Массив штор - Curtain array

Массивы штор на Радио Свободная Европа передатчик, Библис, Германия
Занавес на международной коротковолновой радиовещательной станции, Моосбрунн, Австрия. Он состоит из 4 столбцов горизонтальных проволочных диполей, подвешенных перед проволочным экраном. Видны вертикальные параллельные линии подачи проволоки к каждому столбцу диполей. Вся антенна установлена ​​на вращающейся ферме, что позволяет направлять ее в разные стороны.

Массивы для штор относятся к классу больших многоэлементных направленный проводная радиопередача антенны, используемый в коротковолновый радиодиапазоны.[1] Они являются разновидностью отражающая антенная решетка, состоящий из нескольких проводов дипольные антенны, подвешенный в вертикальной плоскости, часто перед отражателем-занавесом, состоящим из плоского вертикального экрана из множества длинных параллельных проводов.[1] Они подвешены на опорных тросах, натянутых между парами высоких стальных опор высотой до 300 футов (90 м).[1] Они используются для междугородних небесная волна (или же пропускать) коробка передач; они передают пучок радиоволн под небольшим углом в небо прямо над горизонтом, который отражается ионосфера обратно на Землю за горизонт. Антенны-занавески в основном используются международными коротковолновыми радиостанции для вещания на большие территории на трансконтинентальных расстояниях.[1]

Из-за своих мощных характеристик направленности завесы часто используются на правительственных пропагандистских радиостанциях для передачи пропаганда вещает через национальные границы на другие страны. Например, гардинные решетки использовались Радио Свободная Европа и Радио Свобода транслировать в Восточная Европа.

История

Массивы занавесок были первоначально разработаны в течение 1920-х и 1930-х годов, когда было много экспериментов с большими расстояниями. коротковолновый вещание. Основная идея заключалась в том, чтобы добиться улучшений в усилении и / или направленности по сравнению с простым дипольная антенна, возможно, складывая один или несколько диполей в меньшее физическое пространство, или расположив несколько диполей так, чтобы их диаграммы направленности усиливали друг друга, таким образом концентрируя больше сигнала в заданной целевой области.

В начале 1920-х гг. Гульельмо Маркони, пионер радио, поручил своему помощнику Чарльз Сэмюэл Франклин провести крупномасштабное исследование характеристик передачи коротковолновых волн и определить их пригодность для передачи на большие расстояния. Франклин изобрел первую антенную систему с занавесками в 1924 году, известную как «Франклинская» или «английская» система.[2][3]

Другие ранние завесы включали массив Брюса, запатентованный Эдмонд Брюс в 1927 г.,[4] и Sterba штора, запатентованный Эрнестом Дж. Стерба в 1929 году.[5] Матрица Брюса выдает сигнал с вертикальной поляризацией; Решетки Sterba (и более поздние антенны HRS) производят сигнал с горизонтальной поляризацией.

Первым популярным занавесом стал Sterba штора, запатентованный Эрнестом Дж. Стерба в 1929 г.[5] и это использовалось Bell Labs и другими в 1930-х и 1940-х годах. Однако завеса Sterba имеет узкополосную конструкцию и управляется только механическими средствами.

Антенна G1 на Hörby коротковолновая станция, эксплуатируемая Радио Швеции но был остановлен в 2011 году. Он состоял из 16 горизонтальных проволочных диполей в решетке 4 × 4, подвешенных перед проволочным экраном. Каждый из 4 столбцов диполей питается от отдельной линии передачи с разомкнутым проводом, которая, как можно видеть, выходит под углом из центра каждого столбца. Диагональные провода на переднем плане - это растяжки. Обозначение CCIR для этого типа антенны (ниже) HR 4/4 / 0,5

Массивы занавесок использовались в некоторых из первых радар системы, такие как британские Сеть Главная сеть. Вовремя Холодная война, большие завесы использовались Голос Америки, Радио Свободная Европа, и Радио Свобода и аналогичные западноевропейские организации для распространения пропагандистских передач в коммунистические страны, которые подвергали цензуре западные СМИ.

