Фидерный тракт – —

Фидерный тракт — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Фидерный тракт

Cтраница 1

Фидерные тракты предназначены для соединения приемо-пере-дающей аппаратуры с антеннами.
 [1]

Фидерные тракты из волноводов круглого сечения необходимо монтировать таким образом, чтобы обеспечивалось точное совпадение осей эллипсов поперечных сечений для отдельных секций, обозначенных на заводе-изготовителе рисками на фланцевых соединениях. Невыполнение этого требования влечет за собой ухудшение кросс-поляризационной развязки тракта.
 [2]

Фидерный тракт с хорошими характеристиками может быть создан с использованием круглого волновода диаметром 70 мм.
 [4]

Фидерный тракт, изображенный на рис. 3.7, может быть также использован для организации восьми дуплексных стволов связи.
 [6]

Фидерные тракты для диапазонов частот 6 и 8 ГГц также могут быть использованы для организации как четырех, так и восьми дуплексных стволов связи.
 [8]

Фидерный тракт РРЛ, работающих в диапазонах частот 4, 6 и 8 ГГц, содержит участки круглых и эллиптических волноводов. При этом круглые волноводы имеют большую длину, вследствие чего существенное значение имеет уменьшение погонного ослабления электромагнитной энергии, оно не должно превышать величину 2 дБ / 100 м в диапазонах 4, 6 и 8 ГГц, для чего диаметр поперечного сечения волновода не должен быть меньше 70 мм.
 [9]

В фидерном тракте всегда происходит частичное отражение энергии СВЧ сигнала от антенны, аппаратуры и стыков отдельных секций волноводов. В результате на вход приемника помимо основного сигнала приходят отраженные сигналы ( или эхо-сигналы), запаздывающие по времени, что, в свою очередь, приводит к возникновению переходных ( нелинейных) шумов.
 [10]

При настройке фидерных трактов, состоящих из волноводов круглого сечения, в основном стремятся получить минимальные значения кросс-поляризации поля. Максимальная развязка соответствует тому случаю, когда вектор напряженности электрического поля совпадает — с осями эллипсов волноводных секций на всем протяжении тракта. Совпадение осей эллипсов отдельных секций обеспечивается при монтаже путем совмещения рисок, нанесенных на фланцы волноводов и обозначающих положение одной из осей эллипса.
 [11]

В состав фидерного тракта входят также герметизирующие секции круглого и прямоугольного сечений, волноводные изгибы круглого и прямоугольного сечения, волноводный переход от сечения 72X72 мм к сечению диаметром 70 мм, а также корректор эллиптичности поля в круглом волноводе.
 [12]

Тш ф-температура шума радиоизлучения фидерного тракта; Тш пр — температура собственного шума приемника, приведенная к его входу.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3




www.ngpedia.ru

Антенно-фидерные устройства. | Основы электроакустики

Антенно-фидерное устройство (АФУ) — совокупность антенны и фидерного тракта, входящая в качестве составной части в радиоэлектронное изделие, образец, комплекс. АФУ используются для передачи сигналов в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи сигналов радиоволны. Функция антенны заключается в излучении или приеме электромагнитных волн. Электрическое подключение антенны к источнику (потребителю) может быть непосредственным, а может осуществляться с помощью линии передачи, оснащенной радиочастотными соединителями, т.е. с помощью фидера. Функция фидера — в передаче электромагнитного колебания от радиопередатчика ко входу антенны и передаче электромагнитного колебания от антенны к радиоприемнику.

Антенны   Передающая антенна преобразует энергию волн, поступающих по фидеру от передатчика к антенне, в энергию свободных колебаний, распространяющихся в окружающем пространстве. Передающая антенна должна не просто излучать электромагнитные волны, а обеспечивать наиболее рациональное распределение энергии в пространстве. В связи с этим одной из основных характеристик передающих антенн является диаграмма направленности (ДН) — зависимость излучаемого поля от положения точки наблюдения (точка наблюдения должна находиться в дальней зоне — на неизменно большом расстоянии от антенны). Требования к направленности колеблются в очень широких пределах от близких к направленным (системы радиовещания и эфирного телевидения) до резко выраженной направленности в определенном направлении (дальняя космическая радиосвязь, радиолокация, радиоастрономия и т. д.). Направленность позволяет без увеличения мощности передатчика увеличить мощность поля, излучаемого в данном направлении, а также позволяет уменьшать помехи соседним радиотехническим системам, то есть способствует решению проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). Направленность можно получить только когда размеры антенны существенно превышают длину волны колебаний.

Приёмная антенна улавливает энергию свободных колебаний и превращает её в энергию волн, которая поступает по фидеру на вход приемника. Для приемных антенн диаграмма направленности (ДН) — это зависимость тока в нагрузке антенны, то есть в конечном счете в приемнике, или ЭДС наводимой на входе приемника, от направления прихода электромагнитной волны, облучающей антенну. Наличие направленных свойств у приемных антенн позволяет не только увеличивать мощность выделяемую током в нагрузке, но и существенно ослаблять приём различного рода помех, то есть повышает качество приёма. Любую передающую антенну можно использовать и для приёма электромагнитных волн и вообще говоря, наоборот, однако из этого не следует что они одинаковы по конструкции. Электромагнитная энергия от передающего устройства к антенне и от антенны к приемному устройству передается с помощью фидерного тракта.

Фидеры Важную роль в работе антенных устройств играет линия передач (фидер), которая передаёт энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к приёмнику (в режиме приёма). Основные требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом передатчика (для максимальной отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа приёмника с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режим бегущей волны. Согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки — условие максимальной отдачи мощности в нагрузку приёмника. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров:     двух или много-проводные воздушные фидеры
  

  Волноводы В спутниковых системах связи в качестве фидеров используют круглые, эллиптические и прямоугольные волноводы и коаксиальные кабели. Волноводы в качестве линий передачи СВЧ колебаний, как правило, применяют на частотах свыше 2 ГГц. Круглые волноводы позволяют передавать две волны, имеющие ортогональные поляризации. Основным типом волн является волна Н01. В отечественной технике нашли применение волноводы диаметром 70 мм, используемые в диапазоне 4, 6, 8 ГГц. Затухание ЭМВ в круглом волноводе зависит от его диаметра и рабочей частоты. Для волноводов эллиптических — волной основного типа является волна Н01. Конструктивно он представляет собой полую гофрированную трубу, изготовленную из медной отожженной ленты, на которую наложены защитные оболочки. Такие волноводы получили название ЭВГ (эллиптический волновод гофрированный). Они выпускаются для диапазонов 2, 4, 6, 8, 11 ГГц и отличаются друг от друга размерами и затуханием, изготавливаются требуемой длины без фланцевых соединений и, как правило, при транспортировке наматываются на барабан. Недостатком ЭВГ является относительно большое значение коэффициента отражения. Широкое применение в качестве фидерных трактов нашли волноводы прямоугольного сечения. В них используется основной тип волны Н10. Такие волноводы могут быть жесткой или гибкой конструкции, различной длины. Соединение отрезков волновода осуществляется с помощью фланцев. Подобные волноводы используются в малоканальных СКС в тракте передачи.

Коаксиальные кабели обеспечивают передачу волны типа ТЕМ (плоская поперечная бегущая волна). Коаксиальные кабели имеют маркировку: РК-75-18-12 РК- радиочастотный кабель. Где: 75- волновое сопротивление, Ом; 18- внутренний диаметр внешнего проводника, мм;12- 1- полиэтилен, 2- номер разработки кабеля.

В станциях спутниковой связи коаксиальные кабели используют в тракте приема. В отдельных конструкциях волноводных трактов может применяться специальная система осушки, предназначенная для осушения воздуха во внутренних объемах волноводов. Такие системы нашли применение в линиях передачи энергии с повышенной мощностью сигнала.К элементам фидерных трактов, кроме того, относят: поляризационные селекторы; поляризаторы; циркуляторы.

 

audioakustika.ru

Антенно-фидерный тракт с усилителем — Информатика, информационные технологии

На рис. 3.1 показана беспроводная система с антенно-фидерным трактом, в который включено множество элементов. Их может быть значительно больше, но здесь показаны наиболее часто используемые. Далее поясним, для чего используется тот или иной элемент, как он называется, и какие нюансы необходимо учесть при его использовании.

Точка доступа со съемной антенной. Почти все беспроводное оборудование D-Link комплектуется съемными штатными антеннами 2-5 дБи (например, DWL-2100AP, DWL-3200AP, DWL-8200AP, DWL-2700AP, DWL-7700AP, DWL-G520 и т. д.). Это означает, что штатную антенну можно легко снять и подключить вместо нее более мощную антенну с необходимым коэффициентом усиления и диаграммой направленности. В технических характеристиках беспроводного оборудования всегда сказано, каким типом антенн оно комплектуется по умолчанию.

Кроме поддерживаемых технологий и скоростных характеристик точка доступа имеет несколько важных физических характеристик, которые являются исходными данными для расчета антенно-фидерного тракта и энергетических характеристик системы. К таким характеристикам относятся:

мощность передатчика, которая измеряется или в милливаттах (мВт) или в децибел-милливаттах (дБмВт).

чувствительность приемника для определенной скорости – чем она выше, тем выше скорость.

