Главная Радиорелейная связь



Антенные устройства РРЛ

Периснопичесние антенны

Следует помнить, что приведенные выше данные относительно усиления верископической антенны справедливы, если поверхности зеркал выполнены с идеальной точностью. Если отклонения поверхности зеркал от теоретического

0,4 0,2

граЗ

20 W О -10 -20 J0

Рис. 2.41. К определению оптимальной расфазировки

профиля не более ±V10, потери коэффициента усиления не будут превышать 1,0-1,5 дБ.

До последнего времени перископические антенны применялись на РРЛ с малой пропускной способностью, работающих по четырехчастотному плану.

Рис. 2.42. Зависимость дополнительного выигрыша от параметра А (Л -Д)


Это объясняется низким защитным действием (около -45-=-50 дБ) и высоким уровнем попутных потоков (около -50 дБ). Новая перископическая антенная система ПАС позволяет обеспечить двухчастотный план и большую пропускную способность в диапазоне 4 ГГц и выше. Она выполнена по трехэлементной схеме (2;?а=3,9 м, 27?а=3,2 м). Конструктивно переизлучатель состоит из собственно отражателя, системы подвески и юстировки, элементов фиксации положения отражателя. Основой каркаса отражателя являются два мощных продольных швеллера, связанных болтами с кольцом, на которое опирается пирамидальная ферма из круглых труб. Отражающая поверхность, выполненная из плоского сварного листа из алюминиевого сплава, крепится к швеллерам. Кольцо с пирамидальной фермой представляет собой единую сварную конструкцию, относительно которой при сборке отражателя можно произвести компланарный поворот отражающей поверхности. Регулировки отражателя по азимуту и углу места взаимно независимы и выполняются с помощью винтовых тяг.

Для уменьшения уровня излучения в заднем полупространстве верхнее зеркало имеет специальную форму (рис. 2.43).

Излучатель ПАС представляет собой отражающее зеркало, выполненное в виде вырезки из эллипсоида вращения с фокусными расстояниями 70 м вдоль вертикальной оси и 5 м вдоль горизонтальной оси. Отражающее зеркало изготавливается из листов из алюминиевых сплавов, наложенных на стальные уголки, придающие конструкции жесткость.

Облучателем ПАс служит конический рупорный облучатель с изломом образующей (см. рис. 2.26е). Облучатель снабжен системой юстировки, позволяющей осуществить линейное перемещение рупора вдоль фокальной оси, а также повороты по вертикали и горизонтали. Облучатель размещается в аппа-

ратной и соединяется с аппаратурой гибким волноводом. Против раскрыва облучателя в стене аппаратной должно быть предусмотрено отверстие, закрытое радиопрозрачным материалом. Облучатель ПАС имеет пять модификаций: РО-2, РО-2-1, РО-4, РО-6, РО-8 в зависимости от диапазона (2, 4, 6 и 8 ГГц).


S5 W -50 SO -70

->

20 № sosotoowmmzfaS

Рис. 2.43. Верхнее зеркало специальной формы

Рис. 2.44. Огибающая бокового

излучения перископической антенны (2Дд=2Д„-т)

Коэффициент усиления ПАС составляет около 40 дБ в диапазоне 4 ГГц и 43 дБ в диапазоне 6 ГГц при высотах подвеса верхнего зеркала от 30 до 100 м. Согласование облучателей не хуже 1,1 в диапазоне 2ГГц и 1,05 в диапазонах 4,6 и 8 ГГц.

На рис. 2.44 приведена огибающая боковых лепестков экспериментальной диаграммы направленности гладкой трубчатой опоры с двумя перископическими антеннами ПАС (модель). Высота переизлучателя над землей 850А-, что соответствует 70 м в диапазоне 4 ГГц. Видно, что общая помехозащищенность и защитное действие новой перископической антенны вполне удовлетворительны. У новой антенны достаточно низок также уровень попутных потоков. Для

JOMru.

.70 Щ-

Рис. 2.45. Зависимость ГВЗ РРЛ с перископическими антеннами (восемь станций)

иллюстрации сказанного на рис. 2.45 приведена зависимость ГВЗ участка резервирования одной из РРЛ (протяженность участка 350 км, восемь станций), оборудованной аппаратурой ГТТ-6000/1920 и новыми перископическими антеннами.

Настройка перископических антенн на РРЛ выполняется после установки элементов антенны (рупора, нижнего и верхнего зеркал) в проектное положение с помощью геодезических приборов. Для исключения ошибок и облегчения настройки особенно тщательно (с точностью до 10-20) следует устанавливать угол наклона плоскости верхнего зеркала к горизонтальной плоскости.