Описание

В ведомые элементы обычно полуволновые диполи, питается по фазе, установлен в плоскости1⁄4 длина волны перед плоскостью отражателя.[1] Провода отражателя ориентированы параллельно диполям. Диполи могут быть вертикальными, излучающими в вертикальная поляризация, но чаще всего горизонтальные, потому что горизонтально поляризованный волны меньше поглощаются земными отражениями.[1] Нижний ряд диполей устанавливается более чем1⁄2 длина волны над землей, чтобы отражения от земли не влияли на диаграмму направленности.[1] Это позволяет сконцентрировать большую часть излучения в узком главная доля направлен на несколько градусов над горизонтом, что идеально для небесная волна коробка передач.[1] Массив штор может иметь прирост из 20дБ больше, чем у простой дипольной антенны.[1] Из-за строгих требований к фазе ранние завесы имели узкую полосу пропускания, но современные завесы могут быть построены с полосой пропускания до 2: 1, что позволяет им покрывать несколько коротковолновых диапазонов.[1][6]

Вместо того, чтобы питать каждый диполь в его центре, что требует «древовидной» структуры линии передачи со сложными согласование импеданса, несколько диполей часто соединяются последовательно, чтобы создать сложную сложенный диполь структура, которую можно подавать из одной точки.

Чтобы обеспечить возможность управления балкой, иногда весь массив подвешивается консольными рычагами на одной большой башне, которую можно вращать. Видеть ALLISS-Антенна. В качестве альтернативы, некоторые современные версии построены как фазированные решетки в котором луч можно поворачивать электронным способом, не перемещая антенну. Каждый диполь или группа диполей питается через регулируемый электроникой фазовращатель, реализованный либо пассивными цепями конденсаторов и катушек индуктивности, которые могут быть включены и выключены, либо отдельным выходом RF усилители. Добавление константы сдвиг фазы между соседними горизонтальными диполями позволяет изменять направление луча азимут до +/- 30 ° без потери диаграммы направленности.[7]

Системы с тремя массивами

Системы передачи оптимизированы по геополитическим причинам. Геополитическая необходимость приводит к тому, что некоторые международные вещатели время от времени используют три отдельные антенные решетки: высокополосные и среднечастотные, а также низкополосные завесы HRS.

Использование трех решеток завес для покрытия ВЧ радиовещательного спектра создает высокооптимизированную систему передачи ВЧ, но строительство и обслуживание трех или более решеток может быть дорогостоящим, и с середины 1990-х годов не было построено новых релейных станций ВЧ. Однако современная конструкция антенны HRS имеет длительный срок службы, поэтому существующие системы передачи на коротких волнах HRS, построенные до 1992 года, вероятно, останутся доступными в течение некоторого времени.

Номенклатура

Бывший Radio France Internationale (RFI) Релейная станция Issoudun фидеры и завесы

С 1984 г. CCIR создал стандартизированную номенклатуру для описания шторных антенн, Передающие антенны CCIR HF состоящий из 1–4 букв, за которыми следуют три цифры:

Первое письмо
Указывает ориентацию диполей в массиве.
  • «H» указывает, что диполи ориентированы горизонтально, поэтому антенна излучает радиоволны с горизонтальной поляризацией.
  • «V» означает, что диполи ориентированы вертикально, поэтому антенна излучает радиоволны с вертикальной поляризацией.
Вторая буква (если есть)
Указывает, есть ли у антенны отражатель.
  • «R» указывает на то, что на одной стороне решетки есть простой (пассивный) отражатель, поэтому антенна излучает единственный луч.
  • «RR» означает, что в массиве есть своего рода «обратимый отражатель», поэтому направление луча можно переключать на 180 °. Очень немногие из них были построены. RCI Sackville в Канаде могут быть две антенны типа HRRS - возможно, единственные в Северной Америке.
  • Если «R» и «RR» отсутствуют, антенна не имеет отражателя, поэтому дипольная решетка будет излучать свою энергию двумя лучами в обоих направлениях, перпендикулярных ее плоскости, на 180 ° друг от друга.
Третье письмо (если есть)
  • «S» указывает, что массив управляемый.
За буквами следуют три числа
«х / у / з».

