Антенна с круговой поляризацией и ослаблением связи

Антенны с круговой поляризацией

Антенна с круговой поляризацией и ослаблением связи

Помимо антенн, излучающих и принимающих линейно поляризованные волны, на практике применяются антенны с круговой поляризацией, у которых электрический и маг­нитный векторы поля при распространении вращаются с ча­стотой, равной несущей.

По аналогии с оптикой антенны, у которых электрический вектор вращается по часовой стрелке, если рассматривать луч идущим на наблюдателя, называются левополяризованными, а антенны с противоположным вращением называ­ются правополяризованными.

Волну, поляризованную по кругу, можно рассматривать как результат наложения двух волн одинаковой амплитуды и частоты, линейно поляризованных в двух взаимно-перпен­дикулярных плоскостях и распространяющихся в рассматри­ваемом направлении со сдвигом фаз в 90°.

Поэтому, если взять два взаимно-перпендикулярных вибратора, несущих токи равных амплитуд, но сдвинутых по фазе на 90°, то в направлении, перпендикулярном плоскости этих вибраторов, будут распространяться волны, поляризованные по кругу, как это показано на рис. 75.

В других направлениях будет эллиптическая поляризация, а в плоскости вибраторов — ли­нейная, совпадающая с плоскостью вибраторов.

Волны, поляризованные по кругу, можно получить и по­средством синфазно питаемых небольшой круглой рамки (кольцевой антенны) с равномерным распределением тока и полуволнового вибратора, размещенного в ее центре, обеспе­чив при этом определенные соотношения токов в обеих антен­нах (рис. 76).

Синфазно питать кольцевую антенну и вибратор с соблю­дением требуемых соотношений токов весьма трудно. Однако модель антенны из вибратора и кольца подсказывает конст­рукцию в виде спирали.

Если спираль будет иметь такие размеры, при которых распределение тока в ней будет равномерным, то при соблюдении условия 2pR =, где R — радиус спирали, d — ее шаг, а l— длина волны, излучение ее в экваториальной пло­скости (плоскости, перпендикулярной ее оси) будет поляри­зованным по кругу.

При практическом осуществлении подобных антенн воз­никают трудности в получении равномерного распределения тока по спирали. Чтобы избежать их, спираль делают многозаходной из коротких проволочек. На рис.

77 приведены оптимальные размеры такой спиральной антенны, при соб­людении которых антенна обладает тороидальной характе­ристикой излучения (см. рис 8) с максимумами в направ­лениях, перпендикулярных ее оси.

Когда окружность спирали становится приблизительно равной длине рабочей волны, то излучение остается поляризованным по эллипсу и имеет максимум в направлении оси спирали.

Действительно, если выбрать радиус спирали таким обра­зом, чтобы в каждый момент времени области положитель­ных и отрицательных зарядов находились в противополож­ных точках диаметра витка спирали, то с течением времени заряды будут перемещаться вдоль спирали и электрическое поле, перпендикулярное оси спирали, будет вращаться, при­нимая круговую или близкую к ней поляризацию.

Если шаг спирали 8 (рис.78) выбран так, что излучения от отдельных элементов витков совпадают по фазе в беско­нечно далекой точке, лежащей на оси спирали, то макси­мальное ее излучение будет направлено вдоль оси.

Детальные экспериментальные исследования показывают, что подобные спиральные антенны с осевым излучением обладают хорошими диапазонными свойствами. На рис. 79 приведены экспериментально снятые диаграммы направлен­ности спиральной антенны, имеющей следующие размеры (в обозначениях, данных на рис.

78): D = 0,31l0; d = 0,24l0; S = 1,44l0, где l0 — средняя волна диапазона. Эта антенна обладает вполне удовлетворительными диаграммами при изменениях рабочей волны в пределах от 0,75 до 1,25l0.

Что же касается ее входного сопротивления, то результаты измере­ний показывают, что коэффициент бегущей волны (КБВ) в 125-омной линии изменяется в пределах от 0,7 до 0,97 в полосе частот ±25% от опти­мальной.

Приведенные выше размеры спирали не являются очень критичными, поэтому на практике можно встретиться со спи­ральными антеннами и других размеров. В 1953 г.

индийским ученым Чаттерджи были предложены спи­ральные антенны с переменным диаметром намотки. Такие антенны по­лучили название конических спиралей.