В дальнейшем, корректируя взаимное расположение элементов антенны, необходимо получить равномерное распределение поля, излучаемого рупором-облучателем, на кромке нижнего, а затем и верхнего зеркал. Такая настройка выполняется с помощью выносного индикатора поля.

Настройка верхнего зеркала производится по максимуму сигнала. Одним пз критериев правильности настройки верхнего зеркала является наличие двух соседних боковых лепестков диаграммы направленности, наблюдаемых при вращении верхнего зеркала по азимуту. Уровень этих боковых лепестков на 15- 20 дБ ниже уровня главного лепестка.



Определенные трудности вызывает поиск сигнала соседней станции прн расстроенных верхних зеркалах. Задача существенно облегчается, если использовать анализатор спектра ПЧ, подключаемый к выходу усилителя ПЧ приемника. С помощью анализатора спектра можно уверенно наблюдать сигналы с уровнем до -140 дБВт.

При проектировании РРЛ на ПАС с двухчастотным планом необходимо придерживаться следующих основных рекомендаций: ПАС следует устанавливать на гладких трубчатых опорах; устанавливать ПАС на узловых станциях нельзя; нижний излучатель ПАС должен быть хорошо экранирован от сигналов с соседних станций; не следует допускать излом трассы под углом, близким к 90°; следует предусмотреть под площадкой, па которой крепится верхнее зеркало ПАС, клиновидный отражающий экран. Более подробно об этом см. в [9, 10].

2.7. АНТЕННЫ РРЛ ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

На РРЛ дециметрового диапазона (390-470 МГц) применяются в основном спиральные антенны (рис. 2.46). Антенна представляет собой алюминиевую трубку 1, укрепленную диэлектрическими подпорками 2 на пластмассовом стержне 3, и отражающий экран 4, выполненный из металлической сетки. Для уве-


Рис. 2.46. ОбщнП вид спира.чыюЯ антенны системы ДМ-400В (ВНР)

Рис. 2.47. Антенна «Горизонт»


личения усиления употребляют антенны, состоящие из двух и четырех параллельно включённых спиральных антенн.

Основные параметры антенны аппаратуры ДЛ1-400/6 следующие: КСВ на пятидесятиомном выходе не хуже 1,5; КУ антенны односпнральной - 13 дБ, двухспиральной- 15,5 дБ; защитное действие около -20 дБ.

2.8. АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ТРОПОСФЕРНЫХ РРЛ

На тропосферных РРЛ используются в основном параболические одиозер-кальиые антенны. Антенны тропосферных РРЛ «Горизонт» выполнены по схеме с вынесенным облучением, что позволяет устранить влияние реакции зеркала иа согласование, уменьшить затенение раскрыва, уменьшить зону биологической вредности по сравнению с осесимметричными антеннами.

Антенные устройства тропосферных РРЛ

На каждой промежуточной станции устанавливается четыре антенны (по две в каждом направлении). Применяются антенны с раскрывом 20X20 м при высоте нижней кромки над землей 8 м нли 20 м и с раскрывом 30X30 м при высоте нижней кромки 10 м или 20 м.

Отражающее зеркало выполнено из плоских металлических листов размером 2X2 м, укрепленных на несущей ферме (рис. 2.47).


-W -БО

30 БО 30 120 150 град

Рис. 2.48. Облучатель антенны «Горизонт»

Рис. 2.49. Усредненные огибающие бокового излучения антенны «Горизонт» (сплошная линия - антенна 20X20 м, пунктирная - аитениа 30x30 м)

В качестве облучателя используется пирамидальный рупор с квадратным входом (рис. 2.48). Антенны с раскрывом 20x20 м возбуждаются рупором длиной 3 м и раскрывом 1X1 м; антенны с раскрывом 30x30 м - рупором длиной 2,4 м и раскрывом 0,8X0,8 м. Для защиты от осадков раскрывы рупоров срезаны косо н закрыты пластмассовыми крышками.

Значения коэффициента усиления и ширины главного лепестка диаграммы направленности антенн приведены в табл. 2.2.

ТАБЛИЦА 2.2

Основные параметры антенны

Ширина главного лепестка

Размер зеркала.

Частота, МГц

Коэффициент усиления, дБ

по уровию-3 дБ

по нулям

20 X 20 20 X 20 30 X 30 30 X 30

790 960 790 960

42,4 44,1 45 .4 47.1

1°16 58 48 36«

2°40 2»! 2 1°44 1°34

По ширине главного лепестка приведены данные, усредненные по поляризации и высоте подвеса. Уровень первого бокового лепестка антенн «Горизонт» составляет -20-.-25 дБ.