Полосовой фильтр. Он показан пунктиром, поскольку его довольно редко включают в систему, но тем не менее он присутствует в системах профессионального уровня. Принято думать, что кабель вносит только потери, связанные с длиной кабеля, и достаточно выбрать кабель с малым затуханием или поставить усилитель, и все проблемы будут решены. Однако это не совсем так. В первую очередь, длинный кабель собирает помехи во всем диапазоне частот, поэтому работе будут мешать все радиоустройства, способные создать на входе приемника карты достаточно сильную помеху. Поэтому часто случается, что в городской среде, в которой присутствует сильное зашумление, связь между точками доступа в системах с вынесенной на большое расстояние антенной крайне нестабильна, и поэтому в кабель необходимо включать дополнительный полосовой фильтр непосредственно перед входным разъемом точки доступа, который внесет еще потери не менее 1,5 дБ.

Полосовые фильтры бывают настраиваемыми и с фиксированной центральной частотой, которая настраивается в процессе производства, например как у фильтров серии NCS F24XXX, поэтому желательно заранее определиться с требованиями по настройке и указать их при заказе. Фильтры различаются шириной полосы пропускания, определяющей диапазон частот, которые не ослабляются.

Кабельная сборка SMA-RP-plug — N-type-male. Часто ее еще называют pigtale – это небольшой переходник с антенного вывода indoor точки доступа, который называется SMA-RP (реверс SMA), на широко используемый в антенно-фидерном оборудовании высокочастотный разъем N-type (рис. 3.2).

Pigtale – кабель входит в комплект поставки всех внешних (outdoor) антенн D-Link, антенны для внутреннего использования также комплектуются необходимыми кабелями. Вносит дополнительное затухание около 0,5 дБ.

Инжектор питания. Включается в тракт между активным оборудованием и входным портом усилителя (вносит затухание не более 0,5 дБ) и подключается к блоку питания, который подключается к розетке 220В. Инжектор имеет 2 порта — оба N-type-female. Инжектор питания и блок питания входят в комплект поставки усилителей.

Переходник TLK-N-type-MM (рис. 3.3). Служит для изменения конфигурации порта с female на male, здесь мы его используем, чтобы подключить к инжектору следующую за ним кабельную сборку (стандартные кабельные сборки обычно имеют разъемы N-type-male — N-type-female).

Общепринятым является, что коаксиальный разъем, устанавливаемый стационарно, например входы или выходы усилителей, фильтров, генераторов сигналов, разъемы для подключения, устанавливаемые на антеннах, имеют конфигурацию гнездо (female), а разъемы на подключаемых к ним кабелях имеют конфигурацию штекер (male). Однако данное правило не всегда соблюдается, поэтому иногда возникают проблемы при сборке тракта на элементах от различных производителей. Решить эту проблему позволяет использование переходника N-type-male — N-type-male.

Кабельная сборка N-type (female) — N-type (male) (рис. 3.4).

Можно также использовать кабельные сборки большой длины, например, последовательно объединив две 15-метровые сборки (или другие длины), важно только чтобы:

уровень сигнала на входном порту усилителя попадал в допустимый диапазон, который указан в характеристиках усилителя;

уровень сигнала, принятого от удаленной точки доступа и усиленного в усилителе, имел достаточную интенсивность для восприятия приемником точки после прохождения кабельной сборки.

Усилитель 2,4 ГГц. Двунаправленный магистральный усилитель (рис. 3.5) предназначен для увеличения мощности передаваемого сигнала и повышения чувствительности канала приема в беспроводных сетях передачи данных, а также компенсации потерь в канале между радиомодемом и антенной.

Усилитель имеет внешнее исполнение и может быть установлен непосредственно на антенном посту. Использование усилителя позволяет организовать связь даже при самых неблагоприятных условиях соединения. При включении усилителя в радиосистему в значительной степени увеличивается зона ее покрытия.

При использовании усилителей необходимо учитывать следующие моменты:

если мощность передатчика точки доступа слишком велика и не попадает в диапазон допустимой интенсивности сигнала на входном порту усилителя, то использовать ее с усилителем все-таки можно, но требуется включить в тракт между усилителем и точкой доступа кабельную сборку или какой-либо специальный элемент, затухание на котором обеспечит необходимое ослабление сигнала, с тем чтобы его интенсивность попала в допустимый диапазон. Ослабляя переданный сигнал, следует также помнить, что одновременно ослабляется и принятый сигнал, поэтому не стоит увлекаться.

Подключим к точке доступа с мощностью передатчика 200 мВт усилитель NCS2405, на входе которого должно быть 10-100 мВт, выходная мощность – 500 мВт. Для этого необходимо ослабить исходный сигнал на 100 мВт, т. е. в два раза или на 3 дБ; для этого включаем в схему десятиметровую кабельную сборку на основе кабеля с затуханием 0,3 дБ/м на частоте 2,4 ГГц.

максимальное расстояние, на которое можно вынести усилитель от порта радиомодема, зависит от затухания на используемых элементах тракта; при этом необходимо, чтобы уровень сигнала на входном порту усилителя попадал в допустимый диапазон, который указан в характеристиках усилителя, а также чтобы уровень принятого от удаленного передатчика сигнала и усиленного в усилителе, имел достаточную интенсивность для восприятия приемником после прохождения данной кабельной сборки.

Посчитаем максимальное расстояние от активного порта indoor точки доступа ( мощность 16 дБмВт ) до входного порта усилителя NCS2401 для схемы на рис. 3.1. Погонное затухание на кабеле на частоте 2,4 ГГц возьмем по 0,3 дБ/м.

Найдем суммарное затухание тракта до порта усилителя (считаем схему без фильтра):

Y = 0,5 дБ ( pigtale ) + 0,5 дБ (инжектор) + 6 дБ (15-метровая кабельная сборка (затухание на кабеле 0,3 дБ/м) + 3 разъема по 0,75 дБ) = 7,75 дБ.

Следовательно, мощность, которая попадет на вход усилителя, будет равняться: 16 — 7,75 = 8,25 дБмВт.

Для усилителя NCS2401 нижняя граница допустимой интенсивности сигнала на входном порту равняется 4 мВт (6 дБмВт ). Следовательно, можно еще увеличить длину кабельной сборки:

8,25 – 6 = 2,25 дБмВт; 2,25/0,3 = 7,5 м,

т.е. еще примерно на 7,5 метров. Следовательно, максимальное расстояние кабельной сборки будет 22,5 метра.

Теперь посмотрим, что происходит с принятым сигналом. Предположим, что от удаленного передатчика на усилитель поступает сигнал мощностью -98 дБмВт; в режиме приема коэффициент усиления усилителя равен 30 дБ. Затухание тракта до порта радиомодема равно 10 дБ (7,75 дБ + 2,25 дБ). Найдем интенсивность сигнала, поступившего на приемник точки доступа: -98 + 30 — 10 = (-78 дБмВт). В таблице Б.1 смотрим чувствительность приемника и находим скорость, на которой он может работать: (-78 дБмВт)(-76 дБмВт),

Следовательно, при такой длине кабельной сборки точка доступа может работать на скорости 24 Мбит/с. Если нужна большая скорость, необходимо либо

уменьшить длину кабельной сборки, либо взять усилитель с большим коэффициентом усиления.

В таблице Б.3 сведены все величины затухания от среды распространения сигнала.

Кабельная сборка HQNf-Nml,5 — кабель (переходник) N-type (female) — N-type (male) длиной 1,5 м.

Модуль грозовой защиты. В оборудовании D-Link идет со всеми внешними антеннами. Имеет разъемы N-type (female) — N-type (male).

Внешняя направленная антенна с коэффициентом усиления 21 дБи. Антенны имеют разъем N-type (female).

Заключение

В процессе написания дипломной работы мы ознакомились с:

-Поколения микро ЭВМ

-Использования суперкомпьютера

-Общественное назначение ПК

-Характеристики ПК

-Защита сетей и передачи информации

— Обеспечение защиты конфиденциальной информации

— Построения беспроводной сети

— Криптозащита в беспроводных сетях

— Сборку ПК

Список Литературы

1.Билл Кеннеди, Чак Муссиано — HTML и XHTML. Подробное руководство (HTMLHXTML. The Definitive Guide)

2. ЭВМ и профессия программиста — книга для учащихся старших классов средней школы. Автор: А. В. Нестеренко.

3. Балашов Е. П., Григорьев В. Л., Петров Г. А. Микро- и миниЭВМ. Л.: Энергоатомиздат, 1984. 376 с.

4. Морисита И. Аппаратные средства микроЭВМ / Пер. с япон. М.: Мир, 1988. 279 с.

5. Лопато Г.П., Неменман М.Е., Пыхтин В.Я., Тикменов В.Н. МикроЭВМ. Персонально-профессиональные ЭВМ. / Под ред Л.Н. Преснухина — М: Высшая школа, 1988.

6. Суперкомпьютеры Top 50

7. Букчин Л.В., Безрукий Ю.Л. Дисковая подсистема IBM-совместимых персональных компьютеров.— М.: Press-Media, 1993.

8. В. А. Садовничего, академика Г. И. Савина, чл.-корр. РАН Вл. В. Воеводина.-М.: Издательство Московского университета, 2009.

9. Беспроводные сети Wi-Fi. Игорь Баскаков, Александр Бобков, Вадим Платонов и др. ISBN 978-5-94774-737-9

10.Б. Д. Иванович 2009 и др.

