Афу что это такое
Антенно-фидерные устройства. Основные понятия и определения
Антенной называется устройство, предназначенное для излучения или приема электромагнитных волн. Антенна является необходимым элементом любого радиопередающего и радиоприемного устройства. Антенна радиопередатчика, или передающая антенна – устройство, предназначенное для преобразования тока высокой частоты в энергию излучаемых им электромагнитных волн. Приемная антенна,или антенна радиоприемника – это устройство, которое улавливает электромагнитные волны и преобразует их в энергию высокочастотных колебаний.
Совокупность устройств, с помощью которых энергия радиочастот подводится от радиопередатчика к антенне и от антенны к радиоприемнику, называется фидерным трактомили фидером.Конструкция фидера зависит от диапазона передаваемых по нему частот.
Принципы действия и построения антенн.
Принцип работы антенн на основе излучающих проводов заключается в следующем. Если к двум близко и параллельно расположенным проводам, представляющим длинную линию, подключить генератор высокочастотных колебаний, то поля двух одинаковых по значению, но противоположно направленных токов взаимно компенсируются и излучение энергии в окружающее пространство не происходит. При создании антенны ставится противоположная задача – получение возможно большего излучения. Для этого можно использовать ту же длинную линию, но раздвинув ее провода на некоторый угол, в результате чего их поля не будут компенсировать друг друга. На этом основана работа V-образных и ромбических антенн, излучающие провода которых расположены под острым углом один к другому (рис. 1.10, а, б), и симметричного вибратора, получающегося при разведении проводов на 180° (рис. 1.10, в).
Рис. 1.10. Симметричные антенны
Компенсирующее действие одного из проводов фидера можно устранить, исключив его из системы. Это приводит к получению несимметричного вибратора (рис. 1.11, а) и на их основе несимметричных антенн: Г-образных и Т-образных (рис. 1.11, б, в).
Рис. 1.11. Несимметричные антенны
Фидер излучает, если соседние участки его двух проводов обтекаются совпадающими по фазе токами, поля которых усиливают друг друга. Антенны, реализуемые на этом эффекте, называются синфазными, и они получили самое широкое распространение.
Фидер будет излучать, если расстояние между проводами по некоторым направлениям приобретает значительную разность хода. Можно так подобрать расстояние между проводами, что по некоторым направлениям произойдет сложение волн от обоих проводов. Антенны, работающие на этом явлении, называются противофазными.
Рассмотрим более подробно принцип работы симметричного вибратора, входящего в состав многих антенн. Симметричный вибратор можно представить как длинную линию, разомкнутую на конце, провода которой раздвинуты на 180°.
Рис. 1.12. Симметричный вибратор и распределение тока и напряжения
Распределение тока и напряжения вдоль вибратора подобно распределению в длинной линии, разомкнутой на конце. Пучность тока и узел напряжения получаются в середине вибратора, в месте подсоединения к нему генератора или питающего фидера. На концах вибратора, напротив, находятся узел тока и пучность напряжения.
Предположим, что полярность источника ЭДС такая, как на рис. 1.12, б. По проводам проходит ток, заряжающий конденсатор, образованный плечами вибратора. Одновременно возникает магнитное поле Н.После того как ток, достигнув максимума, начинает падать, уменьшаясь до нуля, в плечах диполя остаются заряды, отмеченные на рисунке плюсами и минусами. Между плечами возникает электрическое поле Е, которое показано штриховой линией (в данном случае линии поля даны только между концами вибратора). Поскольку ток равен нулю, магнитное поле около диполя исчезает, а ранее образовавшаяся его волна продолжает распространяться в пространстве.
Далее процесс повторяется, но уже в обратном порядке. Так как полярность питающего напряжения меняется, ток будет протекать в обратном направлении. Заряды, накопленные на проводах, будут стекать, и плечи диполя перезарядятся, т.е. возникнет поле Е обратного направления. Отодвинувшиеся от вибратора силовые линии первоначального электрического поля теперь не заканчиваются на вибраторе, а замыкаются где-то в пространстве, как показано на рис. 1.12, в.