На рис. 2.49 приведены расчетные огибающие бокового излучения антенн на средних частотах диапазона (сплошная линия - антенна с раскрывом 20X20 м, пунктир - антенна с раскрывом 30x30 м). Уровни бокового излучения антенн зависят от поляризации, высоты нижней кромки антенны над землей и других факторов. Здесь приведены усредненные огибающие.



Антенные устройства РРЛ

Юстировка антенн тропосферных РРЛ значительно сложней, чем антенн РРЛ прямой видимости. Юстировка по сигналу от соседней станции не обеспечивает высокой точности и требует длительного времени из-за нестабильности

сигнала. Разработанные в последнее время способы юстировки по репер-ной станции [11] достаточно оперативны и обеспечивают хорошую точность.

Помехозащищенность антенн «Горизонт» в ряде случаев является недостаточной. Из разработанных и внедренных устройств для повышения помехозащищенности следует отметить следующие.

Для ослабления поля помехи используется выносной металлический экран, форма которого напоминает «восьмерку» [12] (рис. 2.50). Профиль и размеры этого экрана подобраны таким образом, чтобы дифракционное поле в теин его по оси симметрии было равно нулю (подробней об этом см. § 2.12). Эффективность подавления помехи выносным экраном тем выше, чем меньше размеры защищаемой антенны. В тех случаях, когда помеха попадает непосредственно на облучатель антенны, использование экрана весьма целесообразно. На рис. 2.51 приведена запись уровня помехи до установки экрана {t-<.ti) и после его установки (/Хг). В пе-рнод U<.t<.h проводилась пространственная настройка экрана. Как видно из рисунка, уровень помехи удалось уменьшить на 30 дБ. Для ослабления поля в заднем полупространстве в секторе углов, близких к 180°, используется шелевое защитное устройство, показанное на рис. 2.52. Оно устанавливается под нижней кромкой антенны. Ширина щели Д=0,19У"Щ ширина полосы d=f),bT[/KR, где - расстояние от устройства до фазового центра облучателя. В системе «Горизонт» А=0,64 м и rf=l,92 м.


Рис. 2.50. Экран для подавления бокового нз.пучения

-30 -1/0


Рис. 2.51. К вопросу об эффективности экрана

Рис. 2.S2. Щелевое защитное устройство

Пассивные ретрансляторы типа препятствия

2.9. ПАССИВНЫЕ РЕТРАНСЛЯТОРЫ ТИПА ПРЕПЯТСТВИЯ

Пассивный ретранслятор типа препятствия представляет собой радионепроницаемое полотно, подвешенное на трассе между пунктами Л и В, находищи-мися в зоне тени друг друга (рис. 2.53). При соответствующим образом подобранных форме и размерах ретранслятора обеспечивается эффектииная передача электромагнитных волн между пунктами А В. Эффективность работы ретран-


Рис. 2.53. Общнп вид трассы с пассивным ретранслятором

слятора практически не зависит от точности выполнения его рабочей поверхности и фиксации ее в пространстве. Этим ретранслятор типа препятствия выгодно отличается от пассивных ретрансляторов других типов (см. § 2.10). Пассивный ретранслятор типа препятствия может быть использован для решения многих задач, например:

1. Создание РРЛ с длинными (от 80 км и более) пролетами между активными станциями. Такие РРЛ особенно целесообразны в качестве ответвлений от магистралей связи [14, 15].

2. Создание РРЛ с низкими опорами. Использование пассивных ретрансляторов позволяет при обычной длине радиорелейного интервала порядка 50 км существенно сократить высоты опор и длины волноводных трактов.

3. Обход препятствий рельефа в сильно пересеченной местности. Примене-•ние пассивных ретрансляторов существенно облегчает строительство и эксплуатацию линий в такой местности. Пассивные станции могут устанавливаться на вершинах гор и холмов там, где установка и обслуживание обычных активных станций существенно затруднены или невозможны.

Пассивные ретрансляторы (ПР) целесообразно использовать также и для решения других задач радиорелейной техники (увеличение помехозащищенности, непосредственная трансляция телевидения и др.). Подробней об этом см. [13] [14], [15], [16].

Расчет геометрии полотна ПР. Точность установки и выполнения ПР. На рис. 2.54 приведены эскизы ПР с указанием размеров, которые подлежат расчету. Для проведения расчетов необходимо иметь профиль трассы между актив-


Рис. 2.54. Эскизы одноэтажного и лвухэтажного ПР

ными станцинми. Вертикальный размер полотна h определяется формулой: 6 = >./2Р, где Р угол между направлениями АР и РВ (см. рис. 2.53):

- Кз

2= (Н - Ад) IR, + {H- Ад);



0 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 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69


0.0147