сталь труб по гост 8732 78

2. СИНФАЗНЫЕ МНОГОЭТАЖНЫЕ АНТЕННЫ

Back

При дальнем приеме телевидения лучше всего исполь­зовать многоэтажные синфазные антенны с большим ко­эффициентом усиления. Синфазными называются систе­мы, состоящие из нескольких антенн, расположенных в одной плоскости на определенных расстояниях друг от друга и возбуждаемых в одной фазе. Такие настроенные антенны способны работать в узком диапазоне частот. Вибраторы должны быть включены таким образом, что­бы их токи на входе фидера или на входе приемного уст­ройства складывались в фазе. Антенны лучше всего рас­полагать по вертикали на расстоянии, равном половине средней длины волны принимаемого канала.

На рис. 32 и 33 показаны схемы простейших синфаз­ных антенн и распределение токов в них. В первом слу­чае (рис. 32) этажи соединены прямым двухпроводным фидером, а коаксиальный кабель с симметрирующей пет­лей присоединен посередине двухпроводного фидера. Как видно из схемы распределения токов в антенне, в месте подключения фидера имеет место узел тока, входное со­противление равняется приблизительно входному сопро­тивлению одного вибратора. При таком соединении эта­жей антенны, в зависимости от диаметра проводов соединительной линии и расстояния между проводами, входное сопротивление может быть разной величины.

Рис. 32. Простейшая синфаз­ная антенна: о — с прямым соединительным фи« дером; б — схема распределения токов

 

w * 6

ч

 

Рис. 33. Простейшая синфазная антенна:

о —с перекрещенным соединительным фидером; б — схема распреде­ления токов

Это объясняется трансформирующими свойствами отрез­ков соединительной линии, имеющей длину от места под­ключения фидера до каждого этажа А/4. Необходимое входное сопротивление определяется расчетом антеино- фидерной системы.

Во втором случае (рис. 33) этажи соединены двух­проводным перекрещенным фидером, а кабель снижения присоединен около нижнего вибратора. В точках его при­соединения имеет место пучность тока. Входное сопро­тивление будет меньше входного сопротивления одного из вибраторов приблизительно в два раза. Это и понят­но. Ведь входные сопротивления этажей антенны оказы­ваются соединенными параллельно, благодаря свойствам соединительной линии длиной в полволны. Двухэтажную антенну лучше соединять по схеме, изображенной на рис. 32, обеспечивающей большую полосу пропускания частот.

Максимальное излучение плоскостных синфазных ан­тенн направлено перпендикулярно к плоскости вибрато­ров. При расстоянии между этажами в полволиы антен­на становится менее чувствительной к всевозможным помехам, особенно индустриальным, приходящим снизу, так как они наводят в вибраторах противофазные токи (сдвинутые на 180°), которые на входе фидера взаимно уничтожаются. В связи с этим двухэтажные синфазные антенны значительно слабее принимают помехи, прихо­дящие снизу, чем, например, одноэтажные антенны. Чис­ло этажей должно быть четным. В противном случае появится прием снизу. Кроме того, у двухэтажных ан­тенн главный лепесток диаграммы направленности в вер­тикальной плоскости сильнее прижат к поверхности зем­ли, что позволяет осуществить более дальний прием.

При увеличении расстояния между этажами от поло­вины до одной длины волны коэффициент направленнос­ти возрастает на 15...20%, но антенна становится при этом неоправданно громоздкой. При приеме передач на 6—12-м и высших каналах этажи в антенне можно рас­полагать на расстояниях, равных длине волны.

Двухэтажная синфазная антенна, состоящая только из активных вибраторов, принимает волны, приходящие с двух взаимно противоположных направлений. Коэффи­циент направленного действия такой антенны равен при­мерно 2,4. Чтобы сделать антенну однонаправленной, в каждом этаже к вибратору добавляют по рефлектору.

