
.
№6

7.

Диаграммы направленности антенны
57
0, 5
РГ 1, 7
№7
F
0,8
25 м
2 0.7 22
2 0.7
F
F
УБЛ1 0,2
60
РГ 0,5
2
0,6
0,8
0,7
0,4
УБЛ1 0,3
0,6
0,2
УБЛ1
0 0
10
25 м
2 0,7 25
20
40
60
80
100
,град
120
140
160
180
0,4
0,2
,град
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180

8.

КУ антенны РГ относительного
изотропного излучателя
7680 2 l 2
G ( )
e sin 0 f 2 ( ) :
sin 0,5kl (1 cos 0 )
№8
120ln
sin 0 ,
11,2aэ
2
f ( )
1 cos cos 0
Сопротивление излучения:
КПД антенны:
sin(kh sin ).
11,2 l 2
R 240 ln
sin 0 .
ηA 1 e
R /ρ
.

9.

Расчетные значения КУ
ромбических антенн
№9
GO G /1,64
G0
130
120
3
110
65
1, 0
4
70
2 РГ
1, 25
6
75
3 РГ
1, 25
4
A 700 Ом,
1 РГ
100
90
80
2
70
60
50
40
30
1
20
10
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0

10.

Особенности антенн РГ
№10
Для повышения КПД необходимо увеличивать длины проводов и
понижать волновое сопротивление ромба. При КПД антенны 0,6…0,8,
значительная часть (40…20)% мощности передатчика выделяется в
нагрузочном сопротивлении.
Достоинством ромбической антенны является относительно
невысокая стоимость, простота конструкции и широкий диапазон
рабочих частот (2,5…3,5 кратный).
Недостаток - ДН характеризуется большим уровнем боковых
лепестков, достигающих 40…..60% от главного лепестка ДН.
Применение – на стационарных радиоцентрах.

11.

2. Модификации ромбических антенн
Существует множество модификаций ромбических антенн, которые
направлены на улучшения некоторых параметров или характеристик
одиночной ромбической антенны:
Двойная ромбическая антенна (РГД);
Экспоненциальная ромбическая антенна (РГЭ);
Одномачтовые переменнофазовые антенны.
№11

12.

Двойная ромбическая антенна (РГД)
№12
РГД из двух синфазно питаемых антенн РГ, установленных с
поперечным сдвигом
d
d cos sin БЛ .
Гл.фидер
2
Rн
Направленные свойства:
f РГД ( , ) f РГ ( , ) f C ( , ),
FC ( , ) fС ( , ) cos(0,5kd cos sin ).

13.

Экспоненциальная ромбическая
антенна (РГЭ)
( x) e
№13
2βx
Недостатком всех типов ромбических антенн является то, что для их
сооружения необходимы большие площади и не менее четырех высоких
мачт (30…40м).

14.

3. Одномачтовые V-образные антенны и
особенности их применения
№14
Стремление уменьшить число мачт, время развертывания, массу
антенны и габарит её в свернутом состоянии привело к разработке и
широкому внедрению в военную радиосвязь одномачтовых конструкций
антенн с бегущей волной тока в проводах.
К одномачтовыми переменнофазными антеннам относятся:
.
несимметричные горизонтальная однопроводная,полуромбическая и
ламбдаобразная антенны.
Однако они имеют малыми КНД, большой уровень боковых лепестков, а
их коэффициент усиления сильно зависит от электрических параметров
(σ) земной поверхности.
Для работы ионосферными волнами более выгодно применять
симметричные конструкции переменнофазных антенн.

15.

Простые типы одномачтовых
переменнофазовых антенн
№15

16.

Совмещенные ромбическая и Х – образная
антенны
№16

17.

Наклонная V-образная антенна VH
l
l
h
Rн
.
h
2 0
Rн
№17

18.

Направленные свойства антенны
№18
VH 46/12
1 2 3
F
,
м 20 30 50
VН
46
12
G
10
8
6
2 0 50
2 0 30
4
0,8
0,6
1 2
2 0 60
2
3
2 0 90
0,4
1
0,2
0,8
0,6
0,4
10 20 30 40 50 60 70
20 40
60
, м
80 100

19.

Относительный КУ V-образной антенны
a)
G0
8
5
7,5
10
15
20
30
N
1
2
3
4
5
6
6
4
2
2
2 0 20
б)
2
12
N
1
2
3
4
5
6
1
10
8
5
4
6
8
10
12
3
600 Ом, =10,
См
=0,01
, h 15м
м
14
4
6
0
г)
G0
3
600Ом, =10,
См
=0,01
, h 10м
м
№19
5
7,5
10
15
20
30
2
1
2 0 20
4
6
l
14
4
5
G0
2 0 40
3
2
3
2
6
д)
1
2
0
2
G0
4
6
8
10
l
2
4
4
1
l
14
3
2 0 40
5
12
1
6
2
в)
G0
0
2
4
6
8
10
12
l
14
4
2 0 60
е)
3
2
2
6
0
2
G0
4
6
5
8
10
12
14
3
4
2 0 60
2
2
5
1
5
1
1
6
0
2
4
6
8
10
1
6
12
14
l
l
0
2
4
6
8
10
12
14

20.

Вертикальная ромбическая
антенна (ВР)
RH
№20
l
2 0
h
Антенна обычно имеет нагрузки
Rн 600 Ом
l
Длины сторон
могут быть соизмеримы с длиной волны, тогда она работает в
широком диапазоне частот, создавая максимальное излучение
в зенитном направлении.

21.

ВЫВОДЫ
№21
Для современных подвижных КВ-радиостанций важнейшими
требованиями является их мобильность. Повышение мобильности
антенн достигается путем сокращения количества мачт, во многом
определяющих массу, габариты и время развертывания радиостанций.
В качестве направленной антенны широкое применение для работы
ионосферной волной как на передачу, так и на прием нашла V-образная
антенна с наклонными плечами (VH), развертываемая на одной мачте.
На стационарных радиоцентрах используются стандартизованные
типовые ромбические антенны, имеющие приемлемые конструктивные
размеры и несколько уменьшенные коэффициенты усиления по
сравнению с максимально возможными. Стандартизованные антенны РГ
используются на радиолиниях определенной протяженности.
0
hopt
;
4sin 0
opt θ 0 ;
0
lopt
.
2
2sin 0

Ромбические и v-образные антенны бегущей волны

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.