Ранее образовавшееся магнитное поле совместно с электрическим отходит все далее от вибратора, распространяясь в пространстве. Затем в проводах появляется ток, как и в начале процесса, и т.д.
Излучение полуволнового диполя максимально в экваториальной плоскости, т.е. в плоскости, перпендикулярной оси диполя и проходящей через его середину. Излучение в осевых направлениях отсутствует. Волны, создаваемые такими антеннами, имеют сферический фронт.
Если полуволновый вибратор расположить вертикально, его размер можно уменьшить вдвое благодаря проводящим свойствам земли. При вертикальном расположении нижний конец антенны подключается к одному из зажимов генератора электромагнитных колебаний (рис. 1.13, а), второй зажим генератора при этом заземляется. Если предположить, что земля является идеальным проводником, то в ней наводится ЭДС, которая действует как зеркальное изображение основного вибратора (рис. 1.13, б).Такая антенна называется несимметричной антенной, ее высота приблизительно равна λ / 4. Все сказанное справедливо только в том случае, когда земля представляет собой идеальный проводник. Когда же земля обладает плохими проводящими свойствами, характер распределения тока в земной поверхности изменяется. Особенно большое значение имеет сопротивление земли вблизи основания антенны. Для улучшения проводимости этого участка применяют металлизацию земли путем закапывания в нее металлических листов, проводов, путем улучшения химического состава почвы, с помощью пропитывания ее различными солями.
Рис. 1.13. Несимметричный четвертьволновой вибратор
Опыт показывает, что нет надобности осуществлять полную металлизацию земли, достаточно хорошо работает система радиальных расходящихся проводов, закопанных в землю на глубину 20. 50 см. Качество металлизации улучшается, если радиальные провода соединяются между собой перемычками. Часто заземление заменяют противовесом – системой проводов, не зарытых, а поднятых над Землей. Противовес должен достаточно эффективно экранировать антенный провод от Земли, играя роль хорошо проводящей поверхности. Он обычно дает худшие результаты, но на передвижных радиостанциях является единственным выходом из положения. Обычно в качестве противовеса используется корпус автомобиля, на котором располагается радиостанция. Таким же образом поступают при необходимости установки радиостанции на каменистом грунте.
Основные характеристики и параметры антенн.
Излучающая мощность (Рu)- мощность электромагнитных волн, излучаемых антенной в свободное пространство. Это активная мощность, так как она рассеивается в пространстве, окружающем антенну. Следовательно, излучаемую мощность можно выразить через активное сопротивление, называемое сопротивлением излучения,
, (1.9)
Сопротивление излучения характеризует способность антенны к излучению электромагнитной энергии и качество антенны в большей степени, чем излучаемая ею мощность, поскольку последняя зависит не только от свойства антенны, но и от создаваемого в ней тока.
. (1.10)
Коэффициент полезного действия (КПД) антенны, равный
. (1.11)
Направленность антенны- способность излучать электромагнитные волны в определенных направлениях. Об этом свойстве антенны судят по диаграмме направленности, которая графически показывает зависимость напряженности поля или излучаемой мощности от направления. Обычно пользуются нормированными диаграммами направленности, для которых величины, характеризующие напряженность поля или мощность излучения, выражены не в абсолютных значениях, а ограничиваются диаграммами направленности в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной.
Шириной диаграммы направленности называют угол 2θ (см. рис. 1.14, б, в),в пределах которого мощность излучения уменьшается более чем в 2 раза по сравнению с мощностью в направлении максимального излучения. Так как мощность пропорциональна квадрату напряженности поля, то границы угла раскрыва диаграммы направленности определяются величиной 
от напряженности поля в направлении максимального излучения.