«x» и «y» задают размеры прямоугольного массива диполей, а «z» - высоту нижней части массива над землей:

  • «x» (целое число) - это количество коллинеарных диполей в каждой горизонтальной строке. (Количество столбцов в массиве)
  • «y» (целое число) - это количество вертикально расположенных диполей в каждом столбце. (Количество строк в массиве)
  • «z» (десятичная дробь) - это высота над землей в длинах волн самого нижнего ряда диполей в массиве.
Смоделированный диаграмма направленности занавесной антенны HR 6/4/1 15,1 МГц (24 горизонтальных диполя, расположенных в 4 ряда по 6 элементов в каждом, перед отражателем), управляемой передатчиком мощностью 500 кВт. Передатчик расположен в Сиэтл и диаграмма охватывает Центральную Америку и некоторые части Южной Америки, показывая большие расстояния, достигнутые с помощью этой антенны. Главный лепесток узора обрамлен двумя боковые лепестки, которые выглядят изогнутыми из-за проекции глобальной карты.

Например, шторная антенна HRS 4/5 / 0.5 имеет прямоугольную решетку из 20 диполей, 4 диполя в ширину и 5 диполей в высоту, причем самый нижний ряд находится на половине длины волны от земли, а за ним находится плоский отражатель, и направление луча можно поворачивать. Поворотная антенна HRS 4/4 / 0,5 с 16 диполями является одним из стандартных типов антенных решеток, используемых на коротковолновых радиовещательных станциях по всему миру.

Примечания к номенклатуре HRS
  • Антенны HRS типа HRS 1/1 / z не определены как таковые (такая вещь будет состоять только из одного диполя).
  • Антенны HRS типа HRS 1/2 / z и 2/1 / z существуют, но практически не используются в коротковолновом радиовещании. Антенна с обозначением «H 1/2 / z» обычно называется антенной «Lazy-H». Репитеры VHF и UHF для FM-радио или телевидения в Великобритания довольно часто используют пару горизонтальных диполей (или коротких яги) один над другим (например, HRS 1/2 / z) для концентрации мощности передачи в вертикальной плоскости.
  • Русский Дуга Радар над горизонтом возможно, использовала антенну типа HRS 32/16 / 0,75 (оценка - не проверена) с потенциальной направленной ERP в гигаваттном диапазоне.

Антенна HRS

В Антенна типа HRS пример массива штор антенна. Она имеет ЧАСгоризонтальные диполи с ротражатель за ними, а луч Sгибкая. Эти антенны также известны как «HRRS» (для робратимый рeflector), но дополнительный R используется редко.

Однако еще в середине 1930-х годов Radio Netherlands использовало поворотную антенну HRS для глобального покрытия. С 1950-х годов конструкция HRS стала более или менее стандартом для больших расстояний (> 1000 км) и большой мощности. коротковолновый вещание.

Пример смоделированной диаграммы направленности антенны HRS от коротковолновая ретрансляционная станция в Канаде. Он состоит из главного лепестка с двумя основными боковые лепестки. Боковые лепестки выглядят изогнутыми из-за проекции карты.

Описание HRS

Антенна типа HRS в основном представляет собой прямоугольную решетку обычных дипольных антенн, натянутых между опорными опорами.[8] В простейшем случае каждый диполь отделен от следующего на1⁄2 λ вертикально, а центры каждого диполя расположены на расстоянии 1λ разнесены по горизонтали. Опять же, в простейшем случае (для поперечного луча) все диполи возбуждаются синфазно друг с другом и с одинаковой мощностью. Излучение сосредоточено поперек завесы.

За массивом диполей, обычно около1⁄3 λ дальше будет «отражатель», состоящий из множества параллельных проводов с той же ориентацией, что и диполи. Если бы этого не было, занавес излучал бы одинаково вперед и назад.

Рулевое управление

АЛЛИСС антенна, если смотреть снизу

Если в обозначении антенны есть буква "S", это управляемая конструкция. Согласно рекомендации ITU, это можно назвать «поворотной конструкцией».[7] Это может быть достигнуто электронным путем путем регулировки фаз электрических волн сигналов, подаваемых на столбцы дипольных антенных элементов, или физически путем установки антенной решетки на большом вращающемся механизме. Пример этого можно увидеть на NRK Квицёй, где кольцевая железная дорога несет пару колесных платформ, каждая из которых поддерживает башню на противоположных концах опоры диаметра. Антенная решетка-занавес подвешена между башнями и вращается вместе с ними, когда башни огибают кольцевую железную дорогу. Другая техника физического вращения используется АЛЛИСС система, в которой весь массив построен вокруг центральной вращающейся башни большой прочности.