Достоинством конических спи­ральных антенн, является большая диапазонность, чем у цилиндриче­ских спиралей.

Коэффициент усиления спиральных антенн, работающих в режиме осевого излучения, может быть определен по сле­дующей приближенной формуле:

G = 15(43)

где L — длина одного витка спирали;

d — ее шаг;

п — число витков;

l — длина волны.

При работе спиральной антенны с линейно поляризован­ной антенной ее коэффициент усиления будет примерно в два раза меньше, чем это дается формулой (8), так как в ней коэффициент усиления определен по отношению к изотропному излуча­телю с круговой поляризацией.

Что касается углов раствора главного лепестка и входных сопротивлений антенн, то они могут быть оценены по сле­дующим формулам:

1) угол раствора лепестка между точками половинного значения мощности

F0 = q0 = 52о; (44)

2) ширина диаграммы между первыми нулями

υ0 =115о(45)

3) входное сопротивление

RА≈ 140Ом (46)

Для получения более высоких коэффициентов усиления применяют параллельное включение нескольких синфазно питаемых спиралей (рис. 80). Спиральные антенны исполь­зуются также в качестве элементов возбуждения других ти­пов антенн.

На очень коротких волнах для получения волн с круговой поляризацией вместо спиралей применяют рупоры специаль­ной конструкции, схематическое устройство одного из вари­антов которых показано на рис. 81.

Этот рупор возбуждается питающим волноводом 1 с основной магнитной волной Н10, но между рупором и волноводом выставлены плавный пере­ход 2, поворачивающий рупор на 45° относительно оси волновода, и фазирующая секция 3.

В результате поворота вол­новода на 45° волна, входящая в фазирующую секцию 3,разлагается на две взаимно-перпендикулярные составля­ющие.

Для получения круговой поляризации необходимо еще сдвинуть обе составляющие на 90° относительно друг друга. Эту задачу и выполняет фазирующая секция 3, помещенная между плавным переходом 2и рупором 4.

Существует два основных типа фазирующих секций. В первом из них нужный сдвиг фаз обеспечивается за счет разности фазовых скоростей обеих составляющих волн Н10 и Н01, получающейся за счет различия поперечных разме­ров фазирующей секции, представляющей в этом случае волновод прямоугольного, но не квадратного сечения.

При другом способе в фазирующую секцию вставляется продольная диэлектрическая пластинка 5, которая конструи­руется так, чтобы она влияла лишь на фазовую скорость одной из волн.

Фазирующие секции второго типа могут быть прямоуголь­ными, квадратными или круглыми.

Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 3879;

Источник: https://poznayka.org/s87673t1.html

Поляризационные характеристики передающей антенны

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Поляризационные характеристики передающей антенны.

Поляризация передающей антенны определяется пополяризацииее поля излучения, как правило, по электрическому вектору, который, в общем случае, с течением времени изменяет как свою величину, так и направление в каждой точке пространства.

При изучении поляризации характеристик удобно ввести две плоскости – плоскость поляризации Π и картинную плоскость К.

Плоскость поляризации содержит в себе вектор и направление распространения в точку наблюдения М. Если вектор вращается вокруг направления распространения, то вместе с ним вращается и плоскость поляризации.

Поляризация называется линейной, если плоскость поляризации с течением времени не меняет своего положения в пространстве.

При этом различают: горизонтальную поляризацию – векторе параллелен поверхности земли; вертикальную поляризацию – плоскость поляризации перпендикулярна поверх, земли; наклонную поляризацию.

Поляризация называется, если плоскость поляризации вращается, делая один оборот за период ВЧ колебаний поля.

Картинная плоскость перпендикулярна направлению распространения и проходит через точку наблюдения – вектор находится в картинной плоскости. Здесь используется прямоугольную систему координат с началом наблюдения в точке наблюдения М – оси совмещены с ортами сферической системы координат в точке М.

Эллиптическая поляризация является наиболее общим случаем поляризации, когда конец электронного вектора описывает в картинной плоскости эллипс, вращаясь со средней угловой скоростью ω.

Поляризационные характеристики поля и, следственно, антенны полностью определяются следующими параметрами эллипса:

  • углом наклона γ большой оси эллипса к оси θ выбранной системы координат – угол наклона поляризационного эллипса;
  • коэффициент равномерности эллиптической поляризации:
  • направлением вращения электрического вектора: эллиптическая поляризация правого и левого вращения.

