Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Топ:
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Интересное:
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2022-10-29 | 81 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Обычно СВ вещательные антенны выполняют в виде антенн - мачт (рис. 3.1.а) или антенн-башен (рис. 3.1.б). Основание антенны-башни крепится к земле с помощью изоляторов; оттяжки для крепления этой антенны не требуются. Антенны-мачты поддерживаются в вертикальном положении небольшим числом оттяжек. Высота антенн-башен обычно составляет 60...200 м, а антенн-мачт 60...350 м. Положительными свойствами этих антенн по сравнению с проволочными являются: наличие только одной мачты
|
или башни (в случае проволочных антенн требуются минимум две мачты), что экономит площадь антенного поля; меньшее искажение ДН в связи с отсутствием большого числа оттяжек, подъемных тросов и т.д.; большая механическая прочность.
а) б) |
Питание антенн-мачт (башен) с изолированным основанием осуществляется несимметричными концентрическими фидерными линиями, выполненными из проволочных цилиндров. Внутренний цилиндр фидера подсоединяется непосредственно к нижнему концу мачты или башни, внешний - к системе заземления. КПД антенны в значительной степени определяется потерями в поверхностном покрове почвы, который входит непосредственно в цепь тока антенны. Рациональная конструкция системы заземления позволяет снижать эти потери и увеличивать КПД до 0,9. Обычно система заземления выполняется из 80...120 радиально расходящихся проводов, соединенных между собой в центре. Длина каждого провода выбирается равной или несколько превосходящей (на 10...20%) высоту мачты (башни). При этом система заземления охватывает площадь, на которой концентрируется основная часть поля ближней зоны антенны. Чем больше число проводов и их длина, тем большая часть замыкающихся на землю токов течет по проводам и тем меньше потери энергии в земле. Провода системы заземления укладываются в землю на небольшой глубине (около 0,5м). Антенны мачты (башни) обладают антифединговыми свойствами в диапазоне l/λ=0,52...0,54 (l - высота мачты). Со стороны меньших значений l/λ ухудшение антифединговых свойств вызывается расширением ДН, со стороны больших значений - ростом бокового лепестка, образующегося в ДН вибратора из-за появления в распределении тока противофазного участка вблизи точек питания при l/λ>0,5. В ДН антенны с l/λ=0,52...0,54 боковой лепесток еще сравнительно мал и направлен под большим углом к горизонту (около 75°), поэтому излученные в боковом лепестке и затем отраженные от ионосферы волны приходят к земле на небольшом расстоянии от передатчика, где напряженность поля земной волны велика. С ростом l/λ УБЛ возрастает и направление его максимума сдвигается в сторону меньших углов Δ, что ведет к нарастанию замираний. Антифединговые антенны получили практическое применение в средневолновом вещательном диапазоне (λ = 187...571 м), так как на более длинных волнах требуются антенны большой высоты (500...1000 м). В ряде случаев для увеличения действующей высоты антенны-мачты или антенны-башни снабжают емкостной нагрузкой на верхнем конце. Эта нагрузка представляет собой либо металлический (сплошной или проволочный) диск, либо часть верхнего яруса оттяжек. Добавление емкостной нагрузки на вершине позволяет на 20...25% уменьшить высоту антенны без ухудшения антифединговых свойств. В конструкции антенны предусмотрена согласующая LC-цепь, с помощью которой осуществляется настройка антенны. Недостатком антенн-мачт (башен) является то, что изолятор не только отделяет антенну от земли, но и является опорой мачты (башни). Вследствие этого изолятор должен обладать не только высокой электрической, но и механической прочностью, так как масса опирающейся на изолятор мачты составляет 100...200т. Вследствие неравномерного распределения давления по поперечному сечению изолятора и по другим причинам возможны механические повреждения опорных изоляторов, что может привести к серьезной аварии. Применение опорных изоляторов удорожает стоимость антенны, понижает надежность ее работы, усложняет грозозащиту. Поэтому значительный интерес представляют не требующие опорных изоляторов антенны-мачты с заземленным основанием, которые устанавливают на металлических подпятниках, укрепленных на прочном железобетонном основании. Существуют два типа антенн-мачт с заземленным основанием с шунтовым питанием и с верхним питанием. В случае антенны с шунтовым питанием (схема антенны и распределение тока на ней изображены соответственно на рис. 3.2.