 

Коэффициент направлен­ности такой антенны уве­личивается до 6,5. Для получения удовлетвори­тельного приема при зна­чительном удалении от телецентра целесообразно применять двухэтажные трех-, четырех- или пяти- элементные синфазные антенны, имеющие боль­шой коэффициент усиле­ния.

На рис. 34 дана схема соединения двух пятиэле- ментных антенн, на кото­рой изображены только петлевые вибраторы, так как данные о размерах и размещении пассивных вибраторов в каждом эта­же приведены в табл. 6. Этажи соединены между собой с помощью коакси­ального кабеля, подклю­чаемого к вибраторам че­рез U-колено. Снижение этажей делается из 75- омного коаксиального кабеля и имеет длину, равную половине сред­ней длины волны принимаемого канала. Отрезки 1, 2, 3, 4 изготовляются из кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, а согласующий трансформатор 5 — из 50-омного кабеля. Размеры отрезков кабеля в мм приведены в табл. 8. Реактивный короткозамкнутый шлейф делается

Таблица 8

Размеры отрезкой кабеля

/

                                   

—>

в

Рис. 34. Схема соединения эта­жей двухэтажной пятиэлемент­ной синфазной антенны:

1, 2— снижения верхнего и ниж­него этажей; 3 — симметрирующее U-колено; 4 — реактивный коротко- замкнутый шлейф; 5 — согласую­щий трансформатор; 6 — кабель снижения; 7 — соединения экранов на концах кабеля

Канал

10

12

Размер 2 1900 1600 1240 1120 1030 560 о35 515 495 475 455 440 Размеры 4, 5 950 800 620 560 515 280 270 260 250 240 230 220

из 75-омного кабеля. Внутренняя жила шлейфа на сво­бодном конце припаивается к экрану.

Если расстояние между этажами принято равным длине волны, то длины отрезков кабеля 2, приведенные в таблице, должны быть удвоены. Размеры отрезков 4, 5 остаются без изменения.

Размеры элементов антенны для любого канала мо­гут быть определены путем умножения размеров антен­ны, рассчитанной для работы в первом телевизионном канале, на коэффициент а, приведенный в табл. 9. Так определяются и размеры всех соединительных кабелей, в том числе и кабеля короткозамкнутого шлейфа. Этот шлейф, служащий для улучшения частотной характерис­тики 50-омного четвертьволнового трансформатора, на каждом канале необходимо подстраивать изменением длины.

Таблица 9

Коэффициент а для определения размеров антенны

Канал -

1

2

3

4

5

6

7

8

 

10

а

12

Коэффи­циент а 1 0,85 0,66 0,6 0,55 0,3 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23

Коэффициент а определяется делением средней час­тоты 1-го канала на среднюю частоту нужного канала. Например, для 10-го канала этот коэффициент равен 52,5 : 210 = 0,25. Можно его определить и путем деления средней длины волны требуемого канала на среднюю длину волны 1-го канала. Полоса пропускания синфаз­ных антенн около 6 МГц.

Двухэтажные антенны могут быть трех-, четырех- или пятиэлементными. Четырехэтажные антенны обычно де­лают трехэлементными, так как пятиэлементные очень громоздки и пропускают более узкую полосу частот. Отдельные антенны, образующие синфазную решетку, мо­гут располагаться как по вертикали, так и по горизон­тали. При разносе антенн по горизонтали происходит су­жение диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, а по вертикали — в вертикальной плоскости.

По принципу многоэлементных антенн типа волновой канал могут быть изготовлены как одноэтажные, так и многоэтажные многовибраторные антенны. В них роль директоров и рефлекторов выполняют активные вибра­торы. Для таких антенн характерна довольно острая ди­аграмма направленности.

Рассмотрим многовибраторную синфазную антенну, на которую успешно осуществлялся дальний прием пере­дач Киевского телецентра по 2-му телевизионному кана­лу в Чернигове, на расстоянии около 130 км. Приемная антенна была установлена на крыше трехэтажного зда­ния на высоте около 15 м. Передающая антенна находи­лась на высоте около 200 м.