Рис. 1.14. Диаграмма направленности симметричного вертикального вибратора
Коэффициент направленного действия (D) представляет отношение плотности потока мощности Пu, излучаемой данной антенной в определенном направлении, к плотности потока мощности Пн, которая излучалась бы абсолютно ненаправленной в любом направлении при условии равенства общей излучаемой мощности в обеих антеннах. Наибольший интерес представляет коэффициент направленного действия в направлении максимального излучения
, (1.12)
Преимущественное излучение антенн в заданном направлении эквивалентно увеличению мощности передатчика. Следовательно, направленность передающей антенны весьма желательна.
Полосой пропусканияантенны, или ее рабочим диапазоном,называется интервал частот, в котором ширина главного лепестка диаграммы направленности и уровни боковых лепестков не выходят из заданных пределов, коэффициент усиления остается достаточно высоким, а согласование с фидерным трактом существенно не ухудшается. Так, в сантиметровом диапазоне волн полоса пропускания антенны составляет 15. 20 % от средней частоты.
Для снижения переходных шумов в каналах из-за наличия попутного потока в антенно-фидерном тракте (АФТ) коэффициент отражения в точке соединения антенны с фидером должен быть мал. В современных АФТ стараются получить коэффициент стоячей волны ниже 1,1. 1,2.
Коэффициент защитного действия (КЗД) вводится для характеристики степени ослабления антенной сигналов, принятых с побочных направлений, и определяется по формуле
, где Gmax и Gпoб- коэффициенты усиления антенны в направлении главного лепестка диаграммы направленности и в побочном направлении. КЗД очень важен для обеспечения электромагнитной совместимости различных систем радиосвязи.
Антенны метровых, дециметровых и сантиметровых волн. В диапазоне этих волн преимущественно используются антенны, обладающие направленными свойствами хотя бы в одной плоскости. При малой длине волны такие антенны получаются достаточно компактными, что дает возможность делать их вращающимися и тем самым достигать значительного выигрыша в мощности и снижения взаимных помех радиостанций, осуществления связи по любым желаемым направлениям.
В диапазоне метровых волн наиболее часто используются различные симметричные и несимметричные вибраторы.
В технике телевизионного приема самое широкое применение находит петлевой вибратор Пистолькорса (рис. 1.15).
Афу что это такое
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ СУХОПУТНОЙ
ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ
Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений
Antenna-feeder devices of systems of land mobile radiocommunication.
Types, basic parameters, technical requirements and methods of measurements
ОКС 33.120.40
ОКСТУ 6577
Дата введения 1996-01-01
1 РАЗРАБОТАН Воронежским научно-исследовательским институтом связи (ВНИИС)
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 07.02.95 N 38
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт распространяется на антенно-фидерные устройства (АФУ), предназначенные для работы с подвижными радиостанциями в диапазоне очень высоких частот (ОВЧ) от 30 до 300 МГц и устанавливает типы, основные параметры, технические требования и методы измерений.
Вид климатического исполнения АФУ по ГОСТ 15150 устанавливают в технических условиях (ТУ) на изделия конкретного типа.
Настоящий стандарт может распространяться на АФУ диапазонов частот от 26 до 30 МГц и от 300 до 500 МГц.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление
ГОСТ 12.3.019-80 ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности
ГОСТ 14192-77 Маркировка грузов
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 16019-78 Радиостанции сухопутной подвижной службы. Требования по устойчивости к механическим и климатическим воздействиям и методы испытаний
3 ТИПЫ
3.1 Антенно-фидерные устройства подразделяют на унифицированные группы:
— по волновому сопротивлению питающего фидера (50 и 75 Ом);
— по условиям эксплуатации (работающие как на ходу, так и на стоянке и развертываемые для работы только во время остановок).
3.2 Антенны, как составную часть антенно-фидерных устройств, подразделяют на типы в соответствии с таблицей 1.
Вибраторная с рефлектором
Однопроводная бегущей волны, представляющая собой нагруженный на активное сопротивление провод длиной в несколько длин волн, натянутый параллельно земной поверхности
Треугольная, образованная из однопроводной антенны бегущей волны при поднятии на опору (мачту) средней или ближней к радиостанции части провода
3.3 Условное обозначение антенно-фидерных устройств конкретного назначения должно состоять из:
— буквы А (первой буквы слова «Антенна»),
— обозначения типа антенны в соответствии с таблицей 1.