Статьи к прочтению:

iPhone 5s теряет сеть / iPhone 5s loses network

Похожие статьи:

csaa.ru

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,
предназначена
для преобразования
тока
высокой
частоты
в энергию
излучаемых
ею электромагнитных
волн.
Приемная
антенна,
или
антенна
радио­приемника,
улавливает
электромагнитные
волны
и
преобразует
их в
энергию
высокочастотных
колебаний.

Радиоканал,
состоящий
из
передающей
антенны,
тракта
распро­странения
и приемной
антенны,
можно
рассматривать
как
пассив­ный
линейный
четырехполюсник.
Если в
таком
четырехполюснике
поменять местами
источник
ЭДС и
нагрузку,
т.е.
сделать
приемную антенну
передающей,
а
передающую
— приемной,
то
параметры системы
не
изменятся.
Это
свойство
пассивных
линейных
четырех­полюсников
называется
принципом
взаимности,
из
которого
выте­кает
обратимость
процессов
приема
и
передачи.
Обратимость антенн
позволяет
одновременно
использовать
одну и
ту же
антен­ну
в качестве
передающей
и
приемной,
что
существенно
повышает технико-экономические
показатели
систем
радиосвязи,
особенно в
системах
мобильной
радиосвязи,
где
передающие
и приемные
устройства имеют
общую
антенну
для
передачи
и приема.

Совокупность
устройств,
с помощью
которых
энергия
радиочас­тот
подводится
от
радиопередатчика
к антенне
и от
антенны
к радиоприемнику,
называется
фидерным
трактом,
или
фидером.
Конструкция
фидера
зависит
от
диапазона
передаваемых
по нему
частот.

Все антенны
можно
разделить
на две
большие
группы:
излучаю­щие
провода
и
излучающие
поверхности.
В системах
радиосвязи,
работающих
на
частотах
до 1 ГГц,
в качестве
антенн
используются излучающие
провода;
на
более
высоких
излучающие
поверхности.

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.
10, а,
б),
и
симметричного
вибратора,
получающегося
при
разведении
проводов
на
180°
(рис.
10, в).

Компенсирующее
действие
одного
из
проводов
фидера
можно
устра­нить,
исключив
его
из
системы.
Это
приводит
к
получению
несимметрично­го
вибратора
(рис.
11, а)
и
на
их
основе
несимметричных
антенн:
Г-образных
и
Т-образных
(рис.
11,6, в).

Рис.
10. Симметричные
антенны

Рис.
11. Несимметричные
антенны

Фидер
излучает,
если
соседние
участки
его
двух
проводов
обтекаются
токами,
совпадающими
по
фазе,
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°.

Антенну
на
основе
симметричного
вибратора
называют
диполем,
при­чем
в
зависимости
от
общей
длины
различают
полуволновый
диполь
и
одноволновый
диполь.
Наиболее
часто
встречаются
полуволновые
диполи,
размер
каждого
плеча
которого
равен
/4,
а
всего
диполя
0,5.
Устройст­во
такого
диполя
показано
на
рис.
12, а.

Рис.
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.
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

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
перезаряжаются,
т.е.
возникает
поле
E
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.
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.
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.
13, б).
Такая
антенна
называется
несимметричной
антенной,
ее
высота
приблизительно
равна
Л/А.
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,
пропитывая
ее
различными
солями.

Рис.
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
системой
проводов,
не
зарытых,
а
поднятых
над
Землей,
называемой
противовесом.
Последний
должен
достаточно
хорошо
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
u)
— 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

где Iа
эффективный
ток на
входе
антенны.

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.

Мощность
потерь
(
Рn)
мощность,
бесполезно
теряемая
пере­датчиком
во время
прохождения
тока по
проводам
антенны,
в земле
и предметах,
расположенных
вблизи
антенны.
Эта
мощность
также является
активной
и может
быть
выражена
через
активное
сопро­тивление
антенны,
называемое
сопротивлением
потерь

Мощность
в
антенне
(
Ра)
— мощность,
подводимая
к антенне
от передатчика.
Эту
мощность
можно
представить
в виде
суммы
излу­чаемой
мощности
и мощности
потерь
Ра
=
Ри
+
Рn.

Коэффициент
полезного
действия
(КПД)
антенны,
равный

Входное
сопротивление
антенны
— сопротивление
на
входных зажимах
антенны.
Оно
имеет
реактивную
и активную
составляющие.
При
настройке
в резонанс
антенна
представляет
для
генератора чисто
активную
нагрузку
и
используется
наиболее
эффективно.

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.

На рис.
14, а
показана
диаграмма
направленности
симметрично­го
вибратора
в
горизонтальной
плоскости,
а на
рис. 14,
б
и в
в вертикальной
плоскости
в полярной
и
прямоугольной
системах координат
соответственно.

Шириной
диаграммы
направленности
называют
угол 20
(см. рис.
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. 14.
Диаграмма
направленности
симметричного
вертикального
вибратора

Направление
максимального
излучения
антенны
называется главным
направлением
(см.
рис. 14,
в), а
соответствующий
ему лепесток
главным.
Остальные
лепестки
являются
боковыми.

Коэффициент
направленного
действия
(
D)
представляет
отно­шение
плотности
потока
мощности
Пи,
излучаемой
данной
антенной в
определенном
направлении,
к
плотности
потока
мощности
/7н,
которая
излучалась
бы
абсолютно
ненаправленной
в любом
на­правлении
при
условии
равенства
общей
излучаемой
мощности в
обеих
антеннах.
Наибольшей
интерес
представляет
коэффициент направленного
действия
в
направлении
максимального
излучения:

Поскольку
коэффициент
направленного
действия
(КНД) не
учи­тывает
коэффициент
полезного
действия
(КПД)
реальной
антенны,
на
практике
пользуются
параметром,
называемым
коэффициентом усиления
(КУ),
который
связан
с КНД
соотношением
G
=
D
rj.
Коэф­фициент
усиления
показывает,
во
сколько
раз
следует
уменьшить мощность,
подводимую
к антеннам
по
сравнению
с
мощностью,
подводимой
к точечной
(абсолютно
ненаправленной),
КПД
которой считается
равным
единице,
чтобы
напряженность
поля в
точке приема
оставалась
неизменной.
КУ дает
полную
характеристику антенны:
он
учитывает,
с одной
стороны,
концентрацию
энергии в
определенном
направлении
благодаря
направленным
свойствам антенны,
а с
другой
— уменьшение
излучения
вследствие
потерь мощности
в антенне.

Преимущественное
излучение
антенн
в заданном
направлении эквивалентно
увеличению
мощности
передатчика.
Следовательно,
направленность
передающей
антенны
весьма
желательна.

Полосой
пропускания
антенны,
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
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 Gпоб
— 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.
15). Этот
вибратор
можно
рассмат­ривать
как
два
полуволновых
синфазных
вибратора,
расположенных
на
малом
расстоянии
друг
от
друга.
В
точке
с
вибратора
располагается
пуч­ность
тока
и
узел
напряжения,
что
соответствует
режиму
короткого
замыка­ния.
В
точках
b
и
d,
отстоящих
от
с
на
0,25,
образуется
узел
тока
и
пуч­ность
напряжения.
На
зажимах
антенны
/ и
е
возникает
пучность
тока.

Наличие
узла
напряжения
в
точке
с
позволяет
крепить
вибратор
в
этой
точке
к
стреле
или
мачте
непосредственно
без
изолятора.

Рис.
15. Петлевой
вибратор
Пистолькорса
(а)
и
его
диаграмма
направленности
(б)

Антенны
на
основе
дипольного
и
петлевого
вибраторов
обычно
могут
обеспечить
качественный
прием
телевизионных
сигналов
на
сравнительно
небольших
расстояниях
от
телецентра,
так
как
они
являются
слабонаправ­ленными
(рис.
15). Для
приема
на
большие
расстояния
или
при
неудовле­творительных
условиях
приема
на
малые
расстояния
применяются
более
сложные
антенны,
имеющие
лучшую
направленность.

В
диапазоне
метровых
волн
в
качестве
направленных
антенн
большое
распространение
получили
антенны
типа
«волновой
канал».
Антенна
этого
типа
(рис.
16), состоит
из
активного
вибратора
А,
рефлектора
Р
и
несколь­ких
директоров
Д1,
Д2
и
ДЗ.
Из
приведенной
на
рис.
16, б
диаграммы
направленности
видно,
что
коэффициент
усиления
этой
антенны
довольно
высок,
и
она
не
будет
реагировать
на
помехи
с
других
направлений.