Поляризационная характеристика – это зависимость ЭДС в приемной антенне линейной поляризации, принимающей электромагнитной волны от рассматриваемой передающей антенны, от угла поворота Δ этой антенны в картинной плоскости.

Читайте также:  Программируемые логические контроллеры

Для каждого положения приемной антенны амплитуда наведенной ЭДС пропорциональна наибольшей величине проекции вращающегося электронного вектора на ось диполя.

Если для всех углов Δ найти эту наибольшую проекцию и изобразить ее в виде радиуса-вектора в полярной системе координат на картинной плоскости, то концы векторов дадут кривую, которая является поляризационной характеристикой.

В общем случае для каждого направления в пространстве θ, φбудет своя поляризационная характеристика. Например: вырожденный эллипс поляризации и поляризационная характеристика: для случая линейной наклонной поляризации, а так же, для круговой поляризации.

Направленные свойства антенн вращающейся поляризации характеризуют обычно парциальными ДН для взаимно перпендикулярных компонент. Эти парциальные ДН в нормированном виде записываются как для составляющей и для составляющей .

Так же вводится понятие полной амплитуды волны:

которая связана с угловой плотностью мощности соотношением:

Мы рассматривали поляризационные характеристики антенны с неизменяемымиво времени параметрами при излучении ею монохроматических волн. Поле такой антенны называется полностью поляризованным.

Если преднамеренно или случайно изменяются во времени величины и γ , но вектор совершает вращательное движение с некоторой средней частотой ω, то поле называется частично поляризованным.

Если же положение самого вектора для каждого момента времени является случайным, то поле является неполяризованным (деполяризованным). Характерным примером неполяризованного электромагнитного поля является поле, излучаемое нагретыми телами.

Диапазон рабочих частот антенны – интервал от до в котором все параметры антенны не выходят из заданных пределов. Очевидно, этот диапазон: будет определятся тем параметром, который быстрее других выходит из заданных пределов при изменении частоты, чаще всего это входное сопротивление (коэффициент согласования).

При /≤1,7–2,0 обычно говорят о полосе рабочих частот антенны . Ширину полосы рабочих частот определяют в единицах частоты или в процентах к средней частоте диапазона.

При- узкополосная (резонансная) антенна

>10% – широкополосная

>100% – широкодиапазонная и ее свойства характеризуют коэффициентом перекрытия диапазона

Теорема подобия: антенна, работающая при частоте колебаний не изменит свои параметры, если при новой частоте колебаний ее геометрические размеры будут уменьшены в nраз (), электрическая проводимость будет увеличена в n раз(), а электрическая и магнитная проницаемости материалов и среды останутся без изменения. Величина n – коэффициент масштабного пересчета или коэффициент подобия антенн.

На основании этой теоремы производится моделирование при разработке и исследований, антенн. Строится модель антенны уменьшенная в n – раз и производится измерение ДН, КНД, входное сопротивления и т.п. на частоте в n раз большей рабочей частоты натуральной антенны, при соблюдении всех прочих условий.

Источник: https://works.doklad.ru/view/cfL8GHwOiFw.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Антенна круговой поляризации может, конечно, применяться и для приема линейно поляризованных волн, так же как и линейно поляризованная антенна для приема волн круговой поляризации.  [1]

Описываетсяантенна круговой поляризации, делающая реальной такую широкодиапозонность, которая несколько лет назад считалась недостижимой.  [2]

Показано, чтоантенна круговой поляризации не принимает отраженную от хорошо проводящей плоской поверхности энергию, если облучает эту поверхность та же антенна. Указаны условия, при которых можно получить всенаправленную2) диаграмму круговой поляризации.  [3]

Имеются определенные типыантенн круговой поляризации, создающие в разных направлениях правую и левую круговую поляризацию одновременно.

В момент / поле в двух точках на оси z по разные стороны и на одинаковом расстоянии от антенны будет вертикальным; горизонтальная компонента при этом равна нулю. Через четверть периода поле становится горизонтальным.

Поле, распространяющееся вдоль положительного направления оси z, вращается по часовой стрелке во времени и против часовой стрелки в пространстве. Поле, бегущее вдоль отрицательного направления оси г, вращается против часовой стрелки во времени и по часовой стрелке в пространстве.