Антенные решетки с электрическим поворотом обычно могут быть нацелены в диапазоне ± 30 ° от физического направления антенны, в то время как механически повернутые антенные решетки могут вмещать полные 360 °. Электрический поворот обычно осуществляется в горизонтальной плоскости, при этом возможна некоторая регулировка в вертикальной плоскости.

Азимутальная ширина луча

  • Для двухдипольной антенной решетки ширина луча составляет около 50 °.
  • Для дипольной решетки шириной 3 ширина луча составляет около 40 °.
  • Для дипольной антенной решетки шириной 4 ширина луча составляет около 30 °.

Вертикальный угол запуска

Количество рядов диполей и высота самого нижнего элемента над землей определяют угол места и, следовательно, расстояние до зоны обслуживания.

  • Двухрядный высокий ряд имеет типичный угол взлета 20 °.
чаще всего используется для связи средней дальности.
  • Четырехрядный высокий ряд имеет типичный угол взлета 10 °.
чаще всего используется для связи на большие расстояния.
  • 6-рядный массив аналогичен 4-рядному, но может достигать углов взлета от 5 ° до 10 °.
может использоваться в коротковолновых линиях связи протяженностью 12000 км и имеет высокую направленность.[7]

Обратите внимание, что детали размещения антенны могут нанести ущерб планам проектировщиков, что может отрицательно повлиять на угол взлета и согласование.

Примеры антенн HRS

Это пример теоретической конструкции коротковолновых ретрансляционных станций HRS. Это может помочь лучше понять направленность антенны HRS.

Коротковолновые ретрансляционные станции, использующие только антенны HRS

Это неполный список станций, использующих только антенны HRS, отсортированный по названию страны.

Активные сайты

Бразилия

Германия

Новая Зеландия

Великобритания

Списанные сайты

Австралия

  • CVC International, Дарвин, Северная Каролина на полуострове Кокс. Ранее это был Радио Австралии релейная станция. Поскольку земля была передана местным землевладельцам в 2008 году по решению суда, участок был демонтирован в 2009 году. В настоящее время неизвестно, есть ли какие-либо оставшиеся антенные башни HRS.

Германия

Канада

  • Radio Canada International Sackville, NB. Коротковолновая служба Radio Canada International была закрыта в июне 2012 года из-за сокращения бюджета Канадской радиовещательной корпорации в результате сокращения федеральных субсидий. Антенные башни HRS снесли в 2014 году.

Испания

Соединенные Штаты Америки

Радиолокационные системы с использованием антенн типа HR

Мобильный многодиапазонный радиолокационный комплекс 55Ж6М Небо-М разработки ННИИРТ

В некоторых портативных тактических антенных системах по-прежнему используются антенны типа HR, в основном не HRS, поскольку антенны вращаются.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j Гриффит, Б. Уитфилд (2000). Основы радиоэлектронной передачи, 2-е изд.. SciTech Publishing. п. 477. ISBN  1884932134.
  2. ^ Джон Брэй (2002). Инновации и коммуникационная революция: от пионеров викторианской эпохи до широкополосного Интернета. ИЭПП. С. 73–75. ISBN  9780852962183.
  3. ^ Бошан, К. Г. (2001). История телеграфии. ИЭПП. п. 234. ISBN  0-85296-792-6. Получено 2007-11-23.
  4. ^ Патент США № 1813143, г. Воздушная система В архиве 2013-11-09 в Wayback Machine, Э. Брюс, подана 25 ноября 1927 г., предоставлена ​​7 июля 1931 г.
  5. ^ а б Патент США № 1885151, г. Направленная антенная система В архиве 2012-01-27 в Wayback Machine, Э.Дж. Sterba, подана 30 июля 1929 г., предоставлена ​​1 ноября 1932 г.
  6. ^ Telefunken, Fachbereich Hochfrequenztechnik, Ульм (1976). «Широкополосные шторные антенны для коротковолнового вещания» (PDF) (на немецком). Получено 2019-05-02.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ а б c «Передающие антенны в КВ радиовещании» (PDF). РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BS.80-3. Получено 2019-07-22.
  8. ^ http://www.antenna.be/tci-611.pdf
  9. ^ WITN. «НОВОЕ ВИДЕО - Взрывы обрушили 48 башен VOA в округе Бофорт». www.witn.com. Получено 2019-06-13.

внешняя ссылка

Технологические порталы ALLISS