Рис.
16. Антенна
типа
«волновой
канал»
(а;
и
ее
диаграмма
направ­ленности
(б)

Рис.
17. Рупорная
антенна

Рис.
18. Зеркальная
параболическая
антенна

Рис.
19. Рупорно-параболическая
антенна

Рис.
20. Перископическая
антенна

Антенна
этого
типа
может
работать
и
как
передающая
антенна.
Актив­ный
вибратор
А
в
этом
случае
излучает
электромагнитное
поле
как
в
направлении
рефлектора,
так
и
в
направлении
директоров.
Под
воздей­ствием
этого
поля
в
рефлекторе
наводится
ток,
который
создает
вторичное
поле
— поле
излучения
рефлектора.
Если
длину
рефлектора
выбрать
равной
(0,51…0,53),
а
расстояние
между
рефлектором
и
активным
вибра­тором
(0,15…0,25),
то
вторичное
поле,
созданное
рефлектором,
будет
опережать
по
фазе
поле
активного
вибратора
на
угол
около
90°.
Результирующее
поле
за
рефлектором
будет
равно
разности
напряженностей
полей,
созданных
активным
вибратором
и
рефлектором.
В
главном
направлении
-направлении
директоров
и
далее
— поле
от
активного
вибратора
и
рефлек­тора
будет
складываться
в
одной
фазе
и
результирующее
поле
увеличится.
В
реальной
антенне
опережение
фазы
тока
в
рефлекторе
несколько
отли­чается
от
90°,
а
амплитуда
тока
в
рефлекторе
несколько
меньше,
чем
в
активном
вибраторе.
Поэтому
некоторая
часть
энергии
излучается
антен­ной
за
рефлектор.

Директоры
антенны
возбуждаются
результирующим
полем
активного
вибратора
и
рефлектора.
Для
того
чтобы
вторичное
поле
директоров
повышало
напряженность
поля
в
главном
направлении,
наведенные
в
них
токи
должны
отставать
по
фазе
от
тока
активного
вибратора.
Это
достига­ется
соответствующим
выбором
длин
директоров
и
их
взаимным
располо­жением.
Длины
директоров
выбирают
равными
(0,41…0,45).
Расстояние
между
директорами
и
первым
директором
и
активным
вибратором
выбира­ют
равным
(0,1…0,34)
уменьшением
расстояний
между
активным
и
пассивным
вибраторами
ток
в
пассивных
вибраторах
увеличивается,
но
при
этом
за
счет
влияния
последних
сильно
уменьшается
входное
сопротивле­ние
активного
вибратора.
Для
облегчения
согласования
антенны
с
фиде­ром
активный
вибратор
часто
выполняют
петлевым.

Свойствами
антенны
обладает
и
открытый
конец
волновода.
Так
как
от­крытый
волновод
плохо
согласован
со
свободным
пространством,
то
значи­тельная
часть
электромагнитной
энергии
отражается
от
его
конца
и
возвраща­ется
обратно
к
источнику
(коэффициент
отражения
не
менее
0,25…0,3).

Для
улучшения
согласования
волновода
со
свободным
пространством
и
создания
более
направленного
излучения
применяются
рупорные
антен­ны,
которые
образуются
плавным
увеличением
размеров
поперечного
сечения
волновода
с
помощью
рупора
(рис.
17). В
диапазоне
дециметровых
и
сантиметровых
волн
широко
применяются
антенны
такого
типа.

Направленность
рупорной
антенны
увеличивается
с
ростом
площади
раскрыва
рупора.
В
качестве
самостоятельных
антенн
рупоры
применяются
редко,
но
часто
входят
в
конструкцию
многих
более
сложных
антенн.
Одной
из
них
является
зеркальная
параболическая
рефлекторная
антенна
(рис.
18), где
роль
отражателя
выполняет
металлическое
зеркало,
имеющее
форму
параболоида
вращения
или
параболического
цилиндра.
При
этом
антенна
излучает
почти
параллельный
пучок
лучей.
Коэффициент
направ­ленного
действия
таких
антенн
очень
высок
и
достигает
104.

Недостаток
рассмотренной
антенны
состоит
в
том,
что
часть
энергии,
отраженной
от
зеркала,
попадает
обратно
через
рупор
в
волновод.
Это
снижает
эффективность
передачи
энергии
и
приводит
к
искажениям
передаваемого
сигнала.
От
этого
недостатка
свободна
рупорно-параболическая
антенна
(рис.
19).

Из
волновода
1 высокочастотная
энергия
поступает
в
пирамидальный
рупор
2, являющийся
облучателем
сегмента
параболоида
вращения
3. Излученные
антенной
волны
получаются
плоскими,
так
как
фазовый
центр
рупора,
расположенный
в
его
вершине,
находится
в
фокусе
параболоида.
Для
хорошего
согласования
рупора
с
волноводом
угол
раскрыва
а
выбира­ется
равным
30…40е,
а
длина
рупора
I
= 50,.
Коэффициент
усиления
антенны
растет
с
возрастанием
площади
раскрыва
антенны
S.
При
площа­ди
раскрыва
6…8 м2
коэффициент
усиления
равен
104.
В
это
случае
шири­на
диаграммы
направленности
равна
примерно
2 как
в
горизонтальной,
так
и
в
вертикальной
плоскостях.

Разновидностью
зеркальных
антенн
являются
перископические
антенны
(рис.
20), позволяющие
при
помощи
зеркал
передавать
высокочастотную
энергию
на
вершину
башни
без
линии
или
волновода.
Поступающая
от
передатчика
энергия
излучается
рупорной
антенной
в
сторону
эллипсоид­ного
зеркала
3, расположенного
у
подножия
мачты
под
углом
45°
к
горизон­ту.
Зеркало
отражает
падающие
на
него
волны
перпендикулярно
вверх
на
плоское
зеркало,
установленное
на
вершине
мачты
под
углом
45°.
Вторым
зеркалом
волны
отражаются
в
нужном
направлении.
Коэффициент
полез­ного
действия
передачи
энергии
в
перископической
антенне
— около
50 %, что
выше,
чем,
если
бы
энергия
подавалась
наверх
по
волноводу.

Вопросы
и
задачи
для
самоконтроля

1.
Классификация
диапазона
радиочастот.

2.
Назовите
основные
элементы
многоканальной
радиосистемы
пе­редачи
и
укажите
их
назначение.

3.
Принципы
классификации
радиосистем
передачи.

4.
Назовите
основные
схемы
организации
радиосвязи
и
радиосетей,
их
классификация.

5.
Назовите
основные
элементы
радиоретранслятора
и
укажите
их
назначение.

6.
Укажите
основные
признаки
классификации
радиосистем
передачи.

7.
Физическая
сущность
дифракции
и
интерференции
радиоволн.

8.
Атмосфера
Земли
и
ее
основные
сферы.

9.
Особенности
распространения
ультракоротких
волн.

10.
Высота
расположения
передающей
антенны
телецентра
равна
110 м,
расстояние
до
пункта
приема
телевизионного
сигнала
равна
250 км.
Определить
необходимую
высоту
установки
приемной
антенны.

11.
Назовите
основные
параметры
и
характеристики
антенн
и
поясните
их
физическую
сущность.

studfiles.net

ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ФИДЕРНОГО ТРАКТА – РАДИОЛЮБИТЕЛЬ

НИКОЛАЙ ДОРЕЗЮК к.т.н.
ВАСИЛИЙ СОЛОВЬЁВ

Специалистам в области телекоммуникаций, радиовещания, телевидения известно, что фидерный тракт – это кабельная ( реже – волноводная ) линия, которая соединяет антенну с приемо/передатчиком. Как правило,  кабельная линия состоит из основного фидера, т. е. радиочастотного кабеля с малыми потерями, армированного с двух сторон радиочастотными соединителями и двух ( реже одного ) гибких кабельных вставок – джамперов, выполненных из радиочастотного кабеля меньшего диаметра с соединителями, имеющего значительно меньший, чем основной фидер, радиус изгиба. Такая комбинация кабелей необходима для оптимизации требований по наименьшему затухания и удобству присоединения кабеля к аппаратуре. Чем руководствоваться при выборе фидера, джамперов и соединителей изложено в [ 1-3 ].

Однако при любом выборе этих составляющих фидерного тракта в их последовательной сборке имеются уязвимые места с точки зрения попадания влаги. Поскольку фидер эксплуатируется в условиях значительных перепадов температур, давления и влажности окружающей среды необходимо очень серьезно подходить к обеспечению влагостойкости тракта. Попадание влаги в фидерный тракт может свести на нет выполнение основной функции фидера – передача сигнала между антенной и приемо/передатчиком с наименьшими потерями и искажениями. Уязвимыми местами являются места заделок кабелей в соединители и сочленения фидера с джамперами, джампера с антенной ( иногда и приемо/передатчика, если они установлены в незащищенных от влаги помещениях)

Правильно выбранные для фидеров и джамперов современные кабели и соединители являются продольно и поперечно влагогерметичными. В частности, широко применяемые для систем cвязи, радио и телевещания  кабели производства NK Cables (Финляндия) торговых марок Whmax и TELLU имеют великолепные свойства по влагостойкости, конструктивно обеспеченные благодаря тому, что:

  • изоляция представляет собой мелкоячеистую структуру из вспененного физическим способом полиэтилена с закрытыми порами, причем сама изоляция имеет прочную адгезию с внутренним проводником и закрыта от проникновения влаги верхним и нижним слоями из тонкого слоя сплошного полиэтилена ( т.е. пористая изоляция «запечатана» в тончайшую трубку из полиэтилана – так называемая трехслойная изоляция)
  • внешний проводник представляет герметичную сварную медную трубку с кольцевым гофрированием, плотно ( с вдавливанием) обжимающую изоляцию.
  • защитная оболочка из полиэтилена наложена на внешний проводник с обжатием

Следует отметить, что аналогичные зарубежные кабели других производителей имеют не трехслойную, а двухслойную изоляцию, что является недостатком по сравнению с кабелями производства NK Cables.