Это означает, что при повороте турникетной антенны на 180 вокруг оси, перпендикулярной к направлению распространения, мощность, принимаемая неподвижной антенной круговой поляризации, будет изменяться от максимума до нуля.  [4]

В работе [ 2J описанапростая антенна круговой поляризации, диаграмма направленности которой подобна диаграмме направленности диполя.  [5]

Волна круговой поляризации падает наантенну круговой поляризации.  [6]

Максимальная разница в коэффициентах усиления двухантенн круговой поляризации составляет 0 3 дб.  [7]

Целью настоящей работы является исследование некоторых аспектов теорииантенн круговой поляризации, а также антенн эллиптической поляризации. Если выбрать систему координат так, как показано на фиг.  [8]

В данной работе приведены некоторые технические данные по конструкцииантенн круговой поляризации, а также результаты испытаний, проведенных с этими антеннами.  [9]

В качестве примера отметим, что передача между двумяантеннами круговой поляризации максимальна когда обе антенны поляризованы в одном направлении и при указанных выше условиях соответствуют одной и той же точке на сфере.  [10]

С помощью диаграмм направленности испытуемой антенны, полученных путем раздельного приема двумяантеннами круговой поляризации, можно легко подсчитать не только осевой коэффициент, но и интенсивность излучения как функцию направления.

Однако, как правило, значительно удобнее проводить измерения с антенной линейной поляризации, чем с двумя антеннами круговой поляризации разного направления вращения.

Кроме того, как будет показано ниже, измерения осевого коэффициента с помощью антенны линейной поляризации более точны, чем с помощью двух антенн круговой поляризации.  [11]

В следующих разделах в общих чертах описываются два метода измерений поляризационных характеристик: метод, основанный на использовании вращающейся антенны линейной поляризации, и метод с использованием двухантенн круговой поляризации.  [12]

Сделанные выводы не следует распространять на металлические рефлекторы, изготовленные из тонких параллельных проволок, поскольку эти рефлекторы отражают главным образом компоненту поля, параллельную проводам.

То обстоятельство, чтоантенна круговой поляризации не принимает отраженного от металлического тела сигнала, может быть использовано различным образом.

Например, полное сопротивление антенны круговой поляризации не меняется при использовании ее для облучения параболического зеркала.

Раньше значительные трудности встречались при согласовании облучателей со сплошными параболическими зеркалами, имеющими фокусное расстояние, равное нескольким длинам волн, даже в сравнительно узкой полосе частот, так как отраженная от параболического зеркала энергия частично попадала обратно в линию передачи.  [13]

В отличие от американских ИСЗ типа Noaa, непрерывно передающих метеоинформацию в режиме APT, передача метеокарт с китайских спутников FY-1 А 1 В осуществлялась, как правило, на восходящих витках в светлое время суток. Кроме того, при передаче сигналов в S-диапазоне частот используетсяантенна левой круговой поляризации, в отличие от традиционно используемой поляризации с правосторонним вращением.  [14]

С помощью диаграмм направленности испытуемой антенны, полученных путем раздельного приема двумя антеннами круговой поляризации, можно легко подсчитать не только осевой коэффициент, но и интенсивность излучения как функцию направления.

Однако, как правило, значительно удобнее проводить измерения с антенной линейной поляризации, чем с двумяантеннами круговой поляризации разного направления вращения.

Кроме того, как будет показано ниже, измерения осевого коэффициента с помощью антенны линейной поляризации более точны, чем с помощью двух антенн круговой поляризации.  [15]

Страницы:      1    2

Источник: http://www.ngpedia.ru/id58928p1.html

Синфазная антенная решетка с круговой поляризацией

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к мобильной радиосвязи сотовой структуры. Технический результат – улучшение равномерности распределения токов и расширение рабочей полосы частот.