На рис. 35 изображена двухэтажная четырехвибра- торная синфазная антенна с петлевыми вибраторами, из­готовленными из латунных трубок диаметром 16 мм. В каждом этаже антенны расположены два полуволно­вых активных вибратора на расстоянии примерно в чет­верть средней длины волны. Радиоволна от УКВ пере­датчика приходит к ним с разницей фаз в четверть пе­риода (длины волны). Понятно, что и между токами в вибраторах существует такая же разница фаз, причем фаза тока в вибраторе 1 отстает от фазы тока в вибра­торе 2. Ток второго вибратора приходит к точкам вклю­чения вертикального фидера, соединяющего оба этажа антенны, в фазе с током первого вибратора. Следователь­но, токи обоих вибраторов, наведенные волной, приходя­щей со стороны второго вибратора, складываются в месте присоединения их к вертикальному фидеру. Токи же, на­веденные волной, приходящей с противоположной сторо­ны, по той же причине имеют противоположные фазы. Сложение этих токов в точках подключения вертикаль­ного фидера приводит к взаимному их уничтожению, в результате чего прием радиоволн, приходящих с проти­воположной стороны, становится невозможным. Соеди­нение вибраторов между собой в каждом этаже произво­дится с помощью горизонтальных фазирующих фидеров длиной Лер/4, у которых волновое сопротивление около 240 Ом.

Этажи антенны соединяются с вертикальным фазиру­ющим фидером. Провода этого фидера могут соединять

или идентичные концы верхнего и нижнего виб­раторов (левый с левым и правый с правым), или противоположные концы. В первом случае коакси­альный кабель фидера снижения с симметрирую­щей петлей присоединяет­ся к вертикальному фиде­ру посередине между эта­жами, во втором случае (с согласующим и сим­метрирующим {/-коле­ном) около нижнего виб­ратора— к местам соеди­нения проводов верти­кального и горизонталь­ного фидеров.

Входное сопротивление полуволнового петлевого вибратора составляет 292 Ом. Расстояние меж­ду вибраторами в каждом этаже составляет примерно четверть средней длины волны. Следовательно, горизон­тальный фазирующий фидер представляет собой чет­вертьволновый отрезок линии, который может трансфор­мировать сопротивление как в сторону повышения, так и в сторону понижения. Длина горизонтального фидера бе­рется на 2...3% меньше четверти средней длины волны, если фидер изготовлен из проводов диаметром 2...3 мм, и на 3...5% меньше, если фидер изготовлен из трубок не­большого диаметра.

Длина фидера рассчитывается исходя из средней дли­ны волны, поэтому для несущих частот сигналов изоб­ражения и звукового сопровождения он не будет отрез­ком линии, точно равным Р/4. Активные вибраторы в каждом этаже располагаются друг от друга на расстоя­нии (0,22...0,24) Аср. При правильном расчете размеров горизонтальных фидеров и точном их изготовлении мож­но получить общее входное сопротивление каждого этажа антенны около 240 Ом. Входное сопротивление каждого этажа будет несколько меньше сопротивления одиночно­го петлевого вибратора, что объясняется взаимным влия-

 

Рис. 35. Конструкция двух­этажной четырехвибраторной

синфазной антенны: / — симметрирующее U-колено; S — фидер; 3 — изоляторы; 4 — оттяжки

Рис. 36. Диаграмма направленности двухэтажной четырехвибраторной

18

 

О'

на

Щ

синфазной антенны в горизонтальной ^CIIS-^

плоскости     270

нием двух близко расположенных вибраторов. При подключении кабеля снижения с симметрирующей петлей посередине вертикального фидера входное сопро­тивление всей антенны будет таким же, как и входное сопротивление одного этажа, т. е. около 240 Ом. Это и понятно. Ведь каждая половина вертикального фидера от клемм антенной системы до каждого этажа — это четвертьволновый отрезок двухпроводной линии. Такая антенна в зависимости от схемы соединения этажей с вертикальным фазирующим фидером соединяется с 75- омным кабелем или с помощью симметрирующей петли или с помощью U-колена.