С точки зрения влагостойкости нежелательно применять для фидеров кабели с кордельной изоляцией, потому что даже при отсутствии прямого попадания влаги при перепаде температур окружающей среды внутри образуется конденсат, к тому же практически вся полость кабеля между внешним проводником из герметичной медной трубки и внутренним трубчатым проводником занята воздухом ( диэлектрика внутри всего 10 %). Для этих кабелей надо применять особые меры по герметизации и желательно при эксплуатации  нагнетать внутрь осушенный воздух под небольшим избыточным давлением.

На рис. рис. 1  дан поперечный разрез влагостойкого кабеля с трехслойной изоляцией производства NK Cables, на рис. 2 – не влагостойкая конструкция кабеля с кордельной изоляцией.

Рис. 1  Трехслойная изоляция фидерных кабелей финского производства.

Рис. 2  Конструкция фидерного кабеля с кордельной изоляцией.

Правильно выбранные для фидеров и джамперов радиочастотные соединители имеют влагостойкую конструкцию. Это подтверждается испытаниями по методике IP 68 ( соединители с кабелем выдерживаются в воде под давлением 2,5 атм, что эквивалентно погружению на глубину 25 м). Эта методика принята в Европе и все производители подтверждают влагостойкость своих изделий ( соединителей и джамперов ) именно по этой методике. Влагостойкость соединителей обеспечивается применением круглых прокладок из силиконовой ( кремнийорганической) резины,  так называемых O-Ring, число которых у разных производителей составляет от 3 до 6. Резиновые прокладки размещаются внутри соединителя в местах возможного проникновения влаги. Наиболее защищены от влаги соединители фирмы Teracom, Швеция, одна из конструкций которых приведена на рис. 3

Хорошая влагозащита предусмотрена также в соединителях фирмы Spinner, Германия, которые исходя из соотношения «цена- качество» широко применяются в современных системах сотовой и другой радиосвязи.


Рис 3. Применение силиконовых прокладок в соединителе для обеспечения влагостойкости.

 

Многие поставщики соединителей ( например, Spinner и WISI, Германия) предусматривают дополнительную защиту соединителя от проникновения влаги путем ввода в его полость через отверстие в корпусе специальных герметизирующих компаундов, наиболее распространенным из которых в России является герметик Plast 2000 (Spinner, Германия). Этот компаунд имеет хорошую адгезию к металлическим частям соединителя и оболочки кабеля. Процесс заполнение полости соединителя зависит от температуры и влажности окружающей среды, в нормальных климатических условиях компаунд заполняет соединитель достаточно быстро. Plast 2000 выпускается в тюбиках объемом 20 и 70 куб. см.  Типичный расход этого герметика в соединителях для кабеля ½” – 4 куб. см,  для 5/8”- 6 куб. см., 7/8”- 7 куб. см, 1 ¼”- 15 куб. см., 1 5/8”- 20 куб. см., 2 ¼ “- 28 куб. см.

После установки соединителей на кабели место заделки герметизируют с помощью термоусаживающихся трубок (ТУТов). Эти трубки выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями, имеют широкую номенклатуру и варианты исполнения:  отечественные – без и импортные с подклеивающим слоем. Основное свойство этих трубок – при нагревании усаживаться до требуемого диаметра, тем самым обеспечивая герметизацию конструкции, находящейся под трубкой . Обычный коэффициент усадки по диаметру составляет 2 ( отечественные трубки) и 3-4 ( импортные трубки). Рабочий диапазон  ТУТов  производства Rayhem ( Бельгия) от -60 ° С до + 70 ° С, 3 М ( США) от -55 ° С до + 130 ° С,  России от  -60 ° С до + 90 ° С.

Номенклатура рекомендуемых ТУТов дана ниже . Выбор трубок по диаметрам диктуется диаметрами кабеля и соединителя. Широкая гамма размеров трубок позволяет выбрать оптимальный вариант для герметизации данного конкретного соединителя и кабеля.

 

ТУТ фирмы 3М, США

MDT-A – среднестенная трубка с клеевым подслоем, специально разработана для обеспечения надежной и гибкой изоляции соединений и мест повреждения кабелей, клеевой подслой обеспечивает отличную герметизацию.

MDT-A-F 471 – модифицированная трубка MDT-A  для изоляции соединений и мест повреждений кабелей с расширенным диапазоном рабочих температур.

HDT-A – толстостенная трубка с клеевым подслоем наиболее прочная, для использования в тяжелых условиях, обеспечивает очень прочную и долговечную изоляцию мест соединения с отличной герметизацией за счет клеевого подслоя.

Трубки поставляются длиной 1 м.

Таблица 1

Технические характеристики ТУТ фирмы 3М

 

Название

Диапазон рабочих температур  

Материал

Коэффициент термоусадки Температура термоусадки Пожаро

опасность

MDT-A

 

от –35° С  до +130° С полиэтилен до 4,5 +135° С

(мин.)

не горюч от

Æ27 мм и выше

 

MDT-A-F 471

от –55°С  до +130°С полиэтилен до 4,5 +135° С

(мин.)

не горюч от

Æ27 мм и выше

 

HDT-A

от –55°С  до +130°С полиэтилен до 4 +135° С

(мин.)

не горюч

 

 

Таблица 2

ТУТ   MDT-A\MDT-A-F 471-Номенклатура

Диаметр до усадки,  мм Диаметр после усадки, мм Толщина стенок после усадки, мм Толщина клеевого слоя после термоусадки, мм
12,0 3,0 2,5 0,7
19,0 6,0 3,3 0,8
27,0 6,0 3,3 0,8
32,0 7,5 3,3 0,8
38,0 12,0 3,3 0,8
50,0 18,0 3,3 0,8
70,0 26,0 3,3 0,8
90,0 36,0 3,3 0,8
120,0 40,0 3,3 0,8

Таблица 3

ТУТ HDT-A Номенклатура

Диаметр до усадки, мм Диаметр после усадки, мм Толщине стенок после усадки, мм Толщина клеевого слоя после термоусадки, мм
12,0 3,0 3,2 0,7
19,0 6,0 3,3 0,8
30,0 8,0 4,8 0,8
38,0 12,0 4,8 0,8
48,0 15,0 4,8 0,8
85,0 26,0 4,8 0,8
115,0 38,0 4,8 0,8

ТУТ фирмы Tyco Electronics Raychem, Бельгия

MWTM – среднестенная трубка с клеевым подслоем, специально разработана для обеспечения надежной и гибкой герметизации соединений и мест повреждения кабелей, клеевой подслой обеспечивает отличную адгезию.

Трубки поставляются длиной 1 м.

Таблица 4

Технические характеристики ТУТ фирмы Raychem

 

 

Название

Диапазон рабочих температур  

Материал

Коэффициент термоусадки Температура термоусадки Пожаро-

опасность

MWTM

 

от –60° С  до +70° С полиэтилен до 4 +125° С

(мин.)

не указана

Таблица 5

MWTM Номенклатура 
Диаметр до усадки, мм Диаметр после усадки, мм
10,0 3,0
12,0 3,0
16,0 5,0
25,0 8,0
35,0 12,0
50,0 16,0
63,0 19,.0
70,0 26,0
75,0 22,0
90,0 36,0
95,0 29,0
115,0 34,0
120,0 40,0
140,0 42,0
160,0 50,0
164,0 80,0
180,0 60,0
195,0 102,0

Трубки выпускаются по ТУ 95 1613-87, выполнены из радиациоономодифицированного полиэтилена, не имеют клеевого подслоя, поэтому рекомендуются для применения с клеем-расплавом, например, марки КР-1, который накладывают «горячим способом». Условное обозначение трубок при заказе состоит из букв ТУТ и двух групп цифр, где числитель обозначает внутренний диаметр трубки до, а знаменатель после усадки.

Поставляется в бухтах.

Клей-расплав КР-1 ( ТУ 2242-001-17618537-99) представляет собой однородную каучукоподобную массу в виде стержней, прутков диаметром  15-40 мм и длиной 150-400 мм.

Таблица 6

Технические характеристики отечественных ТУТ

 

Название

Диапазон рабочих температур  

Материал

Коэффициент термоусадки Температура термоусадки Пожароопасность
ТУТ

 

от –60° С  до +90° С полиэтилен  2 +125° С

(мин.)

не указана

 

Отечественная номенклатура вТУТ включает широкую гамму размеров : от 10 до 195 мм ( диаметр до усадки) и соответственно от 5 до 102 мм ( диаметр после усадки)

Приведенные выше ТУТы отличаются  не только температурой эксплуатации, но и такими параметрами, как толщиной стенок, равно-толщинностью, коэффициентом усадки, поставочной длиной, ценой и пр.

Выбрать оптимальную по параметрам трубку помогут консультации со специалистами.

Приняв все меры к обеспечению влагостойкости радиочастотных кабелей, соединителей и мест их заделки, тем не менее обезопасить тракт от проникновения влаги необходимо и в местах сочленений фидеров, джамперов и аппаратуры.