Для штыревых антенн целесообразно после буквы Ш через дефис добавлять число, определяющее длину антенны в метрах, и обозначение эксплуатационного назначения радиостанции, с которой, работает антенна:
При записи в нормативных и технических документах (НТД) и при заказе после условного обозначения указывают номер чертежа.
Примеры условного обозначения:
3.4 В отдельных случаях к условному обозначению типа антенны допускается добавлять буквы, определяющие существенное отличие данной антенны от существующих.
4 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
4.1 Антенны должны быть рассчитаны на подключение к ним фидера с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом.
4.2 Диапазон рабочих частот АФУ устанавливают в ТУ на АФУ конкретного типа.
4.3 Замковые соединения колен антенны штыревой (АШ) должны обеспечивать надежный контакт между собой и амортизатором.
4.3.1 Переходное электрическое сопротивление любого одного сочленения (соединения) АШ должно быть не более 0,1 Ом, если другая величина не оговорена в ТУ на АФУ конкретного типа.
4.3.2 После испытаний АШ (2000 циклов свертывания-развертывания или 5000 циклов отклонений) переходное сопротивление одного сочленения должно быть не более 0,15 Ом, если другая величина не оговорена в ТУ на антенну конкретного типа.
5 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
5.1 Общие положения
5.1.1 АФУ должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и ТУ на АФУ конкретных типов по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.
5.2 Требования назначения
5.2.1 Тип АФУ должен определяться назначением радиостанции и другими условиями ее эксплуатации.
5.3 Требования надежности
5.3.1 Требования по надежности АФУ должны устанавливаться в ТУ на АФУ конкретного типа.
5.4 Требования по стойкости к внешним воздействиям
5.4.1 АФУ должны соответствовать требованиям по устойчивости к механическим и климатическим воздействиям, установленным в ГОСТ 16019.
5.4.2 Свертываемые антенны, антенно-фидерные и антенно-мачтовые устройства должны выдерживать 2000 циклов свертывания-развертывания (износоустойчивость).
Допускается меньшее количество циклов свертывания-развертывания, что должно быть оговорено в ТУ на АФУ или радиостанцию конкретного типа.
5.4.3 Антенна с амортизатором и гибкая антенна должны выдерживать 5000 циклов отклонений от вертикали на (40±5)° в каждую из двух сторон в одной плоскости (прочность при изгибах).
При необходимости количество циклов отклонений от вертикали и величину угла устанавливают в ТУ на антенну или радиостанцию конкретного типа.
5.4.4 Антенны с амортизатором, предназначенные для установки на объектах, работающих в условиях движения в лесистой местности, должны сохранять работоспособность после трех ударов о препятствия. При этом точка соударения должна находиться на высоте 0,7 м от места закрепления нижнего колена на амортизаторе, если другая величина не оговорена в ТУ на антенну конкретного типа. Объект с антенной должен двигаться при этом со скоростью 40 км/ч.
5.5 Требования технического обслуживания и ремонта
5.5.1 Требования технического обслуживания и ремонта АФУ должны устанавливаться в техническом описании на изделие.
5.6 Требования к транспортированию и хранению
5.6.1 Транспортирование и хранение АФУ должно осуществляться с учетом требований ГОСТ 23088, ГОСТ 23216, ГОСТ 15150 в таре, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 14192.
5.7 Требования безопасности
5.7.1 При эксплуатации и проведении измерений параметров АФУ должны выполняться требования ГОСТ 12.1.030, ГОСТ 12.3.019, «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором, а также требования безопасности, изложенные в паспортах и инструкциях по эксплуатации АФУ, радиостанций и контрольно-измерительных приборов.
Разделы сайта
КОСТЫЧЕВ Александр Николаевич,
КРЮЧКОВ Игорь Борисович,
ПУГАЧЕВ Владимир Анатольевич.