Синфазная антенная решетка с круговой поляризацией содержит, по меньшей мере, три идентичных антенных элемента, каждый из которых включает расположенные в одной плоскости две петли прямоугольной формы с разрывом каждая, разрывы включены в петли антенного элемента симметрично относительно точки геометрического центра антенного элемента вблизи точек его питания, расположенных в серединах смежных сторон прямоугольных петель, причем положение включения разрывов петель антенных элементов относительно точек питания антенного элемента определяет направление вращения круговой поляризации. Длина сторон прямоугольных петель антенных элементов выбрана в пределах 0.2λ…0.24λ, где λ – средняя длина волны рабочего диапазона, к концу проводника каждой петли антенного элемента, противоположному точке его питания, подключен перпендикулярный смежным сторонам прямоугольных петель антенного элемента отрезок проводника длиной в пределах 0.01λ…0.04λ, изменением длины которого корректируется входное сопротивление антенного элемента, при этом периметр петли антенного элемента выбран в пределах (0.9…1)λ, что при наличии разрыва приведет к образованию в петле антенного элемента бегущей волны распределения тока, обеспечивающего формирование круговой поляризации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Читайте также:  Мониторинг электроэнергии на labview

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах в качестве направленной антенны круговой поляризации и, в частности, в системах мобильной радиосвязи сотовой структуры.

Системы мобильной радиосвязи, развертываемые в УВЧ диапазоне радиочастот в виде сетей сотовой структуры, наиболее часто используют в составе антенно-фидерных устройств направленные панельные антенны, формирующие диаграмму направленности (ДН) с параметрами, которые выбираются исходя из требуемой зоны покрытия.

Наиболее часто в сетях мобильной радиосвязи сотовой структуры используются антенны с линейной вертикальной или наклонной поляризацией, формирующие узкую ДН в вертикальной плоскости и широкую ДН в горизонтальной плоскости.

Типовые значения ширины ДН антенн в горизонтальной плоскости, используемые в сетях мобильной радиосвязи сотовой структуры, составляют 65° и 90°. Данные антенны, традиционно используемые в составе оборудования базовых станций сети мобильной радиосвязи, имеют либо линейную вертикальную поляризацию, либо линейную +45° или -45° наклонную поляризацию.

При этом антенна абонентского терминала, как правило, является ненаправленной и имеет также линейную поляризацию, ориентация которой в общем случае является произвольной, что приводит к возможности возникновения поляризационной несогласованности с антеннами БС и ослаблению принимаемых БС и АС сигналов.

Величина данного ослабления статистически составляет более 5 дБ для 38% возможных положений абонентского терминала, более 10 дБ для 21% и более 15 дБ для 12%, что в условиях подвижности абонента и изменения взаимного пространственного положения будет означать существенное снижение качества предоставляемых услуг, вплоть до полного пропадания связи.

Проблема поляризационной несогласованности особенно актуальна для БС, использующих антенны с линейной вертикальной поляризацией, поэтому для повышения качества принимаемого сигнала на БС применяются, в основном, сдвоенные кроссполяризованные антенны с линейной +45° или -45° наклонной поляризацией.

При этом передача сигнала БС осуществляется одной из антенн и имеет наклонную поляризацию, поэтому проблема ослабления за счет поляризационной несогласованности сигнала принимаемого АС остается, и обеспечение требуемого качества достигается увеличением мощности передатчиков БС.

Примером сети радиосвязи сотовой структуры, в которой может быть достигнуто улучшение качества связи за счет применения антенны с круговой поляризацией, могут быть сети подвижной радиосвязи, развертываемые с использованием перспективных радиотехнологий IMT-2000/UMTS, LTE и NG1, известной в мире под брендом технологии подвижной радиосвязи беспроводного широкополосного доступа McWiLL и др.

Проблема ослабления за счет поляризационной несогласованности сигналов, принимаемых как БС, так и АС, может быть решена за счет использования на БС сети мобильной радиосвязи сотовой структуры антенн с круговой поляризацией.

Недавние исследования, проводимые применительно к сетям радиосвязи, развертываемым в УВЧ диапазоне радиочастот, показали существенный прирост улучшения качества радиосвязи от использования антенн с круговой поляризацией применительно к подвижным абонентам.

Полученные в [1, 2] результаты свидетельствуют о численной величине энергетического выигрыша при использовании антенны с круговой поляризацией, составившей в среднем 5-7 дБ по сравнению с антенной с линейной поляризацией.

Именно на такую величину потребуется увеличить мощность передатчика для создания эквивалентного качества связи.

Таким образом, решение задачи повышения качества связи применительно к существующим и перспективным системам радиосвязи сотовой структуры, в сущности, сводится к модернизации антенн базовых станций, заключающейся в создании новой структуры и конструктивного исполнения апертурной антенны, которая обеспечивала бы формирование круговой поляризации и реализацию максимально возможного для этой антенны коэффициента использования поверхности (КИП) при минимальных размерах излучающей апертуры и за счет этого ослабление влияния поляризационной несогласованности излучаемого сигнала с приемной антенной и повышение качества связи.