В этой области существуют разные подходы к герметизации, учитывающие прежде всего условия, при которых проводят монтаж оборудования, удобство эксплуатации и проведения регламентных работ. Наиболее часто используют метод герметизации путем обмотки мест сочленения сначала  лентами из резиновой мастики типа  ScotchFill ( производитель , США), М 14-16 ( Россия), затем поверх мастичных лент накладывают обмотку из всепогодных ориентированных ПВХ лент типа Scotch Super 33 +, Scotch 23 T (самовулканизирующаяся лента). При обмотке мест стыка лентами необходимо строго следовать инструкции, поскольку место герметизации стыков должно иметь  с двух сторон конусность для стекания воды при вертикальной подвеске кабелей.

Параметры лент для герметизации стыков и сочленений приведены в таблице 8

Таблица 8.

Ленты для герметизации

№ п/п Марка Производитель Параметры
1 Scotch Fill 3M, США Изоляционная мастика, 38мм х1,5 м х 3,2 мм. Температура эксплуатации

от –60 до +85 °С.  Критическое удлинение 1000 %°

2 Scotch Super 33+

 

3M, США ПВХ ориентированная изолента , 19мм х20,1м х0,177мм. Температура при монтаже не ниже минус 18 °С, максимальный нагрев до +105 °С. Критическое удлинение 250 %.
3 Scotch  88T

 

3M, США ПВХ ориентированная изолента , 19мм х11м х 0,21мм. Температура при монтаже не ниже минус 18 °С , максимальный нагрев до +105 °С. Критическое удлинение 250 %.
4 Scotch  23Т

 

3M, США Самовулканизирующаяся лента  19мм х9,5м х 0,762мм. Выдерживает температуру до 130° С.  Сжимается в 10 раз.
5 221213 Andrew, США Комплект из 6 рулонов резиновой мастики (65мм х 60мм х 3мм), 2 лент ПВХ (19мм х20,1м х0,177мм), и 1 ПВХ ленты (51мм х0,177х5м)
6 МГ 14-16 Россия, Москва Резиновая мастика герметизирующая липкая,  45мм х 2мм х 2м
7 Абрис Россия, Дзержинск Лента – резиновая мастика (аналог  Scothcfil), опытная партия

 

Иногда места стыков и сочленений герметизируют с помощью ТУТов, но неудобство их использования очевидно, поскольку трубку надо надеть на джампер до монтажа и затем это место нагреть равномерно с помощью термопистолетов. К тому же при большой разнице в диаметрах стыкующихся соединителей и кабелей трудно подобрать нужную трубку. Стыковка, например, джампера с антенной происходит на высоте мачты и в этих условиях особенно важны  время и простота процедуры герметизации. Учитывая эту специфику существуют устройства для герметизации стыков и сочленений, не требующие никаких инструментов, быстро и просто устанавливаемые на стыки. К ним относятся устройства холодной усадки фирмы 3М, США  и гелевая муфта фирмы Tyco Electronics Raychem, Бельгия.

Устройство холодной усадки представляет собой радиально растянутую трубку, удерживаемую цилиндрическим каркасом в виде уложенных по спирали и соединенных друг с другом полосок из полиэтилена, концы которых выведены из трубки. Трубка надевается на место стыка, конец внутренней полоски выдергивается и трубка осаживается на стык, обеспечивая плотное обжатие места стыка. Под каждый стандартный стык, например, джампер  ½”– кабель 7/8”, джампер ½”- кабель 1 ¼” и т.д. используется трубка холодной усадки своего размера. Для выравнивания большого перепада диаметров в комплект поставляемых трубок холодной усадки входит полоска из вспененного материала. Ее накладывают на кабель меньшего диаметра перед тем, как одеть трубку. Это создает определенные неудобства при сочленений фидеров и джамперов, выполняемых на высоте. Именно поэтому устройство холодной усадки не нашло широкого применения при монтаже систем радиосвязи.

Гелевая муфта представляет собой пластмассовую муфту, состоящую из двух защелкивающихся полуцилиндров с отверстиями для ввода стыкуемых кабелей. Внутри муфты имеются выемки, куда помещаются соединители стыкуемых кабелей. Особенность этой муфты заключается в том, что места стыков полуцилиндров и мест ввода кабелей имеют канавки, в которые вставлены не засыхающие гелеобразные полоски, обеспечивающие влагозащиту места стыка. Эта муфта многоразовая, что очень удобно в эксплуатации, когда требуется отсоединение и повторное соединение кабелей, например, при замене антенны, регламентных испытаниях параметров фидерного тракта и т.п. Состав геля не рассекречивается, технология новая и пока на  российском рынке эти муфты только начинают предлагаться.

Внешний вид  гелевой муфты показан на рис. 4.

В настоящее время могут быть предложены муфты на стандартное сочленение фидерного кабеля 7/8” с джампером ½”(максимальный диаметр соединителей – 43мм). Температура эксплуатации муфты от -30 °С до + 80°С(тест на более низкую температуру еще не проводился).


Рис. 4 Муфта для герметизации места сочленения двух кабелей с гелеобразным уплотнением по периметру

 

Выводы и рекомендации

  1. При построении фидерного тракта желательно выбирать влагостойкие радиочастотные кабели и соединители.
  2. Фидерный тракт необходимо тщательно защищать от проникновения влаги.
  3. Существует много качественных материалов для герметизации соединителей и сочленений фидерного тракта с аппаратурой.
  4. Оптимальный вариант герметизации фидерного тракта могут подобрать профессионалы, специализирующиеся в этой области.

 

Литература:

  1. Мальков Б.В., Дорезюк Н.И. Состояние и перспективы развития отечественных и зарубежных радиочастотных коаксиальных кабелей с малым затуханием,

Антенны, № 7 (53) 2001 г., стр.59-69

  1. Дорезюк Н.И. Радиочастотные кабели для систем мобильной радиосвязи ,

Вестник связи, № 2, 2002 г., стр.34-38

  1. Дорезюк Н.И. Рекомендации по выбору и эксплуатации фидеров

Информост, № 5 (23), 2002 г., стр.11-15

 

radioljubitel.ru

Фидерный тракт — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Фидерный тракт

Cтраница 2

Если допустить, что в рабочем диапазоне волн нагрузка согласована с фидерным трактом, то угол ф равен нулю. Углы рв и p в случае использования в качестве фазовращателя удлинительной секции ( раздвижной секции) линейно зависят от частоты.
 [16]

Величина коэф-фициента Э зависит от конструкции и материала, из которого выполнен фидерный тракт.
 [17]

Наиболее широкое применение нашли простые типы двухзеркальных антенн, позволяющие сократить длину фидерного тракта и сделать более удобным крепление облучателя. Такие двухзеркальные антенны показаны на рис. 8 — 75; по существу они являются модификацией обычной параболической антенны. Роль малого зеркала в основном сводится к изменению направления распространения волны облучателя.
 [19]

Интерес к многомодовым линиям передачи первично был связан с проблемой создания сверхширокополосных линий связи и фидерных трактов с малыми потерями. В ряде работ [15, 16, 54-57] представлены разнообразные данные о влиянии нерегулярностей случайного и функционального характера на распространение электромагнитных волн. Теоретически и экспериментально исследовано рассеяние волн на случайных нерегулярностях, плавных переходах, устройствах для изменения направления оси тракта ( изгибы, изломы с зеркалом) и пр. При этом экспериментальные данные часто относятся к оценке общих потерь на отражение и преобразование в высшие типы волн, так как анализ модового состава представляет собой крайне сложную экспериментальную задачу.
 [20]

Антенная система, состоящая из параболического отражателя и двух излучателей, имеет для сигналов в фидерных трактах I и II разные диаграммы направленности, образующие равноснгнальное направление.
 [21]

В состав оборудования УКВ телевизионной радиостанции входят: радиопередатчики изображения ( видеопередатчики) и звукового сопровождения; фидерный тракт передачи энергии модулированных УКВ колебаний от передатчиков к общей антенне; система управления, блокировки и сигнализации УБС; системы питания, охлаждения, контроля и др.; антенны, а также MB ЧМ передатчик трехпрограммного радиовещания.
 [22]

Коэффициент поляризационной защиты D определяется взаимным расположением антенн, нх диаграммами направленности по кросс-поляризационной составляющей н поляризационной развязкой в фидерном тракте. Потерн усиления антенн ДО в течение времени 7 20 % определяются суммарным усилением антенн с учетом нх диаграмм направленности ( см. рнс.
 [23]

Итак, при исследовании антенн в частном случае при высокотемпературном нагреве их покрытия наблюдается уменьшение КПД, рост КСВ в фидерном тракте, искажение диаграммы направленности ( она становится более изрезанной, и глубина провалов увеличивается с ростом температуры), ухудшение поляризационных характеристик.
 [25]

Тракт состоит из рупорно-параболической антенны /, которая с помощью согласующего элемента 2 соединяется с волноводом круглого сечения, начинающегося с герметизирующей вставки 3, необходимой для герметизации фидерного тракта от входа антенны до поляризационного фильтра.
 [26]

Наличие волноводных 45-градусных изгибов круглого сечения с диаметром 70 мм позволяет использовать волноводиый тракт с круглым волноводом также с осесимметричиой двухзеркальной антенной АДЭ, как показано на рис. 3.8. В отдельных случаях при малой высоте подвеса антенн возможно использование фидерного тракта из двух отрезков гибких эллиптических волноводов ЭВГ-2.
 [27]

В регулярной линии передачи, имеющей бесконечную длину или нагруженной на конце на активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии, устанавливается режим бегущей волны. В реальном фидерном тракте имеется много неод-нородностей, которые вызывают отраженные волны. Отраженную волну вызывает и включенная на конце линии нагрузка, сопротивление которой не равно волновому сопротивлению линии.
 [28]

Поскольку этот отрезок имеет длину К / 4, то в точке ответвления приемника его сопротивление равно нулю. В результате фидерный тракт отсоединяется от передатчика и полностью подключается к приемнику.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3




www.ngpedia.ru

В рубрику «Подвижная связь» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Антенно-фидерное оборудование систем профессиональной мобильной радиосвязи

Е.Я. Слодкевич, генеральный директор ООО «Фирма «Радиал»

Профессиональная мобильная радиосвязь основана на работе одного или целой сети ретрансляторов. При этом ретрансляторы могут быть как одноканальными, так и многоканальными. Вопросы автоматического управления каналами, осуществляемого в транкинговых системах, в данной статье мы рассматривать не будем. А вот схему построения цепей от выхода передатчика до эфира и от эфира до входа в приемник изучим внимательно.