а,б) напряжение высокой частоты подводится к некоторой точке а мачты с помощью наклонного провода, являющегося продолжением внутреннего провода коаксиальной линии. При этом нижняя l1 (шунт) и верхняя l2 части мачты включены относительно фидера параллельно. Распределение тока вдоль мачты оказывается неравномерным (уменьшается действующая высота), что является недостатком такой антенны. Если длина (высота) мачты l1 + l2 = l составляет λ/4, то реактивные сопротивления отрезков l1 и l2 компенсируют друг друга. Входное сопротивление антенны в этом случае чисто активно и может быть определено по формуле RBX = (Wa2 / RSn) sin2 kl1, где RSn - полное сопротивление излучения антенны, отнесенное к току в пучности. Подбором точки присоединения питания (а) можно сопротивление RBX сделать равным WФ фидера и согласовать таким образом антенну с фидером без дополнительных согласующих устройств. Если RBX имеет комплексный характер, то его реактивная составляющая компенсируется переменным реактивным сопротивлением, включаемым в наклонный провод. Так как наклонный провод, нижняя часть мачты и земля образуют как бы рамочную антенну, излучение которой накладывается на излучение антенны-мачты, то ДН последней несколько искажается. Широкое применение получили антенны-мачты шунтового питания с пониженным волновым сопротивлением. Электрическая схема такой антенны показана на рис. 3.3. Заземленная мачта окружается системой излучающих проводов, расположенных по образующей внешнего цилиндра радиуса R. У основания эти провода изолируются от ствола мачты и соединяются с собирательным кольцом, к которому подводится питание. Шунтом l1 служит часть ствола мачты от основания до перемычки П, которая соединяет его с системой излучающих проводов. Увеличение поперечного сечения мачты с помощью проволочного цилиндра снижает волновое сопротивление антенны, что позволяет вмещать в нее большую мощность и улучшать ее диапазонные свойства. Конструктивно для понижения волнового сопротивления используется часть тросов верхнего яруса оттяжек вместе с дополнительными проводами. Наличие наклонных проводов оттяжек приводит к увеличению излучения под высокими углами. Поэтому шунтовые антенны-мачты с пониженным волновым сопротивлением не используются в качестве антифединговых антенн. Высота шунтовых антенн - мачт обычно выбирается в пределах 0,15 £ l/λ £ 0,5. Антенна-мачта верхнего питания представляет собой заземленную мачту, внутри которой снизу вверх проходит несимметричный концентрический фидер. Экран фидера имеет электрический контакт с телом мачты, а внутренний провод, выходя за пределы внешнего цилиндра и самой мачты на некоторую (незначительную) высоту, подсоединяется к так называемому зонтику. В качестве последнего используются верхние части оттяжек, крепящиеся к верхнему концу мачты через изоляторы. Схематично такая антенна показана на рис. 3.4. Длина лучей зонтика равна примерно половине высоты мачты. Лучи зонтика составляют с мачтой угол 45°. Входное сопротивление антенны с верхним питанием приближенно можно рассматривать как последовательное соединение емкостного сопротивления зонтика и сопротивления вертикального излучателя (мачты). Преимущества антенны с верхним питанием по сравнению с антеннами нижнего питания особенно проявляются при малой высоте антенн (l < λ/4), так как в этом случае антенна-мачта верхнего питания имеет более равномерное распределение тока и, следовательно, большие действующую длину и сопротивление излучения, чем антенна-мачта нижнего питания. С целью расширения рабочего диапазона антенн-мачт, улучшения их антифединговых свойств и повышения коэффициента усиления были разработаны антенны с регулируемым распределением тока (АРРТ). Принципиальная схема одного из вариантов АРРТ приведена на рис. 3.5. Как видно, АРРТ представляет собой антенну-мачту высотой около 260 м, изолированную у основания. Нижняя часть мачты Н, составляющая примерно 1/3 ее высоты l, окружена цилиндрическим экраном диаметром около 10м, состоящим из нескольких проводов. Нижние концы этих проводов присоединяются к оболочке проволочной коаксиальной линии, идущей от генератора. Верхняя часть мачты также окружается проволочным цилиндром, изолированным от нижнего, но имеющим электрические контакты в нижней