В изобретении решается задача улучшения технико-экономических характеристик апертурных антенн поперечного излучения с круговой поляризацией излучаемого поля, используемых, в частности, в системах мобильной радиосвязи сотовой структуры.

Петлевые антенны, к числу которых относятся круглые, квадратные, треугольные, прямоугольные, ромбические и рамочные, как правило, используются в качестве линейно поляризованных антенн.

В последние годы было установлено, что петлевая антенна может формировать также круговую поляризацию, если в каждой из петель ввести разрыв [3].

Предпосылкой для формирования круговой поляризации является наличии бегущей волны распределения токов, возбуждаемых вдоль петли.

Известна антенна с круговой поляризацией типа «двойная ромбическая петлевая антенна» [3], представляющая собой проволочную антенну, состоящую из двух ромбовидных петель одинакового размера, расположенных над сплошным экраном. Каждая из петель имеет по одному разрыву, которые расположены симметрично по отношению к точке питания.

Изменение периметра, угла при вершине ромба и положение разрыва петли позволяет достичь ширины полосы частот по уровню коэффициента эллиптичности 2 дБ около 20% от величины центральной частоты, а направление круговой поляризации может быть изменено с левой на правую и наоборот изменением места разрыва.

Недостатком антенны является небольшой коэффициент направленного действия (КНД), определяемый малой эффективной площадью излучателя, а также большие габаритные размеры, ограничивающие возможность использования данной антенны в качестве элемента синфазной антенной решетки, формирующей секторную диаграмму направленности, при шаге установки антенных элементов, равном половине средней длины волны рабочего диапазона.

Известен также способ возбуждения и настройки синфазной антенной решетки, предполагающий возбуждение излучателей линейной решетки напряжением в пучностях стоячей волны, формируемой в двухпроводной линии, присоединенной к излучателям решетки, путем закорачивания ее проводников с двух концов на расстояниях от точек возбуждения крайних излучателей решетки, удовлетворяющих условию параллельного резонанса в контуре, эквивалентном закороченному отрезку двухпроводной линии. При этом период следования прерываний прохождению токов в смежные пары ромбовидных элементов и период следования возбуждений излучателей решетки напряжением выбирают равным средней длине волны возбуждаемых в двухпроводной линии колебаний, выполняют резонансную настройку крайних излучателей решетки, при которой осуществляют согласование антенны с питающим фидером и синфазное возбуждение излучателей решетки, выравнивают амплитуды токов в проводниках излучателей решетки, симметрируют токи в проводниках двухпроводной линии относительно возникших на ее концах точек нулевого потенциала [4].

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, – создание синфазной антенной решетки с круговой поляризацией с единственной точкой подключения питающего фидера, а также увеличение коэффициента использования поверхности излучающей апертуры синфазной антенной решетки из антенных элементов, выполненных в виде расположенных в одной плоскости двух петель прямоугольной формы с разрывами. Дополнительный технический результат, который может быть получен при выполнении синфазной антенной решетки из упомянутых антенных элементов, – расширение рабочей полосы частот, упрощение конструкции и уменьшение массогабаритных характеристик антенны.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известной антенне, выполненной в виде двух ромбовидных петель одинакового размера с симметрично расположенными разрывами, предполагается изменить форму петель на прямоугольную с величиной стороны прямоугольника в пределах 0.2λ…0.

24λ, где λ – средняя длина волны рабочего диапазона, при этом обе петли расположены в одной плоскости и сближены на величину в пределах 0.01λ…0.

08λ сторонами прямоугольников, на которых располагаются разрывы петель, что позволяет уменьшить продольный размер антенны до величины, необходимой для возможности ее использования в качестве элемента синфазной антенной решетки при шаге установки антенных элементов, равном половине средней длины волны, что обеспечит максимальное использование апертуры и как следствие максимальный коэффициент направленного действия при формировании диаграммы направленности секторного типа. К концу проводника каждой петли антенного элемента, противоположному точке его питания, подключен перпендикулярный смежным сторонам прямоугольных петель антенного элемента отрезок проводника длиной в пределах 0.01λ…0.04λ, изменением длины которого корректируется входное сопротивление антенного элемента. В антенную решетку введена двухпроводная линия, выполненная из двух трубок диаметром 2r, параллельных друг другу и продольной оси решетки, находящихся на расстоянии s

Читайте также:  Как электричество приходит в наш дом?