Первые вибраторы должны иметь одинаковую длину, соответствующую привимаемому телевизионному кана­лу. Вторые вибраторы, которые одновременно являются и директорами, укорачиваются на 3...5%. Диаграмма на­правленности двухэтажной четырехвибраторной синфаз­ной антенны в горизонтальной плоскости изображена на рис. 36. При соединении этажей, как показано на рис. 35, входное сопротивление антенной системы составляет 100...110 Ом.

В качестве примера приведем размеры антенны, рас­считанной на прием программ Киевского телецентра по 2-му каналу: /| = 2360 мм, /2=2300 мм, 5 = 1180 мм, h = = 2370 мм, ^=90мм, £=30 мм. Вертикальный и гори­зонтальный фазирующие фидеры делались из 3-мм медной проволоки с расстоянием между проводами 30 мм.

В настоящее время на территории многих областей Советского Союза имеется возможность принимать две и более программ телеввдения. В связи с этим возникла необходимость в многопрограммных антеннах, которые позволяли бы принимать сигналы телецентров, работаю­щих на частотах любого из 12 каналов.

АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕМА ДВУХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ

В тех случаях, когда можно принимать только две программы телевидения, на мачте устанавливают два активных вибратора, рассчитанные для работы в соот­ветствующих каналах. Если прием ведется с одного на­правления (из одного телецентра), то вибраторы можно устанавливать как на общей стреле, так и на общей мачте. Если же прием ведется с разных направлений, вибраторы могут устанавливаться только на общей мач­те. Для приема двух программ телевидения по 1-му и 3-му каналам из одного телецентра удобно применять антенны с расположением вибраторов на одной стреле (рис. 37). Расстояние между ними около 680 мм. В этом случае при работе антенны на 3-м канале рефлектором служит петлевой вибратор 1-го канала, а при работе ан­тенны на 1-м канале роль директора выполняет петле­вой вибратор 3-го канала.

Когда для приема программ на разных каналах ис­пользуются две отдельные антенны, расположенные на одной мачте или на одной стреле, то соединение антенн с общим кабелем снижения выполняется с помощью раз­делительного фильтра, изображенного на рис. 38. При размещении антенн на одной мачте расстояние между ними должно равняться половине длины волны, но не ме­нее четверти средней длины волны самого длинноволно­вого из принимаемых диапазонов.

Антенны могут быть с любым числом пассивных эле­ментов, так как это не влияет на работу фильтра. Она основана только на использовании главных свойств от­резков кабеля: входное сопротивление четвертьволнового короткозамкнутого и полуволнового разомкнутого на кон­це кабеля равно бесконечности, а четвертьволнового ра­зомкнутого и полуволнового короткозамкнутого на конце кабеля — нулю. Рассмотрим работу такого фильтра, вы­полненного из 75-омного кабеля с изоляцией из сплош­ного полиэтилена, при приеме программ по двум теле­визионным каналам. Их средние длины волн равны со­ответственно Ai и К2.

В точке В кабеля, с помощью которого антенна II соединяется с фидером снижения, подключен комбини­рованный шлейф. Разомкнутый на конце кабель 6 дли­ной 4 в точке Г имеет входное сопротивление, равное нулю. Следовательно, короткозамкнутый на конце кабель 5, длина которого также равна четверти длины волны

 

Рис. 37. Схема размещения двух полуволновых вибраторов для приема 1-й и 3-й программ: а — на одной мачте; 6 — на одной стреле

 

Рис. 38. Схема раз­делительного фильт­ра для подключения антенн двух разных каналов к общему фидеру снижения

' 2VE

I ; ЛгА?

 

К телевизору

4—

'7

$4

.11

7?