и верхней своих частях с мачтой. Точками включения генератора можно считать точки а, b. Излучение создается токами, текущими по проводам нижнего и верхнего цилиндра. Заметим, что ток, вышедший в точке b на наружную поверхность нижнего цилиндра, совпадает по фазе с током, текущим по верхней части антенны. Распределение тока можно регулировать включенным между землей и нижним концом проволочного экрана переменным реактивным сопротивлением Хн. Оно выполняется в виде короткозамкнутого шлейфа, в качестве которого используется внешний экран питающей линии. Одна антенна с регулируемым распределением тока может обслужить весь радиовещательный диапазон (λ = 200...2000 м). В диапазоне 600...2000 м длина короткозамкнутого шлейфа устанавливается равной нулю. В этом режиме антенна имеет повышенное сопротивление излучения. Антифединговые свойства сохраняются в диапазоне 240...570 м. Разработаны и другие варианты АРРТ, в том числе антенна высотой 320 м с двумя точками питания, имеющая более узкую ДН в вертикальной плоскости и малый уровень бокового излучения. Для обеспечения вещанием территории, имеющей форму сектора, разработана антенная система, состоящая из четырех антенн мачт, расположенных по вершинам квадрата. Две из них питаются от передатчика, две другие играют роль пассивного рефлектора. Комбинируя с помощью соответствующей системы коммутации различным образом вибраторы, работающие в качестве антенн и рефлекторов, можно получить четыре обслуживаемых сектора. Обычно используют АРРТ, расположенные в вершинах квадрата со стороной 70 м. Для обслуживания вещанием территорий, удаленных на значительные расстояния, разработана СВ антенная система, состоящая из восьми антенн-мачт, расположенных в два ряда. Четыре мачты, расположенные в одном ряду, питаются от передатчика, четыре другие играют роль пассивного настроенного рефлектора. Расстояние между рядами составляет 75 м. Антенна имеет управляемую ДН в секторе ±30°. Коэффициент усиления антенной системы в диапазоне 185...575 м изменяется от 28 до 5. В качестве излучателей выбраны антенны-мачты шунтового питания с пониженным волновым сопротивлением (Wa=150 Ом). Развитие техники прочных полимерных пленок создало условия для разработки новых конструкций антенн. Г.З. Айзенбергом и В.Н. Урядко разработана пневматическая антенна-мачта из прочных полимерных материалов. Она представляет собой усеченный конус высотой 60 м, выполненный из высокопрочного полимера, поддерживаемый избыточным давлением воздуха (давление в баллоне несколько выше атмосферного). В качестве излучателей используют либо металлические оттяжки, предназначенные в то же время и для поддержки антенны в вертикальном положении, либо систему проводов, облегающих цилиндр. Преимущество таких антенн состоит в быстроте установки, возможности регулирования высоты и др.3.3.
|
|
|
|
|
Передающие антенны ДВ и СДВ диапазонов Основными типами антенн, используемых в ДВ диапазоне, являются так называемые Т-образные, Г-образные и зонтичные излучатели с вертикальными и горизонтальными частями, состоящими из нескольких параллельных или слабо расходящихся проводов (рис. 3.6), и развитой системой заземления, но с тем отличием, что длина проводов заземления увеличивается по мере приближения к проекции горизонтальной
части антенны на землю и примерно на высоту мачты должна превосходить значение это проекции. В ДВ и СДВ передатчиках большой мощности иногда применяют сложные (секционированные) заземления. С помощью таких заземлений, а также специальных мер для уменьшения потерь, в элементах настройки удается даже на СДВ получить КПД антенны близкий к 90%. Горизонтальное полотно антенны имеет длину до 250 м и более и служит лишь для того, чтобы сделать распределение тока на вертикальной части более равномерным и тем самым увеличить действующую высоту антенны и ее сопротивление излучения. Токи, распределенные на горизонтальной части, практически не излучают, так как их действие компенсируется противофазным зеркальным изображением. Излучение вертикальной части антенны, называемой снижением, за счет влияния земли, напротив, усиливается. Диаграммы направленности в горизонтальной плоскости оказываются практически равномерными, а в вертикальной - такими же, как у вертикального диполя Герца. Распределение тока по вертикальной l и горизонтальной b частям антенны показано на рис. 3.7. Для определения действующей высоты lд нагруженного (т.