Источник: http://bankpatentov.ru/node/595166

Особенности приема сигналов с круговой поляризацией

Теле-Спутник №8
Август 1999

При приеме сигналов “старых” спутников “Галс”, TDF-2 и Hot Bird на одну подвижную антенну деполяризатор был не нужен. Во-первых, сигнал “Галсов” намного мощнее сигнала спутников Hot Bird и, даже с потерями 3 дБ, принимался не хуже.

Во-вторых, несущие частоты транспондеров “Галсов” и TDF-2 разнесены довольно далеко, не менее чем на 36 МГц (11767 LZ и 11803 RZ). Это больше, чем ширина полосы пропускания приемника (27 МГц), поэтому даже при одновременном приеме сигналов в обеих поляризациях без развязки они не перекрывались по частоте. Эта особенность позиции 360 в.д.

успешно использовалась при коллективном приеме — для одновременного приема сигналов с правой и левой поляризацией использовалась антенна с запасом усиления 3 дБ (диаметр примерно в 1,5 раза больше минимально необходимого) и штатный конвертор НТВ-Плюс, из которого намеренно удалялся деполяризатор.

Отпадала необходимость использовать спаренные конверторы, разделители поляризаций, мультисвитчинги и т.д.

Транспондеры спутника BONUM-1 расположены “вплотную”. Центральные частоты транспондеров с разной поляризацией разнесены всего на 19 МГц.

При приеме сигнала, например, с правой круговой поляризацией часть мощности сигнала соседнего по частоте транспондера с левой круговой поляризацией попадет в полосу пропускания приемника.

Такой сигнал не является полезным сигналом, следовательно, его можно рассматривать как шум. Увеличение диаметра антенны в данном случае не улучшает качество приема, так как уровень шума растет пропорционально уровню сигнала.

У волны с круговой поляризацией вектор электрического поля имеет постоянную величину, но изменяет направление (вращается), делая один оборот на 3600 за один период несущей частоты.

Можно представить волну с круговой поляризацией как сумму двух линейно поляризованных волн, векторы Е’ и E” которых расположены ортогонально, а фаза колебаний отличается на p/2 (правая круговая поляризация) или на 3p/2 (левая круговая поляризация). На рис. 1 показан один период волны с круговой поляризацией.

Вектор E’ расположен вертикально, а вектор E” — горизонтально. Из рисунка видно, что суммарный вектор Eкр постоянно изменяет свое направление, делая полный оборот за один период. Теперь предположим, что сигнал с круговой поляризацией будет приниматься на переключаемый конвертор.

* Так как его штыри расположены ортогонально (под углом 900), можно расположить векторы составляющих E’ и E” параллельно “вертикальному” и “горизонтальному” штырям конвертора соответственно.

Нетрудно догадаться, что сигнал будет приниматься на оба штыря одинаково, составляющая E’ будет возбуждать штырь вертикальной поляризации, составляющая E” — штырь горизонтальной поляризации. Амплитуда каждого из векторов E’ и E” будет меньше амплитуды вектора Eкр в Ц2 раз, т. е. потери по мощности составят 3 дБ (мощность сигнала разделится поровну между двумя штырями).

Чтобы избежать потерь при приеме сигнала с круговой поляризацией, используются устройства — деполяризаторы. Наиболее простой деполяризатор — диэлектрический. Он представляет собой секцию круглого волновода с диэлектрической пластиной внутри (рис. 2). Допустим, что в таком волноводе распространяется волна с круговой поляризацией.

Разложим ее на две составляющих, направив вектор E’ параллельно пластине деполяризатора, а вектор E” — перпендикулярно ей. Фазовая скорость составляющей, вектор E’ которой направлен параллельно пластине, не изменится и останется равной скорости распространения волны в волноводе Св.

Скорость же волны, вектор E” которой перпендикулярен пластине, будет больше или меньше скорости Св, это зависит от размеров волновода, толщины и диэлектрической проницаемости материала пластины. Соответственно длина волны будет больше или меньше, чем длина волны в свободном пространстве.

