Антенны УКВ диапазона Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кабаков Михаил Федорович

УКВ радиосвязь в настоящее время получила широкое распространение. УКВ частотные диапазоны, выделенные для радиосвязи в городах, сильно перегружены. в диапазоне частот 136+174 мгц, например, заняты, как, собственно, каналы (шаг сетки 25 кгц), так и межканальные промежутки, а диапазон400+470 мгц перенасыщен радиорелейными станциями. В связи с этим проблема электромагнитной совместимости становится весьма актуальной.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Кабаков Михаил Федорович

Текст научной работы на тему «Антенны УКВ диапазона»

АНТЕННЫ УКВ ДИАПАЗОНА

УКВ РАДИОСВЯЗЬ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПОЛУЧИЛА ШИРОКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ. УКВ ЧАСТОТНЫЕ ДИАПАЗОНЫ, ВЫДЕЛЕННЫЕ ДЛЯ РАДИОСВЯЗИ В ГОРОДАХ, СИЛЬНО ПЕРЕГРУЖЕНЫ. В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 136+ 174 МГЦ, НАПРИМЕР, ЗАНЯТЫ, КАК, СОБСТВЕННО, КАНАЛЫ (ШАГ СЕТКИ 25 КГЦ), ТАК И МЕЖКАНАЛЬНЫЕ ПРОМЕЖУТКИ, А ДИАПАЗОН400+470МГЦ ПЕРЕНАСЫЩЕН РАДИОРЕЛЕЙНЫМИ СТАНЦИЯМИ. В СВЯЗИ С ЭТИМ ПРОБЛЕМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СТАНОВИТСЯ ВЕСЬМА АКТУАЛЬНОЙ.

Положение усугубляется и тем, что УКВ радиостанции отечественного производства, например, «Маяк», «Лен», «Гранит», «Виола» и др., и особенно импортные (типа ICOM, KENWOOD, YEASU, ALINCO, MOTOROLA) имеют относительно невысокий динамический диапазон. Это вызывает проблемы, связанные с интермодуляционными искажениями. Путь повышения линейности тракта радиостанции достаточно сложен. В связи с этим представляется логичным повышать селекцию входных путей радиоприемных устройств, в том числе с помощью антенно-фидерных устройств. Существующие системы УКВ диапазона, например, системы радиостанций «Маяк», наоборот, делаются как можно более широкополосными, что противоречит ранее сказанному.

Разработка УКВ систем диапазонов 100*200 МГц и 300*500 МГц с относительно узкой полосой пропускания (порядка нескольких МГц) явилась целью настоящей работы. Естественно, что подобные системы должны допускать возможность перестройки в широком частотном диапазоне при сохранении параметров, что само по себе представляет сложную техническую задачу.

Анализ литературы [1,2,3] показывает, что наиболее целесообразным для связи, в том числе с подвижными объектами, является применение штыревых антенн. Обычная штыревая антенна (длиной XI4), широко применяемая для этих целей, имеет усиление 3 дБ по отношению к изотропному излучателю. Более предпочтительны коллинеар-ные штыревые антенны, например, фирм Cushcraft, DIAMOND. Обычно в качестве элементарного излучателя (модуля) таких антенн используют штырь длиной 5)78, отличающийся малым значением угла излучения в вертикальной плоскости (порядка 14° при высоте подвеса -Х/2). Входное сопротивление Zm такого штыря имеет емкостный характер:

Для компенсации емкости применяют индуктивность и добиваются малого значения коэффициента стоячей

Кабель Рк 50 или 75

волны (К.С.В.) при использовании коаксиального кабеля с волновым сопротивлением -50 Ом. Отметим, что как «обычный» штырь с I » >74, так и штырь длиной / = 5/78 требуют наличия большого числа противовесов (на что обычно обращают мало внимания) для повышения коэффициента полезного действия (КПД) антенны. (Например, КПД антенны стремя противовесами составляет 5%.) Более привлекательной представляется конструкция штыревой антенны длиной X12, не требующей противовесов. Такая антенна несколько уступает антенне с I =5 Х/8 по значению вертикального угла излучения, но оказывается весьма удобной с конструктивной точки зрения. Поскольку такая антенна высокоомна, удобно согласовать ее с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением р = 50 или 75 Ом при помощи замкнутой четвертьволновой линии, что и делается в так называемой J-образной антенне [3].

