Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи

18 0 Новини високих технологій

Пристрій антенно-фідерної системи повинен знати кожен, кого цікавить передача сигналів в радіотехнічних системах (радіомовлення, радіозв'язку, телебачення). Слід зазначити, що в даному разі передбачається можливість спілкування в обидві сторони. Фідер передає електромагнітні коливання від передавача до антени (яка випромінює/приймає сигнал) і від неї до приймача. Про це і поговоримо.

Про антени

Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
Так називають пристрої, головне призначення яких - прийом або випромінювання електромагнітних хвиль. Антени є невід'ємною частиною будь-якого радіопередавального і радиоприемного пристрою. Слід зазначити, що залежно від цільового призначення змінюється функціональна роль. Наприклад, передавальна антена перетворює струм високої частоти в енергію електромагнітних хвиль. Може бути й таке, що вона є багатофункціональною, і може бути ще й адміністратора. У такому разі уловлюються електромагнітні хвилі і перетворюються в енергію високочастотних коливань. Така версія пристрою є найбільш кращою завдяки своїм техніко-економічними характеристиками.


Про фідер

Це сукупність пристроїв, завдяки яким енергія підводиться від передавача до антени і від неї до приймача. Часто їх ще називають фідерним трактом. Конструктивне виконання безпосередньо залежить від діапазону частот, які передаються по ньому. Фідер може випромінювати хвилі. Але це можливо тільки в тих випадках, коли сусідні ділянки двох проводів обтекаются струмами, які співпадають по фазі. Їх поля в такому випадку взаємно посилюються. До речі, на цьому ефекті можна реалізувати антени. Вони в такому випадку називаються синфазними, і слід зазначити, що отримали дуже широке поширення. Також можуть бути випромінювання фідера в тих випадках, коли відстань між дротами по певних напрямках набуває істотну різницю ходу. Слід зазначити, що можна підібрати таке значення, при якому відбудеться додавання хвиль. На цьому принципі працюють антени, які називаються протифазними.


Повертаємося до нашого пристрою

Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
Проектування антенно-фідерних пристроїв з подальшим створенням вимагає, щоб окремі поняття склалися в цілісну систему. Отже, якщо є радіоканал, сформований з передавальної і приймальних антен, а також тракт розповсюдження, то його можна розглядати як пасивний лінійний чотириполюсник. У чому полягає його особливість? Якщо в ньому електрорушійну силу і навантаження поміняти місцями, то параметри системи не зміняться. Тобто приймальну антену можна зробити передавальної і навпаки. Це властивість називають принципом взаємності. З нього випливає оборотність процесів передачі і прийому. Саме завдяки цьому можна обходитися однією антеною, яка виступає в обох ролях. А це позитивно позначається на техніко-економічних показниках системи радіозв'язку, що і сприяло масовому використанню даного принципу.

А що б почитати по цій темі?

Забігаючи вперед, слід визнати, що дана тема є досить великою. Тому якщо після прочитання статті залишаться питання, то краще звернутися до тлумачним книг. В якості першого зразка можна порадити ту, яку написав Драбкин: «Антенно-фідерні пристрої». Дана книга була видана в 1961 році. Але незважаючи на свій вік і досить істотне старіння, вона ще може бути корисною. Хоча б тим, що в ній розглядаються основні теоретичні положення, які корисно вивчити всім, кого цікавить дана тема.
Книга Драбкіна є підручником з антенно-фідерним пристроїв. Взагалі-то, вона призначена для радіоінженерів і студентів радіотехнічних факультетів, але якщо тема дійсно цікавить, то розібратися в ній зможе практично будь-яка людина. Особливо слід відзначити розгляд теорії антен, дротові, надвисокочастотні і літакові зразки, специфіку вимірювання електричних параметрів. Хоча лише цим, зрозуміло, перелік не обмежується. З більш сучасних авторів заслуговує згадки Єрохін Р. А., «Антенно-фідерні пристрої та поширення радіохвиль» — це досить сучасна і одночасно розумна книга. Можна порадити звернути увагу на друге видання, випущене в 2004 році. У книзі викладаються теоретичні положення і, що особливо хочеться відзначити, багато уваги приділено питанням, які безпосередньо відносяться до проектування і експлуатації систем телебачення, радіозв'язку і радіомовлення. За це слід віддати хвалу, яку цілком заслуговує Єрохін. «Антенно-фідерні пристрої» цього автора - дійсно корисна книга.

Які параметри антен необхідно знати?

Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
Але давайте повернемося до теми статті. Щоб визначити значення параметрів, використовують аналізатор антенно-фідерних пристроїв або розраховують за допомогою формул. Це необхідно для отримання приладу з потрібними характеристиками. Ось список, на що слід звертати увагу:
  • Випромінювана потужність електромагнітних хвиль. Сила і кількість хвиль, які від антени йдуть у вільний простір. Мається на увазі активна потужність, адже випромінювання поступово розсіюється у просторі, що оточує антену. Її можна виразити через опір.
  • Потужність втрат. Під цим мається на увазі значення, яке марно втрачається передавачем при проходженні по проводах антени струму. Може враховуватися значення землі і предметів, за умови, що вони розташовані поблизу антени. Також є активним параметром і може бути виражене через опір.
  • Продовжуємо перераховувати параметри

    Також слід пам'ятати:
  • Потужність в антені. Значення, що відображає енергію, підводиться від передавача. Представляється у вигляді суми двох попередніх параметрів.
  • Коефіцієнт корисної дії.
  • Вхідний опір антени. Під цим мається на увазі значення, яке є на вхідних затискачах. Характеризується наявністю ре/активної складових. Найкращий варіант – це настроювання в резонанс. У такому разі для генератора дається активна навантаження, і пристрій використовується з максимальною ефективністю.
  • Спрямованість антени. Під цим мається на увазі здатність випромінювати електромагнітні хвилі в певну сторону. Для того, щоб судити про властивості, використовують діаграму спрямованості.
  • Інші параметри

    Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
    Крім перелічених, слід знати:

  • Коефіцієнт спрямованого дії.
  • Робочий діапазон. Більш спеціалізовано використовується поняття смуги пропускання антени. Так називається інтервал частот, де ширина головного пелюстка діаграми спрямованості не виходить за встановлені межі, коефіцієнт посилення характеризується як досить високий, а з фідерним трактом узгодження істотно не погіршується. При цьому повинно бути невеликим відображення. Це потрібно для зниження перехідних шумів у каналах, присутніх із-за наявності супутніх потоків.
  • Коефіцієнт захисної дії. Він використовується для визначення ступеня ослаблення сигналів антеною, які приймаються з побічних напрямів.
  • Робота з хвилями

    Монтаж антенно-фідерних пристроїв здійснюється виходячи з того, де і в якому діапазоні вони будуть використовуватися. При цьому необхідно домогтися, щоб спрямовані властивості були хоча б в одній площині. При малій довжині антени виходять досить компактні. Це дозволяє робити їх обертовими і отримувати значний виграш в потужності, знижуючи одночасно взаємні перешкоди радіостанцій. Ну і куди без цього – здійснювати зв'язок у будь-якому бажаному напрямку. В діапазоні метрових хвиль для зручності використання часто застосовують різноманітні не/симетричні вібратори. Хоча це далеко не єдиний варіант. З-за розміру антени метрового діапазону досить проблематично переміщати вручну. Давайте розглянемо це детальніше.

    Чим відрізняються хвилі різної довжини?

    Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
    Відрізнити по призначенню можна по специфічним особливостям. Слід зазначити, що в ряді випадків можна використовувати однотипні антени для роботи в суміжних діапазонах. Ось їх список:
  • Антени довгих хвиль. Володіють великими геометричними розмірами. Але незважаючи на це, все ж значно менше довжини хвилі. Висота пристрою рідко коли перевищує 02 від її величини.
  • Антени середньохвильового діапазону. Характеризуються тим, що співрозмірні з довжиною хвиль. Відрізняються більш високим опором випромінювання, ніж попередній варіант. Завдяки цьому коефіцієнт корисної дії може досягати 80%. Діаграма спрямованості для цих пристроїв має видом витягнутої вздовж поверхні землі вісімки. Правда, із-за цього надходять з атмосфери сигнали істотно ослаблені.
  • Антени коротких хвиль. До них пред'являють специфічні вимоги. Але це не на порожньому місці, а безпосередньо пов'язане з особливостями поширення цього діапазону. Для забезпечення стійкого зв'язку вибирають несучу частоту передавача в залежності від часу року і доби.
  • Антени ультракоротких хвиль. Вони відрізняються високим коефіцієнтом корисної дії і вузькою діаграмою спрямованості. Пов'язано це з тим, що розміри антен приблизно дорівнюють довжині робочих хвиль.
  • Обслуговування

    Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
    Щоб пристрій працював без проблем, необхідно своєчасно займатися його профілактикою. Якщо говорити про поточний огляді об'єктів, то до них відносяться:
  • Антени.
  • Фідери.
  • Радіорелейна зв'язок.
  • Фундамент (це і далі для великих стаціонарних об'єктів).
  • Конструкції опори.
  • Відтяжки щогл, а також їх кріплення.
  • Приміщення (контейнера) базової станції.
  • Конструкції кріплення основи до фундаменту.
  • Прилегла територія.
  • При цьому слід приділити увагу таким моментам:
  • Станом апаратури.
  • Корозійних і механічних пошкоджень.
  • Крім поточного, є ще і планово-періодичне обслуговування антенно-фідерних пристроїв. Воно передбачає проведення більш капітальної перевірки, так званого ревізійного огляду та здійснення ремонту.

    Підведення підсумку

    Антенно-фідерне пристрій: принцип роботи
    Ось і розглянуто, що собою представляють антенно-фідерні пристрої. Наданої інформації, швидше за все, не вистачить для того, щоб спорудити власний робочий прилад. Але ось забезпечити необхідним теоретичним мінімумом, щоб рухатися далі, сподіваємося, у нас вийшло. А якщо читач підкований в цих питаннях, то можливо, вже розібрався, що і як потрібно робити.