е, имеющего горизонтальную часть) вертикального вибратора заменим его эквивалентным вибратором длиной lэ = l + bэ (рис. 3.8) так, чтобы распределение тока на участках обоих вибраторов было одинаковым. Для этого входные сопротивления в точке А действительного вибратора (см. рис. 3.7) (ХА=-WГctg(kb)) и в точке В эквивалентного вибратора (ХВ= -WBctg(kbЭ)) должны быть равны, т.е. WГctg(kb) = WBctg(kbЭ), где WГ и WB - соответственно волновые сопротивления горизонтальной и вертикальной части проводов; bЭ - эквивалентное удлинение, определяемое из выражения ctg(kbЭ)=(WГ/WB)ctg(kb). В случае Г-образной антенны ХА= -[WГ ctg(kb)]/2. Ток в эквивалентной антенне распределен по закону I(z) = I0sink(lЭ-z), где lэ= l + bЭ; z-координата, отсчитываемая вдоль вибратора, начиная с точки входа. Величина lд определяется по формуле lд = (coskbЭ - cosklЭ)/(k sinklЭ). Если l/λ < 0,1, то сопротивление излучения RS» 1600(lд/λ)2. Если l ³ 0,2λ, то RS определяют методом вектора Пойнтинга. При этом полагают, что ток по вибратору распределен по синусоидальному закону и излучает только вертикальная часть вибратора. Если длина ненагруженного вибратора примерно равна lэ нагруженного вибратора, то ДН и сопротивления излучения этих вибраторов примерно одинаковы. Таким образом, добавление горизонтального провода позволяет уменьшать длину вибратора, не ухудшая его направленных свойств и не изменяя величины RS. Реактивную составляющую входного сопротивления нагруженного вибратора можно рассчитать по формуле Хвх = WBctg klЭ. Если lэ< λ/4, то k(l+bЭ) < π/2 и сопротивление Хвх емкостное. Если l+bЭ > λ/4, то k(l+bЭ)>π/2 и сопротивление Хвх индуктивное. Длину волны λ0, при которой Хвх=0, называют собственной. Она определяется из условия 2πlЭ/λ0=π/2. При bЭ=0 имеем λ0 = 4l. Обычно стремятся к тому, чтобы Хвх=0. При этом ток и напряжение на входе вибратора оказываются в фазе и заданная мощность достигается при меньшем напряжении на зажимах. Кроме того, при чисто активном входном сопротивлении создаются оптимальные условия для работы генератора. Поэтому, если антенна работает не на волне λ0, для настройки антенны в резонанс вблизи точек питания последовательно с генератором включают реактивные элементы настройки. Если антенна работает на волне λ>λp (λp - рабочая длина волны), то для настройки в резонанс включают индуктивность (режим удлинения). Если λр<λ0, то для настройки антенны в резонанс включают емкость (режим укорочения). Полотно антенны обычно содержит 2...16 проводов, отстоящих на 1...3 м друг от друга. Большое число проводов приводит к снижению волнового сопротивления антенны и тем самым потенциала, что позволяет увеличивать излучаемую антенной мощность. В рассматриваемых диапазонах снижение волнового сопротивления практически не приводит к улучшению диапазонных свойств антенны, как это имеет место в более коротковолновых диапазонах. Узость полосы пропускания связана, в основном, с малостью сопротивления излучения. Данный недостаток усугубляется в СДВ диапазоне. Для увеличения сопротивления излучения в СДВ диапазоне используются более сложные антенны, являющиеся комбинациями нескольких Г- или Т- образных антенн, прилегающих друг к другу и имеющих синфазно возбужденные вертикальные части. Схемы одной из таких антенн (антенны Александерсена, или антенны со многими снижениями) показана на рис.4.9. Питание подводится к нижней точке среднего снижения. Другие снижения являются пассивными, они снабжены реактивными настроечными сопротивлениями, с помощью которых добиваются синфазности токов во всех снижениях. Расстояния между вертикальными частями антенны малы (сотни метров) по сравнению с длиной волны. По этой причине взаимные сопротивления вертикальных частей близки к собственным и токи во всех снижениях оказываются равными по амплитуде, а излучаемая мощность в n2 раз больше (n - число снижений), чем мощность, излучаемая аналогичной антенной с одним снижением при той же амплитуде тока. Таким образом, сопротивление излучения для антенны с n снижениями возрастает в n2 раз. Очевидно, сопротивление потерь возрастает примерно в n раз, так что КПД сложной антенны увеличивается. В целях увеличения КПД антенн СДВ диапазона для их размещения выбирают территорию с высокой проводимостью почвы, устраивают разветвленную систему заземления и предпринимают ряд других мер, направленных на снижение потерь при этом достижим КПД около 0,9.
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!