В данной статье рассматриваются общие принципы построения и технические решения перспективных двухдиапазонных антенно-фидерных устройств (АФУ), предназначенных для городских или вынесенных радиоцентров систем подвижной УКВ радиосвязи и обеспечивающих одновременную независимую работу нескольких приемо-передатчиков в двух выделенных диапазонах частот, условно обозначенных – диапазон “1” и диапазон “2”. Приводятся технические характеристики, конструкция и работа устройства, а также его составных частей.
Системы подвижной УКВ радиосвязи чаще всего предусматривают возможность работы в двух выделенных диапазонах частот, причем значения частот выбираются кратными, например, диапазоны 450 – 470 МГц и 915 – 921 МГц в стандарте системы транкинговой связи TETRA. В этих условиях целесообразно использование двухдиапазонных АФУ с круговой или узконаправленной диаграммой. Расчеты показывают, что применение таких АФУ дает значительный экономический эффект за счет снижения затрат на изготовление изделия (одно универсальное вместо двух), стоимости проектно-монтажных работ и дальнейшего технического обслуживания изделия.
Применение двухдиапазонного антенно-фидерного устройства (АФУ) оказывается существенно более выгодным в технико-экономическом отношении, чем применение отдельных АФУ, поскольку многие блоки являются совмещенными и используются одновременно в обоих диапазонах частот. В частности, имеется всего одна антенная решетка, которая легче и занимает меньше места на опоре, чем две антенны на разные диапазоны при аналогичных электрических характеристиках. По этой же причине целесообразно использовать двухдиапазонное АФУ и в тех случаях, когда в настоящее время на данном радиоцентре используется оборудование только одного из диапазонов, но в перспективе предполагаются оба диапазона.
При достаточной густоте сети автомобильных дорог (например, в городах), когда азимут корреспондента может быть произвольным, требуется ненаправленное излучение (прием), и антенна АФУ центральной станции должна обеспечивать диаграмму направленности (ДН) в горизонтальной плоскости, близкую к круговой (с той или иной неравномерностью). Формирование круговой ДН в многоканальном АФУ обеспечивается применением кольцевой антенной решетки (КАР), число излучателей которой (в пределах одного этажа) расположены равномерно вдоль окружности определенного радиуса и возбуждаются посредством диаграммо-образующей схемы (ДОС). В качестве последней целесообразно использовать так называемую матрицу Батлера (МБ), представляющую собой систему квадратурных мостов, соединенных между собой посредством коаксиальных кабелей определенной длины, которые обеспечивают необходимые фазовые сдвиги. В рассматриваемом здесь АФУ в качестве мостов использованы направленные ответвители (НО) с переходным ослаблением 3 дБ (на рабочих частотах).
При незначительной густоте сети дорог, когда требуется устанавливать связь в некоторых, вполне определенных направлениях, ненаправленное излучение (прием) оказывается избыточным, тогда как применение направленных антенн позволяет существенно увеличить КНД за счет сжатия ДН в горизонтальной плоскости, благодаря чему можно уменьшить число этажей (при той же дальности связи), т.е. значительно улучшить массо-габаритные показатели и снизить стоимость. В этих случаях целесообразно применять антенны с переключаемыми (коммутируемыми) секторными ДН, совокупность которых перекрывает все направления (азимуты), поскольку это делает АФУ более универсальным (по сравнению с АФУ с фиксированной направленной ДН, например, в районах с пересечениями дорог), способным адаптироваться к обстановке.
В данной статье рассмотрим кратко основные проблемы, которые приходится решать при создании двухдиапазонного многоканального АФУ с круговой ДН.
Как показывают расчеты, неравномерность круговой ДН КАР с матрицей Батлера возрастает с увеличением радиуса КАР и с увеличением числа излучателей. Здесь необходимо отметить, что радиус КАР ограничен взаимной связью между излучателями, которая проявляется в зависимости входного сопротивления излучателей от их количества. При слишком малых радиусах КАР значительно возрастают потери мощности из-за рассогласования излучателей.
