100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
Л. Д. Бахрах, В. Г. Ямпольский
93
мизированные по чисто антенным характеристикам, эффективны в условиях приема однородной плоской волны и могут во многом снизить свою эффективность в условиях многолучевого приема, например на линиях с дальним тропосферным рассеянием. Даже на линиях со сравнительно стабильными условиями распространения, например на радиорелейных линиях прямой видимости, оптимизировать антенные устройства или пассивные ретрансляторы следует не для средних условий распространения, когда уровень принимаемого сигнала достаточно велик, а его фазовые характеристики близки к идеальным, а для условий глубоких замираний, когда качество и надежность связи особенно важны. Поэтому необходима глубокая проработка вопросов отклика антенны на сложные поля и оптимизация антенны для самых неблагоприятных условий распространения. Эта задача является важнейшей и для радиосистем с обработкой сигнала, и для антенн с адаптацией и т.п. Поэтому такое направление исследований находилось в центре внимания разработчиков антенно-фидерных устройств в последнее десятилетие.
Уже упоминалось, что требования к подавлению бокового излучения антенн за последнее время значительно ужесточились. Проиллюстрируем сказанное проблемой ЭМС антенных систем земных станций спутниковой связи, определяющей в основном эффективность использования геостационарной орбиты (ГО). Очевидно, что чем ниже боковое излучение антенн, тем с меньшим угловым разносом могут быть размещены на ГО спутники связи, работающие в общем частотном диапазоне.
Известно, что огибающая бокового излучения осесимметрич-ной антенны относительно изотропного излучателя может быть приближенно описана равенством F(6 ) = А — Big8 , где 6 — угол, отсчитываемый от главного направления, А и В — числовые параметры. В соответствии с директивной рекомендацией 465 Международного консультативного комитета по радио (МККР) принято А = 32 и В я 25, т.е. побочное излучение антенны должно быть не выше 32 — 25 lg 6 при 8 > 1*. Для вновь создаваемых систем рекомендуется реализовать и использовать при расчетах взаимных помех более жесткие требования к диаграмме: F( б ) - 29-251g В . В ближайшее время планируется ужесточить требования к огибающей еще на 4 дБ, т.е. обеспечить F( б ) = 25 — 251g6 .
Как видно из рис. 1, при В = 25 при переходе от А - 32 к А = 29 и далее к А = 25 угловой разнос уменьшается с 5,0* до 3,8° и далее до 2,7°. Дополнительное увеличение параметра В до 35 позволит разместить спутники с угловым интервалом, равным 2,0*. Однако надо признать, что реализовать столь помехозащищенную диаграмму направленности в классе применяемых на практике осе-симметричных двухзеркальных антенных систем с модифицированными зеркалами вряд ли удастся. Большие перспективы здесь сулит переход к неосесимметричным антеннам с вынесенным облуче-
94
Антенно-фидерные устройства
бсп .град
F(o).flB
22 24 26 28 30 32 34
0 град 50 40 30 20 10
10 20 30 40 50 6 град
Рис.1. Зависимость углового разноса между соседними спутниками от параметров А и В, характеризующих соответственно начальный уровень бокового излучения при 0 - 1* и скорость убывания боковых лепестков
Рис.2. Огибающие максимумов боковых лепестков в поперечной плоскости неосимметричной однозеркальной антенны с усилением 43 дБ (-) для продольной (справа) и поперечной (слева) поляризации и перспективной системы 25-25 lgo (---)
нием. Из рис.2 видно, что боковое излучение антенны с вынесенным облучением на 5... 10 дБ ниже огибающей максимумов боковых лепестков. Отметим, что в классе двухзеркальных неосесимметрич-ных антенн удается достичь еще большего подавления бокового излучения.
Для максимального увеличения пропускной способности спутниковых систем одновременно со снижением побочного излучения требуется предельно увеличить эффективность антенных устройств. Использование антенных систем с модифицированными зеркалами позволяет увеличить коэффициент использования поверхности до 70...80 %. Разработаны и эксплуатируются антенные системы с совмещением диапазонов, например, 4/6 ГГц и 11/14 ГГц, и с так называемым двойным поляризационным уплотнением, когда и на передаче, и на приеме используются обе поляризации, что позволяет в несколько раз увеличить пропускную способность систем связи относительно однодиапазонных и однополяризационных антенных систем, применявшихся еще пять-десять лет тому назад.
В современных антенных системах земных станций в высокочастотных диапазонах 11/14 ГГц и особенно 12/18 ГГц функции передающего тракта выполняют лучеводные системы, как правило, четырехзеркальные, позволяющие значительно повысить КПД передающего тракта и упростить автосопровождение антенны и охлаждение тракта.
За последние годы принципиально изменились требования к антенно-фидерным системам бортовых ретрансляторов связи и вещания. Бортовые антенны с контурными диаграммами направленности, обеспечивают близкое к равномерному облучение рабочего
Л.Д.Бахрах, В. Г. Ямпольский
95
региона на земной поверхности и сильное подавление излучения вне этого региона. Как правило, антенные системы такого типа выполнены на базе зеркальных антенн с многоэлементным облучателем. Особенно интересны антенные системы бортовых ретрансляторов с управляемыми диаграммами направленности на базе АФАР или гибридных антенн с облучателем типа АФАР. Очевидно, что новое поколение антенных систем земных станций спутниковой связи и бортовых ретрансляторов во многом облегчило решение кардинальной задачи последнего десятилетия — увеличение объема передаваемой информации с учетом требований электромагнитной совместимости.