В разработанной нами антенне используется именно такой метод питания (рис.1).

Подбором расстояния Y на четвертьволновой линии производится согласование с коаксиальным кабелем. Возможна запитка антенны с помощью симметричной двухпроводной линии, т.к., перемещая хомут (меняя расстояние Y), легко изменять сопротивление антенны в точках питания А-А' от 0 до со. Практически удобно запитывать антенну коаксиальным кабелем с использованием симметрирующего U-колена, трансформирующего сопротивление в точках питания антенны (300 Ом или 200 Ом) в 75 или 50 Ом. Расстояние X некритично и составляет порядка 100 мм. Настроечный шлейф имеет длину 1_ш порядка >74. Для точной подстройки антенны изменяется длина верхнего этажа LM (при помощи хомута 2) и нижнего LH (при помощи хомута 3). Антенна крепится к мачте при помощи U-образ-ных шпилек. Длина шлейфа также может изменяться (с последующей фиксацией при помощи винтов).

Подстроенный узел конструктивно выполнен из стеклотекстолитовой толстостенной трубки диаметром 25 мм. Диаметры дюралюминиевых трубок верхнего (10 мм) и нижнего (18 мм) этажей определяются из соображений механической прочности. Для повышения прочности в основании нижнего этажа вставлена трубка-усилитель из нержавеющей стали. Все материалы подобраны таким образом, чтобы между ними не образовывался электрохимический потенциал. Для предотвращения образования на поверхности вибраторов окисной пленки антенна покрыта защитной краской. Экспериментально снятый график К.С.В., измеренный прибором MFJ-259, приведен на рис.2. Подобный характер К.С.В. имеет и антенна, выполненная для диапазона - 400 МГц.

Коэффициент усиления антенны по отношению к изотропному излучателю составляет 6дБ.

Антенна имеет пологий угол вертикального излучения и весьма удобна для связи с подвижными объектами. Опыт эксплуатации показывает на существенное уменьшение количества и величины «мертвых зон» в условиях города, характерное при использовании в качестве базовой антенны обычного Ш штыря. Следует подчеркнуть еще одно важное преимущество такой антенны. Вследствие гальванического соединения ее с мачтой обеспечивается грозозащита входных цепей радиоприемного устройства.

1. Э. Шпиндлер. Практические конструкции антенн. -М.: Мир, 1985.-44 с.

2. И. Григоров. Штыревые антенны КВ и УКВ диапазонов. - «Радиолюбитель». - 1994. - №11. - с.38.

3. К. Ротхаммель. Антенны. - СПб, изд-во «Бояныч», 1998.-656 с.

КАБАКОВ Михаил Федорович, к.т.н., доцент кафедры радиотехнических устройств и систем диагностики Омского государственного технического университета.

Ю. М. ВЕШКУРЦЕВ, А. А. КОЛОДИН

ОПИСАНИЕ ДВУМЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ

ПОЛУЧЕНА ФОРМУЛА ДЛЯ РАСЧЕТА ДВУМЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ДВУХ ЗАВИСИМЫХ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН. ПРОВЕДЕН АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬ ТА ТОВ.

При решении прикладных задач в области статистической радиотехники возникает необходимость в использовании формул, описывающих двумерные характеристические функции зависимых случайных величин с различными законами распределения. В литературе /1/ известна двумерная характеристическая функция двух зависимых случайных величин с нормальным законом распределения. Однако для зависимых случайных величин с равномерным законом распределения указанная характеристика в известных публикациях не содержится. Этот пробел должна восполнить данная работа.

Для вывода формулы двумерной характеристической функции двух зависимых случайных величин с равномерным законом распределения воспользуемся выражением /1/