Это существенно затрудняет создание двухдиапазонного АФУ с круговой ДН в горизонтальной плоскости, поскольку электрический радиус КАР в разных диапазонах изменяется примерно вдвое (в данном случае), что приводит к противоречию между необходимостью минимизации взаимной связи между излучателями в диапазоне “1” и обеспечением ДН с малой неравномерностью (для достаточного числа входов матрицы Батлера) в диапазоне “2”.
При переходе от диапазона “1” к диапазону “2” примерно вдвое возрастает электрическое расстояние между вибратором и опорой (рефлектором), что влияет на ДН в вертикальной плоскости и на входное сопротивление. Увеличение этого расстояния (от l /4 и более, l – длина волны) вызывает искажение ДН, что приводит к снижению КНД, уменьшение (от l /4 и менее) – к увеличению реактивной составляющей входного сопротивления, что затрудняет согласование. Таким образом, возникает противоречие между согласованием в диапазоне “1” и формированием ДН в вертикальной плоскости в диапазоне “2”.
Применение в АФУ с круговыми ДН двухдиапазонной МБ вместо двух для каждого из диапазонов с технико-экономической точки зрения значительно более выгодно. Однако создание такой МБ представляет собой серьезную проблему. Использование фазовращателей с нелинейной частотной зависимостью фазового сдвига на основе сложных фазосдвигающих цепей существенно усложняет и удорожает МБ, снижает надежность, так что не позволяет получить какие-либо преимущества по сравнению с двумя однодиапазонными матрицами. От этих недостатков свободна МБ с фазовращателями в виде отрезков кабеля определенной длины. Однако линейная частотная зависимость таких фазовращателей приводит к искажению фазовых распределений, что, в свою очередь, вызывает искажение ДН в горизонтальной плоскости, которое сопровождается увеличением ее неравномерности. При этом возникает необходимость обеспечения запаса по неравномерности ДН в горизонтальной плоскости КАР при ее возбуждении с номинальными фазовыми распределениями.
Таким образом, разработка двухдиапазонного многокнального АФУ с круговой ДН в горизонтальной плоскости представляет собой весьма сложную задачу, в рамках которой приходится решать ряд проблем по оптимизации антенны совместно с опорой (в случае АФУ с круговыми ДН – совместно также с матрицей Батлера). Отметим, что “ажурность” опоры (в рассматриваемых диапазонах “непрозрачная” сплошная опора недопустима из соображений массы, ветровой и гололедной нагрузок) является полезным качеством, поскольку предоставляет значительное число варьируемых параметров (взаимное расположение металлоконструкций опоры, каких-либо пассивных элементов и активных вибраторов, густота сетки образующих рефлектор проводников, продольные и поперечные размеры проводников и т.д.), тогда как в случае сплошной опоры пришлось бы ограничиться изменением ее размеров и формы.
При решении задачи оптимизации необходимо учитывать амплитуды и фазы токов, наведенных на металлоконструкции и пассивные элементы, а также взаимную связь между излучателями. Это делает необходимым применение электродинамических методов анализа. В данном случае расчет характеристик направленности антенных решеток выполнялся на основе предварительного решения электродинамической задачи о распределении тока по проводникам (решетки представляют собой системы линейных проводников).
Ниже рассматривается конкретная отечественная разработка – АФУ “Пирамида”, которая представляет собой стационарное шестивходовое устройство, обеспечивающее одновременную независимую работу шести передатчиков и шести приемников на одну антенну при круговой ДН в горизонтальной плоскости с неравномерностью ± 3 дБ и c усредненным по азимуту КНД (относительно полуволнового вибратора) КАР не менее 8 дБ в диапазоне “1” и 8,5 дБ в диапазоне “2”. АФУ “Пирамида” допускает подключение к каждому из передающих входов (приемных выходов) передатчика (приемника) любого из используемых диапазонов (“1” или “2”).
Входами КАР являются входы распределителей мощности РМ 1х8 (всего 8 шт., на рис. 1 показан только один, подключенный к МФ1). Каждый распределитель равномерно распределяет входной сигнал между восьмью своими выходами и обеспечивает питание вертикальной линейки (секции КАР) из восьми излучателей (вертикальных вибраторов), расположенных друг над другом. Сигнал от распределителя к вибраторам передается посредством фидеров снижения. В пределах одной секции вибраторы этажей 2. 7 возбуждаются синфазно, вибраторы 1-го и 8-го этажей (нижний и верхний) – с небольшой расфазировкой с целью исключения интерференционных нулей в ДН в вертикальной плоскости. Фазовое распределение в пределах этажа обеспечивается УОПП (матрицей Батлера). Амплитуды возбуждения всех вибраторов КАР равны.
В УОПП тракт каждого передающего входа (входы ПРД1. ПРД6) разделяется посредством фильтров разделительных (ФР) на два тракта – диапазонов “1” и “2”, в каждом из которых установлены ферритовые вентили соответствующих диапазонов (В-1 – диапазона “1”, В-2 – диапазона “2”), увеличивающие развязку между входами до необходимого уровня. Непосредственно на входе каждого передающего тракта (перед разделительным фильтром) установлена измерительная секция (ИС), которая совместно с блоком вычислительным (БВ) образует измеритель КБВ, предназначенный для контроля согласования.
В АФУ (в блоках вычислительных) предусмотрена световая и звуковая сигнализация недопустимо низкого уровня согласования передающих входов УОПП. Значение КБВ, при котором она срабатывает не более 0,5.
Радиус КАР по осям вибраторов 1,02 м. Межэтажное расстояние (период вертикальной антенной решетки) 1,5 м.
Все элементы опоры, соединяемые по вертикали, имеют защищенные от лакокрасочного покрытия места, обеспечивая их гальваническую связь. Вибраторы имеют электрический контакт с распорками, распределители мощности – со стойками поясов. Все элементы ствола опоры имеют лакокрасочное покрытие. Цвет покрытия трех верхних и трех нижних секций ствола – оранжевый.
Вибратор, используемый в данном АФУ, является результатом теоретических и экспериментальных проработок, обеспечивших требуемые электрические характеристики в полосах частот обоих диапазонов (КСВН не более 1,2 на частотах передачи и 1,6 на частотах приема). Вибратор состоит из двух Г-образных плеч, вертикальные участки которых образуют излучающую поверхность. К горизонтальным участкам плеч приварены шлейфы. Центральный токопровод, представляющий собой прямоугольную пластину, выполненную из алюминиевого сплава, и горизонтальные участки плеч образуют трехпроводную линию, которая выполняет функцию симметрирующего устройства. Фиксация шлейфов и токопровода осуществляется с помощью двух изоляторов. Внутренняя полость вибратора закрыта диэлектрическими пластинами для защиты токоведущих элементов от прямого попадания осадков. Для настройки вибратора в процессе его изготовления предусмотрены настроечные пластины. После настройки вибратора пластины жестко фиксируются и в процессе эксплуатации не перестраиваются.
На нижнем плече вибратора расположена розетка, являющаяся элементом конструкции и выполнена по присоединительным размерам соединителя СР-75-202 ФВ.
Рис. 1. Структурная схема двухдиапазонного АФУ с круговой ДН
Фидеры снижения выполнены на основе кабеля РК 75-9-13 и отличаются только длиной. Распределитель мощности представляет собой разветвление коаксиального тракта на восемь направлений, конструктивно совмещенное четырехступенчатым трансформатором. Трансформатор предназначен для согласования восьми соединенных параллельно нагрузок распределителя (входных сопротивлений фидеров снижения) с волновым сопротивлением магистрального фидера и выполнен на основе жесткой экранированной линии, содержащей 4 каскадно-соединенных отрезка с разными волновыми сопротивлениями.
Направленный ответвитель (в составе матрицы Батлера) выполнен в виде двух полосковых линий на печатных платах, находящихся в общем корпусе, закрытом с двух сторон крышками. Платы располагаются строго параллельно на фиксированном расстоянии, которое точно задается набором шайб. Регулировка расстояний между крышками корпуса и платами осуществляется с помощью планок. Делитель мощности содержит двухполосный трансформатор и разветвитель. Делитель реализован на полосковой плате, помещенной в корпус, аналогичный корпусу НО.