 

w

 

5

 

Л4 Л

Х2, в точке В имеет очень большое сопротивление и не шунтирует кабель 9. Велико входное сопротивление для волны К2 в точке Б и у кабеля 3. Поэтому сигнал, прихо­дящий от антенны II, не проходит в сторону антенны 1. Большое входное сопротивление кабеля 3 обусловлено тем, что в точке А на расстоянии четверти длины волны %2 от точки Б включен закороченный на конце кабель /, длина которого равна половине волны К2. Таким образом, мощность сигнала, принятого антенной II, в общий фи­дер снижения поступает без потерь.

Кабель 7 подбирается такой длины, чтобы комбини­рованный шлейф в точке В на волне Xi имел входное со­противление, равное нулю. Благодаря этому в точке Б кабель 4 длиной в четверть длины волны Ai имеет на этой волне очень большое входное сопротивление, и сиг­нал в сторону антенны II не проходит.

В точке А к кабелю 8, который соединяет антенну 1 с фидером снижения, присоединены параллельно два ко- роткозамкнутых отрезка коаксиального кабеля общей длиной К\/2. Эти отрезки в точке А имеют очень большое сопротивление между жилой и оплеткой (экраном), и поэтому сигнал без отражения и потерь проходит в фи­дер снижения. Благодаря фильтру в фидер снижения не проходят сигналы на волне Аь принятые антенной II, и сигналы на волне %2, принятые антенной /. Ведь в точках А и В для этих частот кабели 8 и 9 произвольной длины оказываются короткозамкнутыми.

В табл. 10 приведены размеры отрезков кабеля для каналов, прием которых с помощью разделительного фильтра возможен на общий фидер снижения. Размеры отрезков кабеля выбираются следующим образом: в пер­вой колонке отыскивают требуемый канал на более низ­кую частоту. Против найденного номера во второй колон­ке находят 2-й канал на более высокую частоту. Необходимые размеры отрезков кабеля приведены в го­ризонтальной строке против номера канала на волне %2. Кабели 1 и 2 на концах замкнуты накоротко (делается это там, где в таблице стоит слово «замкнуть»), а кабель 6 — разомкнут.

При сборке фильтра необходимо внимательно следить за тем, чтобы в местах соединения отрезков кабеля не допустить короткого замыкания между жилой и оплеткой.

Таблица 10

Геометрические размеры элементов разделительного фильтра

Канал

аа волне

К

Канал на волне X,

Размеры, мм

и

и

и

1.

и

1,

h

. 3        1250   650     625

4          ИЗО    770     565

5          1040   860 520 1 6   560     1350   280

7— 8   520     1390   260

9—10 480     1430   240

11—12           450     1460   225

960     625     625     455 замкнут

960     565     565     615 замкнут

960     520     520     770 замкнут

960     280     280     590

960     260     260     630

960     240     240     670

960     220     220     700

4          1130   480     565     810     565     565     295 замкнут

5          1040   570     520     810     520     520     405 замкнут

6          560     1050   280     810 280          280     410 7— 8       520     1090   260     810 260          260     250 9—10 480     ИЗО    240     810     240     240     490 11—12   450     1160   225     810     220     220     530

5          1040   210     520     620     520     520     275 замкнут

6          560     690     280     620     280     280 90 7— 8 520     730     260     620     260     260     190 9—10            480     770     240     620     240     240     250

11—12           450     800     225     620     220     220     310

6          560     570     280     560     280     280     О

7—8    520     610     260     560     260     260     90

9—10 480 650          240     560     240     240     160

11—12           450 680          225     560     220 220          230

6— 7   550     490     270     520     290     290     О

8          510     530     250     520     250     250     О

9—10 480     560     240     520     240     240     70

11—12           450 590          225     520     220     220     150

Популярные книги

Популярные статьи

10
Описание ссылки 1 | Описание ссылки 2 | Описание ссылки 3 | Описание ссылки 4