Обычно для увеличения дальности действия ретрансляторов их антенны устанавливают на высоких объектах — мачтах РТПЦ, трубах ТЭЦ, вершинах гор, высотных зданиях и т.п. Поэтому в подобных местах плотность передающих радиосредств достаточно высокая и электромагнитная ситуация не всегда благополучная. Но больше всего работоспособность ретрансляторов зависит от влияния собственных передатчиков на свои же приемники. Что же мешает полноценной работе приемника и реализации его полной чувствительности?

Как известно, ретранслятор работает в дуплексном режиме: его приемник и передатчик работают одновременно. При этом передатчик производит несущий сигнал с достаточно высокой мощностью, а также побочные шумы. Нередко этого оказывается достаточно, чтобы подавить в приемнике ретранслятора слабый полезный сигнал, идущий от абонентской станции. Поэтому передающие и приемные цепи необходимо всегда снабжать дополнительными фильтровыми устройствами, чтобы ограничить влияние всех мешающих сигналов. Именно поэтому расшифровка аббревиатуры АФУ -«антенно-фильтровые устройства», по
нашему мнению, более отвечает действительности, нежели устаревший, но зафиксированный стандартом термин «антенно-фидерные устройства».

Построение антенной системы

Основные требования

Антенная система должна отвечать некоторым основным требованиям. Во-первых, это должная высота установки, которая определяет главным образом дальность действия радиостанций; во-вторых, должная диаграмма направленности и коэффициент усиления антенной системы. В 90% случаев антенна должна иметь круговую диаграмму направленности (ДН) в горизонтальной плоскости при высоком усилении. А так как установка антенн производится в большинстве случаев на опоры башенного типа, имеющие немалый периметр и загораживающие от излучения во все стороны, то приходится строить антенные решетки из нескольких излучателей. Конечно, идеально круговой ДН при этом не получается, и тем не менее существует несколько способов сгладить ее неравномерность.

Третьим важным параметром является развязка между приемными и передающими антеннами. Обычно многоканальные ретрансляторы строятся с разнесенными приемной и передающей антенной. А к тому же при осуществлении разнесенного приема приемных антенн ставят две. Как правило, развязка между ними должна составлять не менее 40 дБ. Обеспечить это можно только физическим разносом -установкой на большом расстоянии друг от друга. В профессиональных каталогах по антеннам и литературе можно найти таблицы зависимости развязки антенн от их физического разноса.

Типы антенн

По своим параметрам антенны базовых станций (ретрансляторов) можно разделить на антенны с усилением и без усиления (относительно полуволнового диполя). Конечно, обычно стараются применять антенны с усилением для увеличения зоны действия ретранслятора. Ввиду того что достичь усиления антенны с круговой диаграммой направленности можно только одним методом, а именно сжатием ее ДН в вертикальной плоскости, то антенны делают коллинеарного типа. Коллинеарными называются антенные решетки из нескольких элементов, находящихся строго друг под другом на одной оси (рис. 1а и 1б).

Коллинеарные антенны, в свою очередь, разделяются по типу питания на последовательные (см. рис. 1а) и параллельные (см. рис. 1б). Первые обладают таким положительным свойством, как идеальность круговой диаграммы направленности. Поэтому есть смысл устанавливать их, когда существует возможность крепить антенну на верхушке объекта (мачты), и ничто сбоку не будет загораживать антенну и искажать ее ДН. Отрицательным свойством является частотное сканирование ДН в вертикальной плоскости и вследствие этого потеря усиления на низких частотах. Поэтому такие антенны производят на узкие частотные поддиапазоны, где точно гарантируется заявленное усиление. Хорошее согласование с антенной не является здесь классифицирующим параметром, поскольку, как правило, обеспечивается в более широком диапазоне частот.

Коллинеарные антенны, построенные на принципе параллельного сложения элементов, не имеют частотного сканирования и очень широкополосны. Однако влияние кабеля и мачты искажает ДН такой антенны. Применять их есть смысл в тех случаях,
когда установка происходит на теле большой башни или на здании сбоку, однако направление минимального сигнала все равно будет затенено.

Кроме антенн с круговой ДН иногда также применяют направленные антенны, которые используют для построения кольцевых антенных решеток на башнях большого сечения или для секторирования зон облучения, как в сотовой связи. Конструктивно такие антенны бывают панельного типа, где под пластиковым чехлом скрывается сложная система диполей или полосковых излучателей над металлическим экраном, который служит задней стенкой корпуса антенны.

Пример построения антенно-фидерного тракта

Рассмотрим целиком весь антенно-фидерный тракт на примере решетки из двух антенн, установленных на башне сечением 4 м (рис. 2). Здесь антенны установлены на противоположных ребрах башни с целью ослабления взаимного пространственного влияния и пересечения ДН.

Антенны собираются на мачтах-стойках, которые крепятся непосредственно к ребру башни. Горизонтальные выносы должны обеспечивать строго вертикальное положение оси антенн даже на башнях пирамидального типа с наклонными ребрами. Если не выполнить это условие, то максимум излучения будет направлен вверх, что сильно ухудшит энергетику системы. Для обеспечения юстировки применяют специальные механизмы. Каждая стойка должна быть заземлена на «массу» мачты. Антенны объединяются с помощью джамперов — отрезков гибкого кабеля, проложенных горизонтально вдоль балкона и подключенных к делителю мощности. В свою очередь делитель тоже заземлен на мачту. Суммарная диаграмма направленности такой системы рассчитывается из суммы диаграмм каждой половины.

Организация фидерного тракта

Рассмотрим организацию фидерной линии (рис. 3)

Фидерная линия

Основной фидер, идущий вдоль всей башни, выполняют из коаксиального кабеля большого диаметра, например 7/8″. Для снижения собственных потерь такой кабель изготавливают с применением полувоздушного диэлектрика из вспененного полиэтилена. Внешний и внутренний проводники выполняются из высококачественной электротехнической меди с минимальным поверхностным сопротивлением (более подробно о конструкциях фидеров в АФУ для систем ПМР см. статью Б.В. Пермякова в этом номере. — Прим. ред.).

По всей длине фидер необходимо заземлять на мачту с помощью зазем-лителей и герметизировать эти места, а также места разъемных соединений. Заземлять следует не только наружный, но и внутренний проводник. Иначе при ударе молнии в башню токи, наведенные на несущие металлические конструкции, возбуждают магнитный импульс, который, в свою очередь, создает электрический потенциал на центральной жиле фидера. Для предупреждения повреждения аппаратуры этим импульсом применяют грозоразрядники. Грозоразряд-ники бывают газовые, обладающие большой широкополосностью, либо четвертьволновые замкнутые шлейфы. Последние более узкополосны, но надежнее благодаря физическому контакту по постоянному току центральной жилы на «землю».

Для удобства технического обслуживания базовые стойки подключают к грозоразрядникам через короткие джамперы из более тонкого и гибкого кабеля.

Особое внимание следует уделять типу и качеству разъемов, а также аккуратности их заделки. Как правило, многие беды в радиосвязи при всей сложности оборудования вызваны элементарной безалаберностью при распайке разъемов. Следует отказываться от разъемов низкого качества и не экономить на этих ответственных, хотя, казалось бы, и простых элементах радиотракта. Плохой прижим по экрану или некачественная пайка центрального контакта порой снижает дальность связи на несколько десятков километров.

Устройства частотной селекции. Дуплексные фильтры

Если антенно-фидерный тракт тщательно смонтирован и обладает незначительными потерями (в районе 3-4 дБ), антенны установлены правильно, заземлены и имеют низкий КСВ (коэффициент стоячей волны), а разъемные соединения загерметизированы и имеют минимальный коэффициент интермодуляции, то можно считать, что полдела сделано. После этого начинается самое интересное -разработка фильтровой схемы антен-но-фидерного тракта. Ведь для качественного приема необходимо обеспечить высокую чувствительность приемника. Речь идет о том, что требуется создать условия для приема полезного сигнала, а не шумов и несущих передатчиков и их совместных порождений — интермодуляций.

Для обеспечения этих условий необходимо выполнить две задачи:

  1. устранить внеполосные излучения передатчика, которые первоначально имеют высокий уровень и попадают в тракт приемника;
  2. устранить попадание самой несущей передатчика, уровень которой настолько высок, что способен полностью блокировать приемник.