Необходимо задержать или ускорить составляющую E” таким образом, чтобы к концу секции деполяризатора обе составляющих E’ и E” отличались по фазе на 0 или на p. В этом случае на выходе деполяризатора они окажутся в фазе или в противофазе, и суммарный вектор будет иметь постоянное направление (450 по отношению к каждой составляющей, см. рис. 2).

Таким образом, длина пластины подбирается с таким расчетом, чтобы задержка составляющей E” составляла p/2, т. е. количество длин волн составляющих E’ и E”, укладывающихся на длине пластины L, должно отличаться на l/4. В конверторе Cambridge AE37 (штатный конвертор НТВ-Плюс) используется пластина из полистирола толщиной 1 мм и длиной 46 мм.

Пластина располагается в волноводе таким образом, чтобы угол между плоскостью пластины и плоскостью, в которой расположен “вертикальный” штырь конвертора, составлял 450. При таком расположении пластины деполяризатор преобразует волну с правой круговой поляризацией в волну с линейной вертикальной поляризацией, а волну с левой круговой — в волну с линейной горизонтальной.

Нетрудно убедиться, что деполяризатор — обратимое устройство. Если на входе секции деполяризатора присутствует линейно поляризованная волна, вектор Eл которой расположен под углом 450 к диэлектрической пластине, то на выходе секции волна приобретает круговую поляризацию.

Как принимается сигнал с круговой поляризацией на переключаемый конвертор с двумя штырями, уже рассматривалось выше.

Таким образом, если линейно поляризованный сигнал (например, со спутников Hot Bird) принимать на конвертор с деполяризатором, потери по мощности составят не менее 3 дБ, и сигналы обеих поляризаций (и вертикальной и горизонтальной) будут приниматься одинаково на оба штыря, мешая приему друг друга.

Заметим, что если диэлектрическую пластину расположить параллельно или перпендикулярно направлению вектора Е линейно поляризованной волны, она будет вносить минимальное затухание, не изменяя при этом направление поляризации.

Значит, деполяризатор можно “отключить” на время приема спутника с линейной поляризацией, установив пластину параллельно штырю вертикальной поляризации (или перпендикулярно ему). Это можно сделать с помощью комбинации устройств “диэлектрический деполяризатор + механический или магнитный поляризатор”.

При первоначальной настройке пластина деполяризатора устанавливается по направлению вектора Е вертикально поляризованной волны. Для приема сигналов с линейной поляризацией механическим поляризатором приемный штырь разворачивается параллельно или перпендикулярно пластине.

Для приема сигналов с круговой поляризацией штырь устанавливается таким образом, чтобы угол между ним и плоскостью пластины составлял 450 в ту или иную сторону.

Если используется магнитный поляризатор, штырь конвертора остается неподвижным, а направление поляризации линейно поляризованной волны (прошедшей параллельно или перпендикулярно пластине деполяризатора или сформированной из волны с круговой поляризацией) приводится магнитным поляризатором в плоскость штыря.

Использование обоих этих устройств связано с некоторыми ограничениями.

  • Первое: для управления как магнитным, так и механическим поляризатором ресивер должен иметь соответствующий интерфейс. У цифровых ресиверов, за редкими исключениями (например, PRAXIS DVB9800 ADP), такого интерфейса нет. Для управления магнитным поляризатором в упрощенном варианте можно использовать выход ресивера 0/12 В с некоторыми доработками.
  • Второе: и тот и другой поляризаторы рассчитаны на работу с конверторами без переключения поляризации (с прямоугольным фланцем). Как правило, если такой конвертор двухдиапазонный, то гетеродины верхнего и нижнего диапазона переключаются напряжением питания 13/18 В. У большинства цифровых ресиверов этот управляющий сигнал используется только для переключения поляризации. Это обстоятельство сильно усложняет программирование ресивера.
  • Третье: оба эти устройства вносят собственные потери от 0,2 до 0,5 дБ, уменьшая добротность приемной установки в целом.

В большинстве случаев выгоднее использовать для приема спутников в позиции 360 в.д. отдельную антенну или отдельный конвертор. Все без исключения цифровые ресиверы поддерживают протокол DiSEqC, поэтому проблем с коммутацией антенн не возникнет.

Источник: http://perkis.narod.ru/Tv_technolog/sputnik/KRUGOV-POLAR/KRUGOV-POLAR.htm

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector