A doua parte a articolului este dedicată modalităților de a vedea ce se află dincolo de orizont.
După ce am citit comentariile către, am decis să vorbesc mai detaliat despre comunicațiile VLF și radarele bazate pe principiile „skybeam-ului”, despre radarele care funcționează pe principiile „earth beam” vor fi în articolul următor, dacă veți spune apoi spune-o secvenţial.
Radaruri peste orizont, o încercare a unui inginer de a explica complexul într-un mod simplu. (partea a doua) „ciocănitoare rusă”, „Zeus” și „Antey”.
ÎN LOC DE PREFAȚĂ
În prima parte a articolului, am spus noțiunile de bază necesare înțelegerii. Prin urmare, dacă dintr-o dată ceva a devenit de neînțeles, citește-l, învață ceva nou sau împrospătează ceea ce ai uitat. În această parte, am decis să trec de la teorie la specific și să conduc povestea pe baza unor mostre reale. De exemplu, pentru a evita umplerea, dezinformarea și incitarea la fars ale analiștilor de canapea, voi folosi sisteme care au fost puse în funcțiune de mult timp și nu sunt secrete. Întrucât aceasta nu este specializarea mea, povestesc ce am învățat când eram student de la profesori, la subiectul „Fundamentul navigației radar și radio”, și ce am dezgropat din diverse surse de pe web. Tovarășii sunt cunoscători în acest subiect, dacă găsiți o inexactitate, critica constructivă este întotdeauna binevenită.
„RUSSIAN DYATEL” alias „ARC”
„DUGA” este primul radar peste orizont din Uniune (a nu se confunda cu peste orizont) conceput pentru a detecta lansările de rachete balistice. Sunt cunoscute trei stații din această serie: Instalația experimentală „DUGA-N” lângă Nikolaev, „DUGA-1” în satul Cernobîl-2, „DUGA-2” în satul Bolshaya Kartel lângă Komsomolsk-on-Amur. Pe acest moment toate cele trei stații au fost scoase din funcțiune echipamentul lor electronic a fost demontat, de asemenea, demontat rețele de antene cu excepţia staţiei situate la Cernobîl. Câmpul de antenă al stației „DUGA” este una dintre cele mai vizibile structuri din zona de excludere după construcția propriei centrale nucleare de la Cernobîl.
Câmp de antenă „DUGI” în Cernobîl, deși arată mai mult ca un zid)
Stația a funcționat în domeniul HF la frecvențe de 5-28 MHz. Vă rugăm să rețineți că fotografia arată, aproximativ, doi pereți. Deoarece era imposibil să se creeze o antenă suficient de largă, s-a decis împărțirea domeniului de operare în două antene, fiecare proiectată pentru propria sa bandă de frecvență. Antenele în sine nu sunt o antenă solidă, ci constau din multe antene relativ mici. Acest design se numește antenă Phased Array (PAR). În fotografia de mai jos, există un segment al unui astfel de FARU:
Așa arată un segment al FAURILOR „DUGI”, fără structuri de susținere.
Dispunerea elementelor individuale pe structura de susținere
Câteva cuvinte despre ce este PAR. Unii m-au rugat să descriu ce este și cum funcționează, mă gândeam deja să încep, dar am ajuns la concluzia că va trebui să fac asta sub forma unui articol separat, pentru că trebuia să spun o grămadă de teorie. pentru înțelegere, așa că va exista un articol despre PAR în viitor. Și dacă pe scurt: PAR vă permite să primiți unde radio care vin către el dintr-o anumită direcție și să filtrați tot ce vine din alte direcții și puteți schimba direcția de recepție fără a schimba poziția PAR în spațiu. Interesant este că aceste două antene, din imaginile de sus, primesc, adică nu au putut transmite (radia) nimic în spațiu. Există o părere eronată că complexul KRUG din apropiere a fost emițătorul „DUGA”, nu este așa. VNZ „KRUG” (a nu se confunda cu SAM KRUG) a fost destinat altor scopuri, deși a funcționat în tandem cu „ARC”, acesta va fi discutat mai jos. Emițătorul de arc a fost situat la 60 km de Cernobîl-2, lângă orașul Lyubech (regiunea Cernihiv). Din păcate nu am putut găsi unul fotografie autentică a acestui obiect, există doar o descriere verbală: „Antenele de transmisie au fost construite tot pe principiul unei rețele de antene în faze și erau mai mici și mai joase, înălțimea lor era de 85 de metri.”. Dacă cineva are dintr-o dată fotografii ale acestei structuri, îi voi fi foarte recunoscător. Sistemul de recepție DUGA ZRLS a consumat aproximativ 10 MW, nu pot spune cât a consumat emițătorul deoarece numerele sunt foarte diferite în surse diferite, de la mână pot spune că puterea unui impuls a fost de cel puțin 160 MW. Vreau să vă atrag atenția că emițătorul era pulsat, tocmai aceste pulsuri pe care americanii le-au auzit în aer care au dat numele stației „ciocănitoare”. Utilizarea impulsurilor este necesară pentru ca cu ajutorul lor să se poată obține o putere radiată mai mare decât consumul constant de energie al emițătorului. Acest lucru se realizează prin acumularea de energie în perioada dintre impulsuri și emiterea acestei energii sub forma unui impuls de scurtă durată. De obicei, timpul dintre impulsuri este de cel puțin zece ori mai mare decât timpul pulsului în sine. Acest consum de energie colosal explică construcția stației în apropiere relativ apropiată de centrala nucleară - sursa de energie. Așa suna de altfel „ciocănitoarea rusă” la radioul american. În ceea ce privește capacitățile „DUGA”, stațiile de acest tip au putut detecta doar o lansare masivă de rachete, în timpul căreia se formează un număr mare de torțe de gaz ionizat din motoarele de rachete. Am gasit aceasta poza cu sectoarele de vizualizare a trei statii de tip "DUGA":
Această imagine este corectă parțial deoarece arată doar direcțiile de vizualizare, iar sectoarele de vizualizare în sine sunt indicate incorect. In functie de starea ionosferei, unghiul de vizualizare era aproximativ egal cu 50-75 de grade, desi in poza este prezentat la maxim 30 de grade. Raza de vizualizare, din nou, depindea de starea ionosferei și era de cel puțin 3 mii de km și, în cel mai bun caz, lansările puteau fi văzute mult dincolo de ecuator. Din care s-a putut concluziona că stațiile au scanat întreg teritoriul Americii de Nord, Arctica și părțile de nord ale oceanelor Atlantic și Pacific, într-un cuvânt, aproape toate zonele posibile de lansare de rachete balistice.
VNZ „CERCUL”
Pentru funcţionare corectă ZRLS și determinând calea optimă a fasciculului de sondare, este necesar să existe date exacte despre starea ionosferei. Pentru a obține aceste date, a fost proiectată stația de sondare oblică cu retur (VIS) a ionosferei „KRUG”. Stația era formată din două inele de antene asemănătoare PAR „DUGI” situate doar pe verticală, în total erau 240 de antene de 12 metri înălțime fiecare, iar o antenă stătea pe o clădire cu un etaj în centrul cercurilor.
VNZ „CERCUL”
Spre deosebire de „DUGI”, receptorul și emițătorul sunt în același loc. Sarcina acestui complex a fost să determine în mod constant lungimile de undă care se propagă în atmosferă cu cea mai mică atenuare, domeniul de propagare a acestora și unghiurile la care undele sunt reflectate din ionosferă. Pe baza acestor parametri, a fost calculată calea fasciculului către țintă și înapoi, iar matricea fază de recepție a fost ajustată în așa fel încât să primească doar propriul semnal reflectat. În termeni simpli, a fost calculat unghiul de sosire a semnalului reflectat și a fost creată sensibilitatea maximă a PAR în această direcție.
ZRLS MODERN „DON-2N” „DARYAL”, „VOLGA”, „VORONEZH”
Aceste stații sunt încă în serviciu de luptă (cu excepția Daryal), există foarte puține informații de încredere despre ele, așa că le voi exprima capacitățile superficial. Spre deosebire de „DUGA”, aceste stații pot detecta lansări individuale de rachete și chiar pot detecta rachetele de croazieră care zboară la cele super mici. În general, designul nu s-a schimbat, acestea sunt aceleași FAURI care servesc pentru recepția și transmiterea semnalelor. Semnalele folosite s-au schimbat, sunt același puls, dar acum sunt distribuite uniform pe banda de frecvență de funcționare, in termeni simpli acesta nu mai este sunetul unei ciocănitoare, ci un zgomot uniform care este greu de distins de alte zgomote fără a cunoaște structura originală a semnalului. S-au schimbat și frecvențele, dacă arcul a funcționat în domeniul HF, atunci „Daryal” poate funcționa în HF, VHF și UHF. Țintele pot fi determinate acum nu numai de evacuarea gazelor, ci și de carcasa țintei în sine, am vorbit deja despre principiile detectării țintelor pe fundalul pământului într-un articol anterior.
COMUNICARE RADIO PE TERMEN LUNG
În ultimul articol, am vorbit pe scurt despre undele kilometrice. Poate că în viitor voi scrie un articol despre aceste tipuri de comunicații, dar acum voi vorbi pe scurt despre exemplele a două transmițătoare ZEUS și al 43-lea centru de comunicații al Marinei Ruse. Titlul SDV este pur simbolic, deoarece aceste lungimi nu se încadrează în clasificările general acceptate, iar sistemele care le folosesc sunt rare. Zeus folosește valuri cu o lungime de 3656 km și o frecvență de 82 herți. Pentru radiații, se folosește un sistem special de antenă. Se găsește o bucată de pământ cu cea mai scăzută conductivitate specifică posibilă, doi electrozi sunt bătuți în ea la o distanță de 60 km până la o adâncime de 2-3 km. Pentru radiații, electrozilor se aplică o tensiune de înaltă tensiune cu o frecvență dată (82 Hz), deoarece rezistența rocii pământului este extrem de mare între electrozi, curentul electric trebuie să treacă prin straturile mai adânci ale pământului, transformându-le astfel într-o antenă imensă. În timpul funcționării, Zeus consumă 30 MW, dar puterea radiată nu este mai mare de 5 wați. Cu toate acestea, acești 5 wați sunt complet suficienti pentru ca semnalul să treacă complet prin întregul glob, opera lui „Zeus” este înregistrată chiar și în Antarctica, deși este situată pe Peninsula Kola. Dacă respectați vechile norme sovietice, „Zeus” funcționează în intervalul ELF (frecvențe extrem de joase). Particularitatea acestui tip de comunicare este că este unidirecțională, astfel încât scopul său este de a transmite semnale scurte condiționate, la auzul acestora, submarinele plutesc la o adâncime mică pentru a comunica cu centrul de comandă sau pentru a elibera un far. Interesant este că „Zeus” a rămas secret până în anii 1990, când oamenii de știință de la Universitatea Stanford (California) au publicat o serie de afirmații interesante cu privire la cercetarea în domeniul ingineriei radio și al transmisiei radio. Americanii au fost martorii unui fenomen neobișnuit - echipamentele radio științifice, situate pe toate continentele Pământului, în mod regulat, în același timp, captează semnale repetitive ciudate la o frecvență de 82 Hz. Viteza de transmisie pentru o sesiune este de trei caractere la fiecare 5-15 minute. Semnalele vin direct din scoarța terestră - cercetătorii au un sentiment mistic că planeta însăși le vorbește. Misticismul este lotul obscurantiştilor medievali, iar yankeii avansaţi au ghicit imediat că au de-a face cu un emiţător ELF incredibil situat undeva de cealaltă parte a Pământului. Unde? Este clar unde - în Rusia. Se pare că acei ruși nebuni au „scurtcircuitat” întreaga planetă, folosind-o pe post de antenă gigantică pentru a transmite mesaje criptate.
Al 43-lea centru de comunicații al Marinei Ruse reprezintă un tip ușor diferit de transmițător cu undă lungă (stația de radio Antey, RJH69). Stația este situată în apropierea orașului Vileyka, regiunea Minsk, Belarus, câmpul de antenă acoperă o suprafață de 6,5 kilometri pătrați. Este format din 15 catarge de 270 de metri înălțime și trei catarge de 305 de metri înălțime, elementele de câmp ale antenei sunt întinse între catarge, a căror greutate totală este de aproximativ 900 de tone. Câmpul de antenă este situat deasupra zonelor mlăștinoase ale pământului, ceea ce oferă condiții bune pentru emisia semnalului. Eu însumi eram în apropierea acestei stații și pot spune că doar cuvintele și imaginile nu pot transmite dimensiunea și senzațiile pe care acest hulk le evocă în realitate.
Așa arată câmpul antenei pe Google Maps, luminiști peste care sunt întinse elementele principale sunt vizibile clar.
Vedere de pe unul dintre catargele lui Antey
Puterea lui „Antey” nu este mai mică de 1 MW, spre deosebire de transmițătoarele ZRLS, nu este pulsată, adică în timpul funcționării emite acest mega wat sau mai mult, tot timpul. Nu se cunoaște rata exactă de transfer al informațiilor, dar dacă facem o analogie cu Goliath capturat de german, cel puțin 300 bps. Spre deosebire de „Zeus”, comunicarea este deja bidirecțională, submarinele folosesc fie antene de sârmă tractate de kilometri lungi pentru comunicare, fie geamanduri radio speciale care sunt eliberate de submarin de la mare adâncime. Pentru comunicare se folosește gama VLF, raza de comunicare acoperă toată emisfera nordică. Avantajele comunicării VLF sunt că este dificil ca macaraua să se blocheze cu interferențe și poate funcționa, de asemenea, în condițiile unei explozii nucleare și după aceasta, în timp ce sistemele cu frecvență mai înaltă nu pot stabili comunicarea din cauza interferenței în atmosferă după explozie. . Pe lângă comunicarea cu submarinele, Antey este folosit pentru recunoașterea radio și transmiterea de semnale de timp precise ale sistemului Beta.
ÎN LOC DE CUVĂ ULTĂ
Acesta nu este articolul final despre principiile privirii dincolo de orizont, vor fi mai multe, in acesta, la cererea cititorilor, m-am concentrat pe sisteme reale in loc de o teorie.. imi cer scuze si pentru intarzierea lansarii, nu sunt blogger sau rezident pe internet, am o meserie pe care o iubesc si care periodic ma "iubeste" foarte mult asa ca scriu articole intre ele ori. Sper că a fost interesant de citit, pentru că sunt încă în modul pen trial și încă nu m-am hotărât în ce stil să scriu. Critica constructivă este binevenită ca întotdeauna. Ei bine, mai ales pentru filologi, o anecdotă la final:
Profesor Matan despre filologi:
„... Scuipa în fața cuiva care spune că filologii sunt violete delicate cu ochi arzători!” Te implor! De fapt, sunt tipuri de bilă sumbre, gata să smulgă limba interlocutorului pentru expresii precum „plătește pentru apă”, „ziua mea de naștere”, „o gaură în haină” ...
Voce din spate:
Ce este în neregulă cu aceste fraze?
Profesorul, ajustându-și ochelarii:
- Și pe cadavrul tău, tinere, ar sărea și ei.
Invenția se referă la domeniul ingineriei radio, și anume la tehnologia antenei și poate fi utilizată ca sistem de antenă în bandă largă cu un model de radiație controlat atunci când se asigură comunicații radio cu unde de cer în benzile HF și VHF. Scopul invenției este dezvoltarea unui sistem de antenă care să asigure funcționarea emițătoarelor cu gamă largă cu o dimensiune standard, necesitând potrivire de înaltă calitate cu antena. O antenă phased array (PAR) constă din elemente plate identice, fiecare dintre acestea fiind formată dintr-o pereche de vibratoare coplanare ortogonale de lungime L cu brațe triunghiulare 1 (valoarea lui L este egală cu lungimea de undă minimă în domeniul de funcționare). Elementul central și asociat cu acesta prin scurtcircuit. conductori 2 elemente periferice alcătuiesc o pereche ortogonală de vibratoare de joasă frecvenţă. Toate elementele periferice, inclusiv cele care fac parte din vibratorul de joasă frecvență, formează PAR-ul intervalului de înaltă frecvență. Excitația sistemului de antenă este separată pentru vibratoarele orizontale (g-g") și (v-v"), dar este și posibilă combinarea acesteia pentru a implementa radiația polarizată circular. FARU asigură funcționarea în intervalul de 40 de ori la nivelul KBV nu mai puțin de 0,5. 6 bolnav.
Invenţia se referă la domeniul ingineriei radio, şi anume la tehnologia antenei şi, în special, poate fi utilizată ca sistem de antenă subteran sau transceiver rampant pentru operarea cu unde ionosferice în benzile HF şi VHF. Antene subterane și de suprafață cunoscute ale benzilor HF și VHF (Sosunov B.V. Filippov V.V. Fundamentele calculului antenelor subterane. L. VAS, 1990). Antenele analogice subterane cu mai multe secțiuni sunt realizate sub forma unui grup de vibratoare paralele izolate în fază. Pentru a crește câștigul, se folosesc mai multe astfel de grupuri, așezate unul după altul și etapizate corespunzător. Dezavantajele analogilor cunoscuți este o gamă restrânsă de frecvențe de operare prin acord, din cauza schimbărilor bruște ale impedanței de intrare, a unui sector limitat de scanare a fasciculului și a dimensiunilor mari. Pentru a asigura funcționarea în intervalul necesar și în direcțiile date, este necesar să existe mai multe dimensiuni standard. Cel mai apropiat ca esență tehnică de matricea de antene în fază (PAR) revendicată este binecunoscutul PAR SGDP 3.6 / 4 RA (Aizenberg G.Z. și alții. Antene cu undă scurtă. M. Radio și comunicații, 1985, pp. 271-274, Fig. 13.11.). Prototipul de antenă este format dintr-un grup de elemente plate (PE), realizate din conductori metalici. Fiecare PE este un radiator sub forma unui vibrator simetric din două brațe triunghiulare, ale căror capete exterioare sunt conectate la scurtcircuit. conductoare. Toate elementele sunt conectate printr-o cale de alimentare comună și formează o matrice în fază sau fază (în cazul includerii dispozitivelor de fazare în calea de alimentare). Elementele sunt dispuse coplanar în cadrul dreptunghiului limitând deschiderea PAR și suspendate vertical pe catargele PAR, datorită utilizării elementelor formate din emițători cu brațe triunghiulare, are o gamă largă de frecvență de operare și o mai bună potrivire. Cu toate acestea, prototipul are dezavantaje. Raportul de acoperire al intervalului de operare (raportul dintre frecvența maximă de operare și minim) al rețelei de antene SGDP 3.6 / 4 RA este 2.14, ceea ce este mult mai mic decât valoarea acestui parametru pentru transmițătoarele moderne și nu permite un singur standard. dimensiunea de care trebuie renunțată atunci când se asigură comunicarea diverse distante. Sectorul de control al fasciculului (DN) în plan orizontal, egal cu 60 o , limitează capacitățile acestei antene atunci când funcționează într-o rețea radio. În plus, antena are dimensiuni mari și securitate scăzută și, de asemenea, nu asigură funcționarea independentă cu polarizare verticală și orizontală sau o undă polarizată circular. Obiectivul invenției este crearea unei rețele de fază de bandă largă destinată utilizării ca antenă de suprafață sau subterană a benzilor HF și VHF, oferind control direcțional în întregul semi-spațiu superior, reducând în același timp dimensiunea suprafeței radiante. Sarcina este realizată prin faptul că, în PAA cunoscută care conține un grup de PE, fiecare dintre care include o pereche de emițători triunghiulari instalați coplanar în cadrul dreptunghiului care limitează deschiderea PAR și conectați la calea de alimentare, fiecare PE are o pereche suplimentară de emițători identici instalați coplanar și ortogonal față de primul. Toate SE sunt situate orizontal în mediul semiconductor sau pe suprafața acestuia. Capetele exterioare ale emițătorilor triunghiulari aparținând PE adiacente unul altuia, conectate electric. Capetele exterioare ale emițătorilor triunghiulari aparținând PE periferic sunt conectate de-a lungul perimetrului deschiderii PAR prin scurtcircuite suplimentare. conductoare. Capetele exterioare ale radiatoarelor triunghiulare, adiacente pe ambele părți la diagonalele majore Farurile sunt izolate electric, iar capetele exterioare ale emițătorilor triunghiulari rămași sunt conectate prin conductori în scurtcircuit. Calea de alimentare a canalului LF este conectată la vârfurile emițătoarelor triunghiulare ale PE, situate în centrul FARMului. Vârfurile emițătorilor triunghiulari ai PE-uri rămase sunt conectate la calea de alimentare a canalului RF. Emițătorii ortogonali din fiecare PE sunt alimentați independent, de exemplu. poate excita fie fiecare separat cu polarizare liniară, fie cu o deplasare de 90 o față de radiația polarizată circular. Cu o astfel de schemă de matrice fază, aceleași elemente sunt utilizate de două ori pentru funcționarea atât în benzile de frecvență joasă, cât și în cele înalte (cu un coeficient de suprapunere de 5,33 și, respectiv, 7,5) cu potrivire la nivelul IBC de cel puțin 0,5. În general, PAR-ul propus operează în intervalul cu o suprapunere de 40 de ori. În același timp, la frecvența de rezonanță, aria suprafeței sale radiante este de 1,6 ori mai mică decât cea a prototipului. în fig. 1 prezintă o vedere generală a FAURILOR; în fig. 2 element plat; în fig. 3 PE cu patru și trei șunturi; în fig. 4 sistem de alimentare; în fig. 5, 6 - rezultatele studiilor experimentale. PAR prezentat în Fig. 1 constă din N (de exemplu, se ia N 9) PE identic. Versiunea PE este prezentată în Fig. 2. Fiecare PE este format dintr-o pereche ortogonală de vibratoare plate g-g "și v-v" 2L 1 lungi cu brațe sub formă de triunghiuri echilaterale 1. Capetele adiacente ale emițătoarelor triunghiulare ale PE vecine sunt conectate electric ( m-m linii"). Capetele periferice ale emițătorilor triunghiulari PE sunt conectate prin conductori de scurtcircuit 2 (Fig. 3), cu excepția emițătoarelor triunghiulare adiacente pe ambele părți diagonalelor mari cc" și pp", adică acești emițători sunt izolat electric (Fig. 3). În această condiție, PE central al conductorilor de scurtcircuit nu este mai mic de m (Fig. 2). Capetele emițătorilor triunghiulari vv "și gg", situate pe marginile exterioare ale FARU, sunt conectate suplimentar prin conductori 3 (cu fiecare conductor 3, împreună cu doi conductori, formează un circuit închis, care poate fi umplut cu conductori suplimentari sau înlocuit cu o placă metalică solidă de aceeași formă). Fiecare PE are transversal și dimensiuni longitudinale 2L= min (unde min este lungimea de undă minimă în domeniul de operare), iar în ansamblu, PAR este un pătrat cu o latură 
. Sistemul de alimentare PAA prezentat în Fig. 4, constă din două grupuri identice de hrănire orizontală y-y" Și vertical in-in„Emițători PE. Fig. 1 prezintă un grup de alimentare de emițători orizontali. Acesta include un alimentator 4 al unui vibrator de joasă frecvență și (N-1) alimentatori a 5 vibratoare de înaltă frecvență. conductoarele 7 dintre aceste alimentatoare sunt conectate în același drum spre dreapta emițătoare triunghiulare Feederul 4 al elementului de joasă frecvență este conectat direct la transmițător (receptor) Feeders de 5 elemente de înaltă frecvență pentru a asigura fazarea antenei și interfața cu ieșirea emițătorului sunt conectate prin linii de întârziere controlate (ULZ) 8 și o putere divizor 9 (când se lucrează la recepție, dispozitivul de interfață este 1: 8). Dispozitivul propus funcționează după cum urmează. Când tensiunea de excitare este aplicată prin alimentatorul 4 punctele y-d„(pentru un vibrator vertical in-in”), curentul din punctele indicate curge de-a lungul umerilor în formă rombică formați din emițători triunghiulari 1 interconectați ai PE central și lateral, precum și din punctele E și E „prin conductorii 2 la punctele H și H" emițători triunghiulari ortogonali ai PE periferic, apoi de-a lungul lor în direcția transversală până la punctele K și K", din fiecare dintre acestea prin perechi de conductori 2 situate pe partea exterioară a PAA (sau plăci care le înlocuiesc) Pentru a opera PAA din gama HF, puterea transmițătorului din divizorul 9 este împărțită la 8 canale identice, în fiecare dintre acestea se creează schimbarea de fază necesară cu ajutorul LZ 8, iar apoi PE este excitat de-a lungul alimentatoarelor. 5. Când tensiunea de excitație este aplicată la intrarea unuia dintre vibratoarele (orizontale sau verticale) ale fiecărui PE, celălalt vibrator, împreună cu conductorii, formează un jumper .z care conectează capetele radiatorului excitat, ceea ce îmbunătățește potrivire în partea inferioară a gamei. Matricea fază propusă a fost realizată pe o machetă destinată funcționării în intervalul 1,5-60 MHz, realizată din tablă de oțel de 2 mm grosime. Dimensiunile modelului sunt 15 x 15 m 2 , solul uscat (=5, =0,001 S/m). Sistemul de alimentare al FAURILOR HF a fost realizat din cabluri coaxiale RK-75-9-12 cu lungimea de (140-0,1) m, excitarea elementelor de joasă frecvență a fost realizată prin cabluri RK-75-17-12 cu o lungime de (120-0,1) m. circuitul includea un transformator divizor de putere 1: 8 și o linie de întârziere controlată pe 8 canale pe 4 biți formată din segmente cablu coaxial cu izolație fluoroplastică de 0,66 m, 1,32 m, 2,64 m și 5,28 m lungime.A fost folosit ca emițător produsul Fakel-N1 (interval de frecvență de operare 1,5-60 MHz, putere de până la 4 kW). Pe parcursul cercetării, au fost măsurate impedanțele de intrare ale elementelor de joasă frecvență, ale elementelor de înaltă frecvență, separat și ca parte a matricei de fază, în funcție de care au fost calculate valorile CBV și astfel de radiații dinamice. modele la frecvențe diferite. Valorile KBV, element de joasă frecvență, un element separat de înaltă frecvență și matrice fază în ansamblu, prezentate în Fig. 5, confirmă calitatea înaltă a potrivirii pe întregul domeniu de operare. Modelele de radiații dinamice ale FAURILOR din părțile inferioare, mijlocii și superioare ale gamei sunt prezentate în Fig.6 (graficele a, b, c, respectiv). Linia continuă arată RP-urile calculate, crucile arată rezultatele măsurătorii. Se poate observa că, pe întregul interval, matricea fază asigură formarea unui maxim de radiație într-o direcție dată.
Revendicare
O rețea de antene în fază care conține un grup de elemente plate, fiecare dintre acestea incluzând o pereche de radiatoare triunghiulare instalate coplanar într-un dreptunghi care limitează deschiderea rețelei de antene în faze și conectate la o cale de alimentare, caracterizată prin aceea că elementele plate sunt situate orizontal în cadrul mediului semiconductor sau pe suprafața acestuia, în fiecare element plat este introdusă o a doua pereche de radiatoare identice, instalate coplanar și ortogonal față de primul, capetele exterioare ale radiatoarelor triunghiulare aparținând elementelor plate adiacente între ele fiind conectate electric. , iar capetele exterioare ale radiatoarelor triunghiulare aparținând elementelor plate periferice sunt conectate de-a lungul perimetrului rețelei de antene cu deschidere fază cu conductori suplimentari de scurtcircuit, iar capetele exterioare ale radiatoarelor triunghiulare, adiacente pe ambele părți cu diagonalele mari. ale rețelei de antene în fază, sunt izolate electric, iar capetele exterioare ale celor rămase radiatoarele triunghiulare sunt conectate prin conductori de scurtcircuit, în timp ce calea de alimentare a canalului de joasă frecvență este conectată la vârfurile radiatoarelor triunghiulare ale unui element plat situat în centrul rețelei de antene în faze și la vârfurile radiatoarelor triunghiulare. dintre elementele plate rămase sunt conectate la calea de alimentare canal de înaltă frecvență, iar radiatoarele triunghiulare ortogonale din fiecare element plat sunt alimentate independent.
Într-o publicație anterioară /1/, am arătat că în condițiile în care nu este posibilă ridicarea antenei la o înălțime considerabilă, antenele cu polarizare verticală având un unghi mic de radiație au un avantaj la realizarea comunicațiilor la distanță mare: dipol curbat vertical ( Fig. 1), Moxon vertical ( fig.2)Nu menționăm în mod deliberat aici verticalele cu un sistem de contragreutăți sau radiale, deoarece aceste antene sunt foarte incomode pentru plasarea în cabane de vară sau în condiții expediționare.
Moxonul vertical (Fig. 2), deși este o antenă direcțională bună cu unghi scăzut, încă nu are câștig în comparație cu „canale de undă” sau „pătrate” cu mai multe elemente. Prin urmare, în mod firesc, am avut dorința de a încerca o serie în faze de doi Moxon-uri verticale, similar cu cel folosit de radioamatorii americani într-o expediție în Jamaica (au numit-o „2x2”) / 2 /.
Simplitatea designului său și spațiul mic necesar pentru a-l găzdui fac ca sarcina să fie una ușor de îndeplinit. Experimentul a fost efectuat pe banda de 17 m (frecvența centrală 18.120 MHz), deoarece aveam deja un Moxon vertical pentru această bandă. Caracteristicile sale calculate (Fig. 3): câștig 4,42 dBi, lobul posterior suprimat cu mai mult de 20 dB, emisie maximă la un unghi de 17 grade, polarizare verticală aproape pură a emisiei. Și asta cu înălțimea marginii inferioare a antenei la doar 2 m deasupra pământului real.
Fiecare dintre antene va necesita un catarg dielectric de 8 - 10 m înălțime (sau o înălțime adecvată a copacului) și două (de preferință trei) distanțiere dielectrice de 2,2 m lungime (pot fi folosite șipci de lemn). Elemente - din orice fir de cupru, cu diametrul de 1-3 mm, gol sau izolat.
În experiment s-a folosit ca catarg un set de țevi din fibră de sticlă de la RQuad cu o înălțime totală de 10 m, iar ca distanțiere s-au folosit țevi de apă din plastic cu diametrul de 20 mm. Elemente - din sârmă „vol”. Baieti - din cordon de polipropilena de 3 mm. Rezultatul este un design prezentat în Fig.4.
Fig.3. Caracteristici estimate ale antenei Moxon verticale.
Firul este trecut prin găurile de lângă capetele distanțierilor și fixat de ele cu bandă electrică sau legături de plastic. Pentru a preveni îndoirea barelor sub greutatea antenei, capetele lor sunt întinse cu fir de pescuit. Pentru a menține dreptatea elementului activ, care este perturbat din cauza greutății cablului, puteți utiliza al treilea distanțier la nivelul mijlocului elementelor, trecând firul director prin orificiul din acesta și fixând punctele de conectare. a elementului activ la cablul de pe acesta. Cablul trece de-a lungul distanțierului până la catarg și mai jos pe catarg. Pe cablu se pun tuburi de ferită la fiecare 2 m, excluzând influența împletiturii sale asupra caracteristicilor antenei și în același timp echilibrând curenții de alimentare. Antena se ridică cu ușurință pe un catarg preinstalat, cu o rolă deasupra, folosind un cordon de nailon.
Caracteristicile unei stive orizontale de două astfel de antene, calculate folosind programul MMANA, sunt prezentate în Fig. 5. Cea mai buna performanta pentru amplificarea si suprimarea lobului posterior s-au obtinut cu o distanta intre antene de 0,7 lungimi de unda, i.e. 11,6 m. Această antenă poate fi numită „2×MOXON”.
Fig.5. Modelul de radiație al unei rețele în faze de două antene Moxon verticale.
Schema de însumare este clasică: deoarece fiecare dintre antene are o impedanță de intrare de 50 ohmi, se folosesc cabluri de alimentare cu o rezistență de 75 ohmi cu o lungime de ¾ lungime de undă, ținând cont de factorul de scurtare a cablului. Până la capetele cablurilor, rezistența antenelor se transformă în 100 ohmi. Prin urmare, acestea pot fi conectate în paralel folosind un T, apoi un cablu de alimentare de 50 ohmi de orice lungime. Lungimea cablurilor de transformare a fost aleasă să fie ¾ dintr-o lungime de undă, deoarece cu o lungime de ¼ dintr-o lungime de undă, lungimile lor nu sunt suficiente pentru a acoperi distanța dintre antene.
Ne-a luat două ore să facem a doua copie a acestei antene. Catargele au fost instalate cu o distanță de 11,6 m (lățimea cabanei de vară a fost suficientă).
Fiecare antenă a fost reglată separat, conectându-le printr-un cablu cu jumătate de lungime de undă (ținând cont de scurtare) și tăind capetele părților inferioare îndoite ale elementelor. Pentru a evita erorile de reglare, este necesar să se acorde o atenție deosebită suprimării curenților de mod comun din cablurile de alimentare folosind șocuri îmbrăcate pe cablu. A trebuit să folosim până la 10 bucăți. filtre de ferită latch-on distribuite pe lungimea cablului de 75 ohmi înainte ca rezultatele să se stabilească. Aceste șocuri trebuie să fie și pe cablurile transformatorului conectate printr-un T. Nu este necesar să puneți șocuri pe cablul de 50 ohmi care conectează tee-ul la transceiver. În absența feritelor, șocurile pot fi înlocuite cu mai multe spire de cablu asamblate într-o bobină cu diametrul de 15-20 cm, așezându-le în apropierea punctelor de alimentare ale antenelor și lângă tee. Pentru a îmbunătăți performanța antenelor, aproape toată lungimea liberă a cablurilor de transformare poate fi asamblată în bobine de șocuri.
După conectarea a doi Moxoni verticale într-o zăbrele frecvența de rezonanță crește cu aproximativ 500 kHz, iar SWR la frecvența centrală devine 1,4.
Este imposibil de corectat rezonanța sistemului prin ajustarea Moxonilor, deoarece în acest caz, diagrama de radiație se destramă. Cel mai moduri simple potrivirea sistemului - fie includerea bobinelor cu o inductanță de 0,2 μH în serie cu intrările ambelor antene, fie un condensator 400-550 pF (alegeți valoarea în funcție de SWR minim la frecvența centrală) în serie cu intrarea de tee-ul de pe partea laterală a alimentatorului de 50 ohmi. În același timp, banda în funcție de nivelul SWR< 1,2 получается около 200 кГц (рис.6).
Fig.6. SWR de la intrare după ajustare folosind inductanțe de 0,2 μH.
Parametri de proiectare la o înălțime a marginii inferioare a antenelor la 2 m deasupra solului real:
Câștig 8,58 dBi (6,43 dBd),
Unghi de elevație 17 grade,
Suprimarea lobului posterior >25 dB,
SWR în domeniul de operare< 1,2.
Prezența lobilor laterali cu o suprimare de 10 dB față de cel principal nu este, în opinia noastră, un dezavantaj, deoarece vă permite să auziți stațiile în afara lobului principal îngust, fără a întoarce antena.
Nu cunoaștem alte modele de antene care au parametri atât de înalți, cu atâta simplitate structurală.
Desigur, această matrice în fază este staționară și ar trebui să fie setată în direcția celui mai interesant DX (vest, de exemplu). Atunci nu va fi dificil să-și întoarcă diagrama spre est: pentru aceasta trebuie să coborâți antenele, să le întoarceți la 180 de grade și să le ridicați înapoi la catarge. La noi, această operație, după ceva antrenament, nu a durat mai mult de cinci minute.
O fotografie a antenei experimentale este prezentată în Fig. 7.
Fig.7. Vedere a unei rețele în faze de doi Moxoni verticale.
Vladislav Shcherbakov, (RU3ARJ)
Serghei Filippov, (RW3ACQ)
Yuri Zolotov, (UA3HR)
Literatură:
1. Vladislav Shcherbakov RU3ARJ, Sergey Filippov RW3ACQ. Antene verticale simetrice - solutia optima pentru comunicarea DX in conditii de teren si suburbane. Materiale ale Forumului Festivalului Domodedovo 2007.
2. K5K Kingman Reef DXpedition.
www.force12inc.com/k5kinfo.htm
info - http://cqmrk.ru
Articol pentru traducere sugerat de alessandro893. Materialul este preluat de pe un site de referință extins care descrie, în special, principiile de funcționare și proiectarea radarelor.
O antenă este un dispozitiv electric care transformă energia electrică în unde radio și invers. Antena este folosită nu numai în radare, ci și în bruiaj, sisteme de avertizare asupra radiațiilor și sisteme de comunicații. La transmitere, antena concentrează energia emițătorului radar și formează un fascicul îndreptat în direcția dorită. La recepție, antena colectează energia radar de întoarcere conținută în semnalele reflectate și le transmite receptorului. Antenele variază adesea ca formă și eficiență a fasciculului.
Stânga - antenă izotropă, dreapta - direcțională
Antena dipol
O antenă dipol, sau dipol, este cea mai simplă și mai populară clasă de antene. Este format din doi conductori identici, fire sau tije, de obicei cu simetrie bilaterală. Pentru dispozitivele de transmisie, i se furnizează curent, iar pentru dispozitivele de recepție, se primește un semnal între cele două jumătăți ale antenei. Ambele părți ale alimentatorului de la emițător sau receptor sunt conectate la unul dintre conductori. Dipolii sunt antene rezonante, adică elementele lor servesc drept rezonatoare în care undele staționare trec de la un capăt la altul. Deci lungimea elementelor dipol este determinată de lungimea undei radio.
Schema de radiații
Dipolii sunt antene nedirecționale. În acest sens, ele sunt adesea folosite în sistemele de comunicații.
Antenă sub forma unui vibrator asimetric (monopol)
O antenă dezechilibrată este o jumătate de dipol și este montată perpendicular pe suprafața conductivă, un element reflectorizant orizontal. Directivitatea unei antene monopol este de două ori mai mare decât a unei antene dipol cu lungime dublă, deoarece nu există radiație sub reflectorul orizontal. În acest sens, eficiența unei astfel de antene este de două ori mai mare și este capabilă să transmită mai departe unde folosind aceeași putere de transmisie.
Schema de radiații
Antenă cu canal de undă, antenă Yagi-Uda, antenă Yagi
Schema de radiații
Antena de colt
Un tip de antenă adesea folosit pe transmițătoarele VHF și UHF. Este alcătuit dintr-o alimentare (poate fi un dipol sau o matrice Yagi) montată în fața a două ecrane reflectorizante dreptunghiulare plate conectate la un unghi, de obicei 90°. O tablă de metal sau un grătar (pentru radare de joasă frecvență) poate acționa ca un reflector, reducând greutatea și crescând rezistența vântului. Antenele de colț au o gamă largă, iar câștigul este de aproximativ 10-15 dB.
Schema de radiații
Antenă log-periodică a vibratorului (periodic logaritmic) sau matrice log-periodică de vibratoare simetrice
O antenă log-periodică (LPA) constă din mai multe radiatoare dipol cu jumătate de undă de lungime treptat. Fiecare constă dintr-o pereche de tije metalice. Dipolii sunt montați strâns, unul după altul, și conectați la alimentator în paralel, cu faze opuse. În aparență, o astfel de antenă este similară cu antena Yagi, dar funcționează diferit. Adăugarea de elemente la antena Yagi crește directivitatea (câștigul), iar adăugarea de elemente la LPA crește lățimea de bandă. Principalul său avantaj față de alte antene este gama de frecvență de operare extrem de largă. Lungimile elementelor antenei sunt legate între ele conform legii logaritmice. Lungimea celui mai lung element este 1/2 din lungimea de undă a frecvenței celei mai joase, iar cel mai scurt este 1/2 din lungimea de undă a frecvenței celei mai înalte.
Schema de radiații
Antena Helix
O antenă elicoidală constă dintr-un conductor răsucit într-o spirală. Ele sunt de obicei montate deasupra unui element reflectorizant orizontal. Alimentatorul este conectat la partea inferioară a spiralei și la planul orizontal. Ele pot funcționa în două moduri - normal și axial.
Mod normal (transvers): dimensiunile helixului (diametrul și panta) sunt mici în comparație cu lungimea de undă a frecvenței transmise. Antena funcționează în același mod ca un dipol sau monopol scurtcircuitat, cu același model de radiație. Radiația este polarizată liniar paralel cu axa helixului. Acest mod este utilizat în antene compacte pentru radiouri portabile și mobile.
Modul axial: dimensiunile helixului sunt comparabile cu lungimea de undă. Antena funcționează ca o antenă direcțională, transmitând un fascicul de la capătul spiralei de-a lungul axei sale. Emite unde radio de polarizare circulară. Adesea folosit pentru comunicații prin satelit.
Schema de radiații
Antena rombica
Antenă rombică - antenă direcțională în bandă largă, formată din unul până la trei fire paralele fixate deasupra solului sub formă de diamant, susținută la fiecare vârf de turnuri sau stâlpi, de care firele sunt atașate cu izolatori. Toate cele patru laturi ale antenei au aceeași lungime, de obicei cel puțin o lungime de undă sau mai lungă. Adesea folosit pentru comunicare și operare în domeniul undelor decametrice.
Schema de radiații
Matrice de antene 2D
Matrice multi-element de dipoli utilizată în benzile HF (1,6 - 30 MHz), constând din rânduri și coloane de dipoli. Numărul de rânduri poate fi 1, 2, 3, 4 sau 6. Numărul de coloane este de 2 sau 4. Dipolii sunt polarizați orizontal și un ecran reflectorizant este plasat în spatele matricei de dipoli pentru a oferi un fascicul îmbunătățit. Numărul de coloane de dipoli determină lățimea fasciculului azimutal. Pentru 2 coloane lățimea fasciculului este de aproximativ 50°, pentru 4 coloane este de 30°. Faza principală poate fi înclinată cu 15° sau 30° pentru o acoperire maximă de 90°.
Numărul de rânduri și înălțimea celui mai jos element deasupra solului determină unghiul de cotă și dimensiunea zonei deservite. O matrice de două rânduri are un unghi de 20°, iar de patru rânduri - de 10°. Radiația dintr-o rețea 2D se apropie de obicei de ionosferă la un unghi mic și, datorită frecvenței scăzute, este adesea reflectată înapoi la suprafața pământului. Deoarece radiația poate fi reflectată de mai multe ori între ionosferă și pământ, acțiunea antenei nu se limitează la orizont. Ca rezultat, o astfel de antenă este adesea folosită pentru comunicații la distanță lungă.
Schema de radiații
Antena corn
O antenă cu corn constă dintr-un ghid de undă metalic în formă de corn care se extinde care colectează undele radio într-un fascicul. Antenele corn au o gamă foarte largă de frecvență de operare, pot funcționa cu un decalaj de 20 de ori în limitele sale - de exemplu, de la 1 la 20 GHz. Câștigul variază de la 10 la 25 dB și sunt adesea folosiți ca fluxuri pentru antene mai mari.
Schema de radiații
antenă parabolică
Una dintre cele mai populare antene radar este reflectorul parabolic. Iradiatorul este situat în centrul parabolei, iar energia radarului este direcționată către suprafața reflectorului. Cel mai adesea, o antenă cu corn este folosită ca alimentare, dar pot fi folosite atât antene dipol, cât și antene elicoidale.
Deoarece sursa punctuală de energie este focalizată, se transformă într-un front de undă de fază constantă, făcând parabola bine potrivită pentru utilizarea radarului. Prin modificarea dimensiunii și formei suprafeței reflectorizante, este posibil să se creeze fascicule și modele de radiații de diferite forme. Directivitatea antenelor parabolice este mult mai bună decât cea a antenelor Yagi sau dipol, câștigul putând ajunge la 30-35 dB. Principalul lor dezavantaj este incapacitatea lor la frecvențe joase din cauza dimensiunii lor. Un altul - iradiatorul poate bloca o parte a semnalului.
Schema de radiații
Antenă Cassegrain
Antena Cassegrain este foarte asemănătoare cu una parabolică convențională, dar folosește un sistem de două reflectoare pentru a crea și focaliza fasciculul radar. Reflectorul principal este parabolic, iar reflectorul auxiliar este hiperbolic. Iradiatorul este situat la unul dintre cele două focare ale hiperbolei. Energia radar de la transmițător este reflectată de la reflectorul secundar la reflectorul principal și focalizată. Energia care se întoarce de la țintă este colectată de reflectorul principal și reflectată sub forma unui fascicul care converge într-un punct către cel auxiliar. Apoi este reflectat de reflectorul auxiliar și colectat în punctul în care se află alimentarea. Cu cât reflectorul auxiliar este mai mare, cu atât poate fi mai aproape de cel principal. Acest design reduce dimensiunile axiale ale radarului, dar crește umbrirea deschiderii. Un mic reflector auxiliar, dimpotrivă, reduce umbrirea deschiderii, dar trebuie amplasat departe de cea principală. Avantaje în comparație cu o antenă parabolică: compactă (în ciuda prezenței unui al doilea reflector, distanța totală dintre cele două reflectoare este mai mică decât distanța de la alimentarea la reflectorul antenei parabolice), pierderi reduse (receptorul poate fi plasat aproape la claxon), interferența redusă a lobilor laterali pentru radarele de sol. Principalele dezavantaje: fasciculul este blocat mai puternic (dimensiunea reflectorului auxiliar și a alimentării este mai mare decât dimensiunea alimentării unei antene parabolice convenționale), nu funcționează bine cu o gamă largă de unde.
Schema de radiații
Antena Grigore
Stânga - antena Gregory, dreapta - Cassegrain
Antena parabolică Gregory este foarte asemănătoare ca structură cu antena Cassegrain. Diferența este că reflectorul auxiliar este curbat în direcția opusă. Designul lui Gregory poate folosi un reflector secundar mai mic decât o antenă Cassegrain, rezultând o acoperire mai mică a fasciculului.
Antenă offset (asimetrică).
După cum sugerează și numele, emițătorul și reflectorul auxiliar (dacă este o antenă Gregory) ale unei antene offset sunt deplasate față de centrul reflectorului principal pentru a nu bloca fasciculul. Acest aranjament este adesea folosit pe antenele parabolice și Gregory pentru a crește eficiența.
Antenă Cassegrain cu placă de fază plată
Un alt circuit conceput pentru a combate blocarea fasciculului de către un reflector auxiliar este antena Cassegrain cu placă plată. Funcționează ținând cont de polarizarea undelor. O undă electromagnetică are 2 componente, magnetică și electrică, care sunt întotdeauna perpendiculare între ele și pe direcția mișcării. Polarizarea undei este determinată de orientare câmp electric, poate fi liniar (vertical/orizontal) sau circular (circular sau eliptic, răsucit în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic). Cel mai interesant lucru despre polarizare este polarizatorul, sau procesul de filtrare a undelor, lăsând doar undele polarizate într-o direcție sau într-un singur plan. De obicei, polarizatorul este realizat dintr-un material cu un aranjament paralel de atomi sau poate fi o rețea de fire paralele, distanța dintre care este mai mică decât lungimea de undă. Se presupune adesea că distanța ar trebui să fie de aproximativ jumătate de lungime de undă.
O concepție greșită comună este că o undă electromagnetică și un polarizator funcționează într-un mod similar cu un cablu oscilant și un gard din lemn - adică, de exemplu, o undă polarizată orizontal ar trebui să fie blocată de un ecran cu fante verticale.
De fapt, undele electromagnetice se comportă diferit de undele mecanice. O rețea de fire paralele orizontale blochează complet și reflectă o undă radio polarizată orizontal și transmite una polarizată vertical - și invers. Motivul este acesta: atunci când un câmp electric, sau undă, este paralel cu un fir, excită electroni pe lungimea firului și, deoarece lungimea firului este de multe ori grosimea sa, electronii se pot mișca cu ușurință și pot absorbi majoritatea a energiei valurilor. Mișcarea electronilor va duce la apariția unui curent, iar curentul își va crea propriile unde. Aceste unde vor anula undele de transmisie și se vor comporta ca unde reflectate. Pe de altă parte, atunci când câmpul electric al undei este perpendicular pe fire, va excita electroni pe toată lățimea firului. Deoarece electronii nu se pot mișca activ în acest mod, foarte puțină din energie va fi reflectată.
Este important de menționat că, deși în majoritatea ilustrațiilor undele radio au doar 1 câmp magnetic și 1 câmp electric, aceasta nu înseamnă că ele oscilează exact în același plan. De fapt, se poate imagina că câmpurile electrice și magnetice constau din mai multe subcâmpuri care se adună vectorial. De exemplu, pentru o undă polarizată vertical de două subcâmpuri, rezultatul adunării vectorilor acestora este vertical. Când două subcâmpuri sunt în fază, câmpul electric rezultat va fi întotdeauna staționar în același plan. Dar dacă unul dintre subcâmpuri este mai lent decât celălalt, atunci câmpul rezultat va începe să se rotească în jurul direcției undei (aceasta este adesea numită polarizare eliptică). Dacă un subcâmp este mai lent decât celelalte cu exact un sfert de lungime de undă (faza este diferită de 90 de grade), atunci obținem polarizare circulară:
Pentru a converti polarizarea liniară a unei unde în polarizare circulară și invers, este necesar să încetiniți unul dintre subcâmpuri față de celelalte cu exact un sfert din lungimea de undă. Pentru aceasta, cel mai des este folosit un grătar (o placă de fază cu un sfert de undă) de fire paralele cu o distanță de 1/4 lungime de undă între ele, situată la un unghi de 45 de grade față de orizontală.
Pentru o undă care trece prin dispozitiv, polarizarea liniară devine circulară, iar polarizarea circulară devine liniară.
O antenă Cassegrain cu o placă de fază plată care funcționează pe acest principiu este formată din doi reflectoare de dimensiuni egale. Asistentul reflectă numai undele cu polarizare orizontală și transmite unde cu polarizare verticală. Principalul reflectă toate valurile. Placa reflector auxiliară se află în fața celei principale. Este format din două părți - o placă cu fante care rulează la un unghi de 45 ° și o placă cu fante orizontale mai mici de 1/4 lungime de undă lățime.
Să presupunem că iradiatorul transmite o undă cu polarizare circulară în sens invers acelor de ceasornic. Unda trece prin placa sfert de undă și devine o undă polarizată orizontal. Se reflectă pe firele orizontale. Trece din nou prin placa cu sfert de undă, din cealaltă parte, iar pentru aceasta firele plăcii sunt deja orientate în oglindă, adică parcă ar fi rotite cu 90 °. Schimbarea anterioară a polarizării este anulată, astfel încât unda devine din nou polarizată circular în sens invers acelor de ceasornic și călătorește înapoi la reflectorul principal. Reflectorul schimbă polarizarea din sens invers acelor de ceasornic în sensul acelor de ceasornic. Trece fără rezistență prin fantele orizontale ale reflectorului auxiliar și pleacă în direcția țintelor polarizat vertical. În modul de recepție, opusul este adevărat.
antenă cu slot
Deși antenele descrise au un câștig destul de mare în raport cu dimensiunea deschiderii, toate au dezavantaje comune: susceptibilitate mare a lobilor laterali (susceptibilitate la dezordinea solului și sensibilitate la ținte cu zonă de împrăștiere efectivă scăzută), eficiență redusă din cauza blocării fasciculului (radare mici, care pot fi folosite pe aeronave, au o problemă de blocare; radarele mari, unde problema de blocare este mai mică, nu pot fi folosite în aer). Ca rezultat, a fost inventată o nouă schemă de antenă - cu fante. Este realizat sub forma unei suprafețe metalice, de obicei plană, în care sunt tăiate găuri sau fante. Când este iradiat la frecvența corectă, undele electromagnetice sunt emise din fiecare slot - adică sloturile acționează ca antene individuale și formează o matrice. Deoarece fasciculul care vine din fiecare fantă este slab, lobii lor laterali sunt, de asemenea, foarte mici. Antenele cu slot se caracterizează prin câștig mare, lobi laterali mici și greutate redusă. Acestea pot lipsi părți proeminente, ceea ce în unele cazuri este avantajul lor important (de exemplu, atunci când sunt instalate pe aeronave).
Schema de radiații
Antenă pasiv phased array (PFAR)
Radar cu MIG-31
Încă din primele zile ale dezvoltării radarului, o problemă a afectat dezvoltatorii: echilibrul dintre precizie, rază de acțiune și timpul de scanare a radarului. Aceasta apare deoarece radarele cu lățimi de fascicul mai înguste au o precizie îmbunătățită (rezoluție crescută) și o rază de acțiune pentru aceeași putere (concentrație de putere). Dar cu cât lățimea fasciculului este mai mică, cu atât radarul scanează mai mult întreg câmpul vizual. Mai mult, un radar cu câștig mare va necesita antene mai mari, ceea ce este incomod pentru scanarea rapidă. Pentru a obține acuratețea practică pe frecvențe joase radarul ar necesita antene atât de mari încât ar fi greu de rotit din punct de vedere mecanic. Pentru a rezolva această problemă, a fost creată o matrice pasivă de antene în fază. Nu se bazează pe mecanică, ci pe interferența undelor pentru a controla fasciculul. Dacă două sau mai multe valuri de același tip oscilează și se întâlnesc în același punct din spațiu, amplitudinea totală a undelor se adună aproape în același mod ca și undele de pe apă. În funcție de fazele acestor unde, interferența le poate amplifica sau slăbi.
Fasciculul poate fi modelat și controlat electronic prin controlul diferenței de fază a unui grup de elemente de transmisie - în acest fel este posibil să se controleze unde apare interferența de amplificare sau atenuare. Din aceasta rezultă că în radarul unei aeronave pentru controlul fasciculului dintr-o parte în alta trebuie să existe cel puțin două elemente de transmisie.
De obicei, un radar PFAR constă dintr-o alimentare, un amplificator cu zgomot redus, un distribuitor de putere, 1000-2000 de elemente transmițătoare și un număr egal de schimbători de fază.
Elementele de transmisie pot fi antene izotrope sau direcționale. Unele tipuri tipice de elemente de transmisie sunt:
La primele generații de luptători, cele mai des au fost folosite antene cu patch (antene cu bandă), deoarece sunt cel mai ușor de dezvoltat.
Rețelele moderne de fază activă folosesc radiatoare flute datorită capacităților lor de bandă largă și câștig îmbunătățit:
Indiferent de tipul de antenă utilizat, creșterea numărului de elemente radiante îmbunătățește directivitatea radarului.
După cum știm, la aceeași frecvență radar, creșterea diafragmei duce la o scădere a lățimii fasciculului, ceea ce mărește raza de acțiune și precizia. Dar cu rețele în faze, nu ar trebui să măriți distanța dintre elementele radiante în încercarea de a crește deschiderea și de a reduce costul radarului. Pentru că dacă distanța dintre elemente este mai mare decât frecvența de funcționare, pot apărea lobi laterali, degradând semnificativ eficiența radarului.
Cea mai importantă și costisitoare parte a PFAR este schimbătoarele de fază. Fără ele, este imposibil să controlezi faza semnalului și direcția fasciculului.
Ele vin în multe soiuri, dar în general pot fi împărțite în patru tipuri.
Schimbătoare de fază cu întârziere
Cel mai simplu tip de schimbătoare de fază. Este nevoie de timp pentru ca un semnal să treacă de o linie de transmisie. Această întârziere, egală cu schimbarea de fază a semnalului, depinde de lungimea liniei de transmisie, de frecvența semnalului și de viteza de fază a semnalului în materialul de transmisie. Prin comutarea semnalului între două sau mai multe linii de transmisie de o lungime dată, defazajul poate fi controlat. Elementele de comutare sunt relee mecanice, diode pin, tranzistoare cu efect de câmp sau sisteme microelectromecanice. Diodele cu pini sunt adesea folosite din cauza vitezei mari, a pierderilor reduse și a circuitelor de polarizare simple care oferă schimbări de rezistență de la 10 kΩ la 1 Ω.
Întârziere, sec = defazare ° / (360 * frecvență, Hz)
Dezavantajul lor este că eroarea de fază crește odată cu creșterea frecvenței și crește în dimensiune odată cu descreșterea frecvenței. De asemenea, schimbarea de fază se modifică în funcție de frecvență, deci nu sunt aplicabile pentru frecvențe prea joase și prea înalte.
Defazator reflectorizant/quadratural
De obicei, acesta este un cuplaj în cuadratura care împarte semnalul de intrare în două semnale care sunt defazate la 90°, care sunt apoi reflectate. Apoi sunt combinate în fază la ieșire. Acest circuit funcționează deoarece reflexiile semnalului de la liniile conductoare pot fi defazate în raport cu semnalul incident. Defazatul variază de la 0° (circuit deschis, capacitate varactor zero) la -180° (circuit scurtcircuitat, capacitate varactor infinit). Astfel de schimbătoare de fază au o gamă largă de funcționare. Cu toate acestea, limitările fizice ale varactorilor înseamnă că, în practică, schimbarea de fază poate ajunge doar la 160°. Dar pentru o schimbare mai mare, este posibil să combinați mai multe astfel de lanțuri.
Modulator IQ vectorial
La fel ca în cazul unui schimbător de fază reflectorizant, aici semnalul este împărțit în două ieșiri cu o schimbare de fază de 90 de grade. Faza de intrare fără decalaj se numește canal I, iar cuadratura cu offset de 90 de grade se numește canal Q. Fiecare semnal trece apoi printr-un modulator cu două faze capabil să schimbe faza semnalului. Fiecare semnal suferă o schimbare de fază de 0° sau 180°, permițând selectarea oricărei perechi de vectori în cuadratura. Cele două semnale sunt apoi recombinate. Deoarece atenuarea ambelor semnale poate fi controlată, nu este controlată doar faza, ci și amplitudinea semnalului de ieșire.
Schimbator de fază pe filtre trece-înalt/jos
A fost făcută pentru a rezolva problema defazatoarelor cu o întârziere, care nu sunt capabile să funcționeze pe un interval mare de frecvență. Funcționează prin comutarea căii semnalului între filtrele trece-înalt și trece-jos. Similar cu un comutator de fază cu întârziere, numai filtrele sunt utilizate în locul liniilor de transmisie. Filtrul de trecere înaltă constă dintr-o serie de inductori și condensatori pentru a asigura avansul de fază. Un astfel de schimbător de fază asigură o schimbare constantă de fază în domeniul de frecvență de funcționare. De asemenea, dimensiunea sa este mult mai mică decât defazatoarele enumerate anterior, așa că este cel mai des folosit în radare.
Pentru a rezuma, în comparație cu o antenă reflectorizantă convențională, principalele avantaje ale PFAR vor fi: de mare viteză scanare (creșterea numărului de ținte urmărite, reducerea probabilității ca stația să detecteze avertismente de expunere), optimizarea timpului pe țintă, câștig mare și lobi laterali mici (mai greu de blocat și detectat), secvență de scanare aleatorie (mai greu de blocat), capacitatea să folosească tehnici speciale de modulare și detecție pentru a extrage semnalul din zgomot. Principalele dezavantaje sunt costul ridicat, imposibilitatea scanării cu o lățime mai mare de 60 de grade (câmpul vizual al unei matrice de fază staționară este de 120 de grade, un radar mecanic îl poate extinde la 360).
Antenă activă în faze
În exterior, AFAR (AESA) și PFAR (PESA) sunt greu de distins, dar în interior sunt radical diferite. PFAR utilizează unul sau două amplificatoare de mare putere care transmit un semnal, care este apoi împărțit în mii de căi pentru mii de defazatoare și elemente. Un radar cu AFAR este format din mii de module de recepție/transmisie. Deoarece transmițătoarele sunt amplasate direct în elementele în sine, nu are un receptor și un transmițător separat. Diferențele de arhitectură sunt prezentate în imagine.
În AFAR, majoritatea componentelor, cum ar fi un amplificator de semnal slab, un amplificator de mare putere, un duplexor, un comutator de fază, sunt reduse și asamblate într-un singur pachet numit modul de recepție / transmisie. Fiecare dintre module este un radar mic. Arhitectura lor este următoarea:
Deși AESA și PESA folosesc interferența undelor pentru a modela și a devia fasciculul, designul unic al APAA oferă multe avantaje față de PFAA. De exemplu, un amplificator semnal slab situat lângă receptor, la componentele unde se pierde o parte din semnal, deci are un raport semnal-zgomot mai bun decât PFAR.
Mai mult, cu capacități de detectare egale, AFAR are un ciclu de lucru și o putere de vârf mai scăzute. Si pentru ca module individuale AFAR-urile nu se bazează pe un singur amplificator, ele pot transmite simultan semnale la frecvențe diferite. Ca rezultat, APAA poate crea mai multe fascicule separate prin împărțirea matricei în sub-mare. Abilitatea de a opera pe mai multe frecvențe aduce multitasking și capacitatea de a implementa sisteme de bruiaj oriunde în raport cu radarul. Dar generarea prea multor fascicule simultane reduce raza de acțiune a radarului.
Cele două dezavantaje principale ale AFAR sunt costul ridicat și câmpul vizual limitat de 60 de grade.
Antene hibride electronice-mecanice phased array
Viteza foarte mare de scanare a PAR este combinată cu un câmp vizual limitat. Pentru a rezolva această problemă, pe radarele moderne, farurile sunt amplasate pe un disc mobil, ceea ce mărește câmpul vizual. Nu confundați câmpul vizual cu lățimea fasciculului. Lățimea fasciculului se referă la fasciculul radar, iar câmpul vizual se referă la dimensiunea totală a zonei scanate. Fasciculele înguste sunt adesea necesare pentru a îmbunătăți precizia și raza de acțiune, iar un câmp vizual îngust nu este de obicei necesar.
Doar un articol grozav, în care sunt spuse o mulțime de subtilități foarte importante la nivel popular, care de obicei nu se găsesc în prezentarea populară. Am învățat multe lucruri noi într-un mod concis. Mulțumesc mult!
Modelul de utilitate se referă la tehnica antenelor cu microunde și poate fi utilizat în sistemele electronice ca o rețea activă de antene în fază, în special în radarele de bord și de bord și sistemele de contramăsuri radio.
Rezultatul tehnic este de a crește fiabilitatea controlului fasciculului prin utilizarea unui reflector cu plasmă.
Esența modelului de utilitate constă în faptul că antena este realizată sub forma unei bobine Helmholtz constând dintr-o cameră de vid, un iradiator, un catod liniar și un anod, în timp ce pe bobină se aplică un strat de plasmă din care semnalul este reflectat. Il.1.
Modelul de utilitate se referă la tehnica antenelor cu microunde și poate fi utilizat în sistemele electronice ca o rețea activă de antene în fază, în special în radarele aeriene și de bord și în sistemele de contramăsuri radio.
Printre cele mai recente evoluții în domeniul creării unui phased array, realizate în țările UE, se numără un radar phased array multifuncțional conceput pentru instalare pe o navă. Radarul de pe transmițătorul TWT funcționează în banda C. Raza de detectare a țintei ajunge la 180 km. Rețeaua de antene se rotește în azimut cu viteza. 60 rpm În planul cotei se efectuează controlul de fază al fasciculului.
Receptor spațial cunoscut de antene în faze. Patent 2287876 Rusia, IPC H01Q 3/36, 2006. Matricea este realizată sub formă de matrice și conține un mixer principal, la care sunt alimentate semnalele frecvențelor master f și f, semnalele de ieșire ale frecvențelor de serviciu f 1 =f și f 2 =ff prin defazatoarele corespunzătoare sunt alimentate, respectiv, la rândurile și coloanele matricei, mixerele sunt situate la punctele de intersecție ale rândurilor și coloanelor matricei, ieșirea fiecăruia dintre acestea fiind conectată la circulatorul corespunzător conectat prin amplificatorul de recepție corespunzător.
Rețeaua de antene în fază cunoscută și pasiv-activă din gama de microunde. Brevet RF 2299502, 2006 (prototip). Rețeaua constă din n elemente radiante, n module transceiver (TRM) și un sistem de distribuție, în timp ce TRM include m TRM-uri active, fiecare dintre ele conține un amplificator de putere canal de transmisie, amplificatoare cu zgomot redus de canal de recepție, defazătoare și un control și circuit de monitorizare și (nm) PPM pasiv, fiecare dintre ele conține un defazător și un circuit de control al defazatorului.
Dezavantajele atât ale analogului, cât și ale prototipului sunt fiabilitatea scăzută a sistemului de control al fasciculului, dimensiunile mari, precum și precizia și viteza scăzute a fasciculului.
Scopul modelului de utilitate este de a îmbunătăți fiabilitatea controlului fasciculului prin utilizarea unui reflector cu plasmă.
Acest obiectiv este atins prin faptul că o rețea de antene în fază din gama de microunde, care conține elemente de radiație și de transmisie, amplificatoare de putere ale canalelor de transmisie și recepție, precum și un circuit de control al defazatorului, este realizată sub forma unei bobine Helmholtz. constând dintr-o cameră de vid, un iradiator, un catod liniar și un anod, cu În acest caz, pe bobină se depune un strat de plasmă, din care se reflectă un fascicul de scanare de electroni, iar stratul de plasmă este creat într-o cameră de vid în timpul o descărcare de gaz între placa anodică și un catod liniar, care este o linie de elemente cu o anumită adresă pe o rețea cu două coordonate a catodului.
Pe FIG. Afișate diagrama functionala antene cu scanare electronică a fasciculului.
Contine:
1 - camera de vid;
2 - strat de plasmă;
3 - iradiator;
4 - Bobina Helmholtz;
5 - catod liniar;
6 - semnal reflectat;
Într-o astfel de antenă, fasciculele sunt controlate electronic folosind un reflector cu plasmă.
Plasma la o densitate suficientă are capacitatea de a reflecta energia electromagnetică. Mai mult, cu cât frecvența iradierii este mai mare, cu atât densitatea plasmei este mai mare.
Stratul de plasmă 2 este creat în camera de vid 1 în timpul unei descărcări de gaz între placa anodică 7 și catodul liniar 5, care este o linie de elemente cu o anumită adresă pe o rețea cu două coordonate a catodului. Prin schimbarea poziției catodului liniar 5, este posibil să se rotească stratul de plasmă 2 și astfel să se scaneze fasciculul reflectat 6 în azimut. Scanarea fasciculului în elevație se realizează prin modificarea înclinării reflectorului cu plasmă prin ajustarea câmpului magnetic al bobinelor Helmholtz. Acestea din urmă sunt plasate în jurul reflectorului pentru a nu bloca semnalul microundelor. Poziția catodului liniar 5 și valoarea inducției magnetice sunt controlate de sistemul de control (calculator).
Conform calculelor, precizia instalării fasciculului într-o direcție dată este de 1-2°. Timpul de reorientare a fasciculului este de aproximativ 10 μs.
Pentru a forma un strat de plasmă 2 în camera 1, este suficient să se mențină un vid de aproximativ 15 Pa. Inducția magnetică ar trebui să fie de aproximativ 0,02 T, curent - aproximativ 2 A și tensiune - 20 kV. Dimensiunea reflectorului este de aproximativ 50 × 50 × 1 cm. Nivelul lobilor laterali în acest caz este - 20 dB.
Printre avantajele antenei revendicate se numără capacitatea de a seta rapid și precis fasciculul, ceea ce vă permite să efectuați simultan operațiuni de căutare și urmărire pentru un grup de ținte, precum și să formați diferite modele de radiație. În plus, o astfel de antenă are o bandă largă de frecvență, drept urmare același reflector de plasmă poate fi utilizat cu fluxuri diferite. Gama antenei propuse este de la 5 la 50 GHz. Spre deosebire de antenele reflectorizante convenționale, care măresc semnificativ aria de împrăștiere efectivă a locatorului atunci când este iradiat prin recunoașterea radio a unui potențial inamic, acest parametru este mic într-o antenă cu plasmă. Radiația termică a antenei este, de asemenea, mică, deoarece energia termică este concentrată în interiorul plasmei și nu este radiată spre exterior.
O rețea de antene în faze din domeniul de microunde, care conține elemente de radiație și de transmisie, amplificatoare de putere ale canalelor de transmisie și recepție, precum și un circuit de control defazator, caracterizat prin aceea că antena este realizată sub forma unei bobine Helmholtz, constând din o cameră cu vid, un iradiator, un catod liniar și un anod, cu în acest caz, pe bobină este aplicat un strat de plasmă, din care este reflectat un fascicul de scanare de electroni, iar stratul de plasmă este creat într-o cameră de vid în timpul unui gaz. descărcarea dintre placa anodică și un catod liniar, care este o linie de elemente ale unei adrese specifice pe o rețea cu două coordonate a catodului.
Brevete similare:
Amplificatorul de putere a semnalului cu microunde aparține domeniului ingineriei electrice și este utilizat pentru a crește raza de transmisie a informațiilor și a îmbunătăți funcționarea echipamentului radio al unui vehicul aerian fără pilot (UAV). Trăsătură distinctivă dispozitivul este capacitatea de a transmite informații pentru a reduce răspândirea fazei și a amplitudinii, pentru a menține stabilitatea specificațiiîn domeniul cuptorului cu microunde.