Избирательность приемных устройств самих ретрансляторов не так уж велика. Их входные контуры построены на обычных LC-элементах либо очень редко — в дорогих моделях -на спиральных резонаторах. Поэтому приходится применять более избирательные фильтровые устройства, которые строятся на высокодобротных коаксиальных резонаторах (рис. 4). Такие фильтры способны снизить уровень внеполосных сигналов, находящийся в нескольких сотнях килогерц на десятки децибел. Поэтому для выполнения первой задачи такие фильтры устанавливают в антенной цепи передатчика, где несущая с минимальными затуханиями проходит фильтр, а побочные излучения передатчика не пропускаются фильтром в антенну. Вторую задачу — предотвращение попадания сигнала несущей в приемник -решают фильтры в цепи приемника, которые пропускают полезный сигнал абонента и отражают наводимые сигналы рядом стоящего передатчика.

Классическое построение предусматривает установку двух разнесенных антенн, имеющих между собой развязку более 30 дБ благодаря физическому разносу. Если добавить в цепь каждой антенны фильтр, имеющий запирающие свойства на противоположной (парной) частоте около 50 дБ, то дуплексный режим ретранслятора будет обеспечен — ведь суммарная развязка будет уже 80 дБ.

Очень часто применяют схемы включения ретранслятора на одну антенну через дуплексный фильтр (ду-плексер) (рис. 5). Ведь антенне совершенно все равно: принимать или передавать, направление сигнала для нее безразлично. Этим-то и пользуются в дуплексных схемах, подключая к одной антенне через один фидер одновременно приемник и передатчик ретранслятора. Тогда каждый сигнал пойдет по своему пути — тому, где ему будет минимальное сопротивление. В общей же точке двух фильтров кабели подобраны так, что для противоположных частот прохождению сигнала будет мешать бесконечно высокое сопротивление цепи утечки (рис. 6).

Существует несколько типов дуплексных фильтров. Наиболее распространенный — полосно-режектор-ный. Его АЧХ имеет два экстремума: один на частоте пропускания с минимальными потерями, другой — режек-торный — с максимальными затуханиями на противоположной частоте. Если выполнить дуплексер на таких фильтрах на коаксиальных резонаторах, то достаточно будет двух «банок» в каждом плече для обеспечения необходимой развязки между приемником и передатчиком в 75 дБ.

Однако в современных условиях все чаще приходится применять дуплексеры на полосовых фильтрах, поскольку системы связи имеют по нескольку каналов приема и передачи. Для равномерного пропускания всех каналов требуется создать фильтр со «столообразной» характеристикой. Поскольку режектор-ные фильтры, как правило, очень узкополосные, то применять их не имеется возможности в случаях, когда необходимо обеспечить полосу режекции несколько сотен килогерц. Также полосовые фильтры всегда полезны в условиях установки с повышенной насыщенностью радиоэлектронными средствами.

Имея в наличии резонаторы с различными характеристиками, можно комбинировать их
в составе дуплексера и получать самые разные АЧХ, необходимые для различных условий установки.

Построение приемного тракта

Если в многоканальной системе следовать от порта дуплексера по приемному тракту (рис. 7) к приемникам, то мы встретим еще наверняка дополнительный преселектор, который особенно необходим в случае применения полосно-режекторного дуплексера. В этом случае преселектор добавляет избирательности всему приемному тракту и защищает от недостаточной развязки от соседних передатчиков.

МШУ (малошумящий усилитель) — следующий элемент приемной цепи. Он необходим всегда, если используется приемная распределительная панель. Панель делит приемный сигнал на несколько портов. Если в системе используется 4 приемника, то и распредпанель должна иметь как минимум четыре выходных порта. А как известно, деление сигнала на 4 вносит потери в 6 дБ — их-то и восстанавливает МШУ. Обычно усиление устанавливают на 4-5 дБ выше, чем коэффициент деления.

Основное требование к МШУ следует из самого названия: его собственные шумы должны быть минимальны. Кроме того, МШУ должен иметь высокий уровень линейности. Даже при высоких уровнях входного сигнала он должен продолжать работать без порождения интермодуляционных продуктов и не допускать блокирования.

Распредпанель служит для подключения нескольких приемников к одному порту. Казалось бы, чего проще -взять все приемники и подключить их через обычный делитель 1:4. Однако такой метод сильно снизит работоспособность системы. Ведь на входе у каждого приемника так или иначе присутствуют сигналы гетеродина. И если их связать через антенные разъемы вместе, то получится отличный синтезатор сигналов.

Во избежание этого необходимо, чтобы порты всех приемников не влияли друг на друга, то есть были развязаны не менее чем на 20 дБ. Такое требование можно удовлетворить, используя классический делитель на основе схемы Вилкинсона. Его порты имеют развязку около 30 дБ в полосе, достаточной для построения приемного распределителя. Применяют делители на 2, 4, 8, 16, 32. Если остаются свободные порты, то их необходимо заглушать 50-ом-ными согласованными нагрузками.

Построение передающего тракта

Мы рассмотрели приемный тракт многоканальной системы. Теперь посмотрим, что происходит в передающем тракте. Ведь несколько передатчиков, так же как и приемники, нельзя объединить обычным сумматором. Необходимо, чтобы полезный сигнал шел в антенну, а не в соседний передатчик. Это значит, что требуется устройство, с помощью которого мощность будет направляться только в одну сторону. Такие устройства называются передающими комбайнерами, бывают они двух видов: гибридные и резонаторные.

Первые строятся
на принципе фазового сложения сигнала, на гибридных мостах. Они способны складывать любые близкие частоты, но имеют одну неприятную особенность. В антенну отдают ровно половину складываемого сигнала. Вторая половина бесполезно уходит в нагрузку и греет окружающее пространство.

Резонаторные комбайнеры основаны на резонансном методе. Это два или несколько высокодобротных резонаторов, объединенных в одной общей точке. Сигнал идет только через свой резонатор, настроенный на собственную частоту. В другие же резонаторы пойдет сильно ослабленный сигнал, обычно -14 дБ или меньше. А все потому, что соседняя «банка» будет иметь на другой частоте практически короткое замыкание. По принципу четвертьволнового трансформатора это сопротивление преобразуется в бесконечно высокое, и сигнал туда не идет. Ни гибридные мосты, ни резонаторные банки не способны обеспечить необходимой развязки в 70 дБ между передатчиками. Поэтому в комбайнерах обоих типов применяют еще один вид развязывающих устройств — фер-ритовые вентили, представляющие собой как бы клапаны для высокочастотных сигналов. Сигнал свободно проходит в одном направлении, но обратно в передатчик путь ему закрыт. В комбайнерах, как правило, применяют двойные вентили. Они обеспечивают защиту от проникновения обратного сигнала на 70 дБ.

Вслед за комбайнером, особенно гибридным, обязательно надо ставить дополнительные фильтры. Ведь в его составе нет вообще никаких фильтровых устройств. А это значит, что все шумы передатчиков могут беспрепятственно проникнуть на вход приемника. Конечно, физическая развязка между антеннами или фильтровые свойства резонаторных комбайнеров улучшат ситуацию, но без хорошего дуплексера или выходного фильтра все равно не обойтись.

Учитывая то, что все фильтрующие элементы высокочастотного тракта являются очень высокодобротными устройствами, их нельзя объединять
без взаимного согласования и настройки, уповая на их «пятидесятиомность». Для их входного сопротивления характерен разброс активного и наличие реактивного сопротивления. Поэтому при запуске системы всегда приходится ее подстраивать, изменяя коэффициент связи и длину межблочных кабелей.

Особенности АФУ абонентских станций

Помимо базового оборудования следует уделить внимание еще и антеннам абонентских терминалов — стационарных или мобильных.

На стационарных объектах часто не обращают внимания на полосу пропускания антенны, гонясь за ее усилением. Однако написанная в рекламном проспекте цифра является, как правило, максимальным значением, и из этого ни в коем случае не следует, что она одинаково сохраняется на частотах приема и передачи, особенно при большом разносе.

Мобильные радиостанции в большинстве случаев снабжаются четвертьволновыми антеннами или 5/8-вол-новыми штыревыми излучателями. Описать ошибки, которые допускают пользователи при установке на местах, просто не хватит целого журнала. Приходится видеть антенны, установленные на пластиковых поверхностях. Между тем антенна — это не только «блестящий штырек», крыша автомобиля тоже относится к антенне! Кто-то обрезает штырь, чтоб машина проехала в гараж, — таким «пользователям» неизвестно, что такое резонансная длина антенны. В далеком карельском поселке пришлось даже наблюдать антенну, аккуратно проложенную вдоль металлической стойки внутри салона патрульной машины.

Очевидно, неграмотное построение АФУ абонентских станций сказывается на качестве радиосвязи самым пагубным образом.

Заключение

Качество проектирования, изготовления и монтажа АФУ существенно влияет на качество связи, зону радиопокрытия, электромагнитную совместимость, стоимость системы ПМР в целом. Разработка и проектирование антенно-фидерного тракта подразумевает наличие специальных знаний в области антенн и устройств СВЧ. Работы в данной области следует доверять профессионалам.

Опубликовано: Журнал «Технологии и средства связи» #2, 2006
Посещений: 22975

Статьи по теме

В рубрику «Подвижная связь» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций


lib.tssonline.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о