Нагрузка балластная НБ 50-РК выполнена на основе резистора Р1-3-50, который вместе с элементами согласующей цепи установлен на радиаторе и закрыты крышкой.
Вентиль представляет собой 3-входовый ферритовый циркулятор, к одному из входов которого подключена встроенная балластная нагрузка. Вентили применены двух типов: ИВ150-17 (диапазон “1”) и ИВ150-34 (диапазон “2”). Вентили устанавливаются по два на один радиатор.
Фильтр разделительный ФР представляет собой вилочное соединение фильтров диапазонов “1” и “2”. Устройство конструктивно реализовано на отрезках коаксиального кабеля. Монтажные соединения выполнены на двух печатных платах. Корпус ФР аналогичен корпусу НО.
Диплексер Д-1 конструктивно представляет собой сборку двух НО и двух фильтров, объединенных в единую жесткую конструкцию с помощью рамы и соединенных кабелями. На одной из розеток НО установлена нагрузка согласованная. Фильтр представляет собой печатную плату, находящуюся в корпусе. Корпус закрыт крышками. На корпусе установлен емкостной элемент. Сквозь прорези в в крышке выведен подвижный короткозамыкатель. Диплесер Д-2 устроен аналогично.
Усилитель 2х6-РК включает в себя два усилителя (диапазонов “1” и “2”), устройство контроля и делитель. Усилитель диапазона “1” состоит из режекторного фильтра (настроенного на полосу частот передачи), усилителя высокой частоты (двухкаскадная схема на транзисторах) и делителя (обеспечивает равномерное распределение мощности усиленного сигнала на шесть входов приемников и развязку между ними). Режекторный фильтр выполнен на отрезках коаксиального кабеля, делитель – по мостовой схеме на четвертьволновых отрезках коаксиального кабеля. Усилитель диапазона “2” устроен аналогично. Устройство контроля контролирует ток потребления усилителей и, в случае его отклонения от установленного уровня на ± 30% и более вырабатывает сигнал “Авария” (при этом загорается индикатор единичный “АВАРИЯ” и срабатывает реле, контакты которого выведены на вилку дистанционного контроля).
Электропитание усилителя 2х6-РК осуществляется блоком питания БП, который обеспечивает стабилизированное напряжение +24 В от двух независимых (основной и резервный) источников сетевого питания. При наличии напряжения +24 В в основном канале напряжение на резервном стабилизаторе отсутствует. При пропадании напряжения +24 В в основном канале включается резервный стабилизатор. БП имеет схему контроля перегорания плавких предохранителей. При включении тумблера “СЕТЬ” загораются единичные индикаторы “
220 В” и “+24 В” основного и “
220 В” резервного источников. При пропадании какой-либо сети или выхода из строя стабилизатора происходит автоматическое переключение на работоспособный источник питания. БП конструктивно выполнен в виде моноблока. На лицевую панель БП вынесены: тумблер “СЕТЬ”, индикаторы “
220 В” и “+24 В”, держатели предохранителей.
Конструктивно УОПП представляет собой подставку и набор секций, установленных на подставку. Все секции устанавливаются в определенном порядке и соединяются между собой в стойку (шкаф). По бокам, сверху и сзади стойка закрыта перфорированными стенками. Подставка закрыта стенками по контуру. Внутри подставки на каркасе установлен зажим защитного заземления 3Б-С-6х30 ГОСТ 21130-75.
Двухдиапазонное АФУ может размещаться как на мачтах городских и вынесенных радиоцентров УКВ радиосвязи, так и на крышах высотных зданий.
Примерный вариант размещения АФУ на мачте радиоцентра приведен на рис. 2.
Рис. 2. Вариант размещения АФУ на мачте радиоцентра
Указанное АФУ смонтировано на одном из объектов в 1998 году и успешно эксплуатируется по настоящее время.