Меню Рубрики

Установка антенно фидерного оборудования

Антенно-фидерное устройство: принцип работы

Устройство антенно-фидерной системы должен знать каждый, кого интересует передача сигналов в радиотехнических системах (радиовещания, радиосвязи, телевидения). Следует отметить, что в данном случае предусматривается возможность общения в обе стороны. Фидер передает электромагнитные колебания от передатчика к антенне (которая излучает/принимает сигнал) и от нее к приемнику. Об этом и поговорим.

Про антенны

Так называют устройства, главное предназначение которых — прием или излучение электромагнитных волн. Антенны являются неотъемлемой частью любого радиопередающего и радиоприемного устройства. Следует отметить, что в зависимости от целевого назначения меняется функциональная роль. Например, передающая антенна преобразовывает ток высокой частоты в энергию электромагнитных волн. Может быть и такое, что она является многофункциональной, и может быть еще и приемной. В таком случае улавливаются электромагнитные волны и преобразовываются в энергию высокочастотных колебаний. Такая версия устройства является наиболее предпочтительной благодаря своим технико-экономическим характеристикам.

Про фидер

Это совокупность устройств, благодаря которым энергия подводится от передатчика к антенне и от нее к приемнику. Часто их еще называют фидерным трактом. Конструктивное исполнение напрямую зависит от диапазона частот, которые передаются по нему. Фидер может также излучать волны. Но это возможно только в тех случаях, когда соседние участки двух проводов обтекаются токами, которые совпадают по фазе. Их поля в таком случае взаимно усиливаются. Кстати, на этом эффекте можно реализовать антенны.

Они в таком случае называются синфазными, и следует отметить, что получили весьма широкое распространение. Также могут быть излучения фидера в тех случаях, когда расстояние между проводами по определенным направлениям приобретает существенную разность хода. Следует отметить, что можно подобрать такое значение, при котором произойдет сложение волн. На этом принципе также работают антенны, которые называются противофазными.

Возвращаемся к нашему устройству

Проектирование антенно-фидерных устройств с последующим созданием требует, чтобы отдельные понятия сложились в целостную систему. Итак, если есть радиоканал, сформированный из передающей и приемных антенн, а также тракт распространения, то его можно рассматривать как пассивный линейный четырехполюсник. В чем заключается его особенность? Если в нем электродвижущую силу и нагрузку поменять местами, то параметры системы не изменятся. То есть приемную антенну можно сделать передающей и наоборот. Это свойство называют принципом взаимности. Из него вытекает обратимость процессов передачи и приема. Именно благодаря этому можно обходиться одной антенной, которая выступает в обеих ролях. А это позитивно сказывается на технико-экономических показателях системы радиосвязи, что и способствовало массовому использованию данного принципа.

А что бы почитать по этой теме?

Забегая вперед, следует признать, что данная тема является весьма обширной. Поэтому если после прочтения статьи останутся вопросы, то лучше обратиться к толковым книгам. В качестве первого образца можно посоветовать ту, которую написал Драбкин: «Антенно-фидерные устройства». Данная книга была издана в 1961 году. Но несмотря на свой возраст и довольно существенное устаревание, она еще может быть полезной. Хотя бы тем, что в ней рассматриваются основополагающие теоретические положения, которые полезно изучить всем, кого интересует данная тема.

Книга Драбкина является учебником по антенно-фидерным устройствам. Вообще-то, она предназначена для радиоинженеров и студентов радиотехнических факультетов, но если тема действительно интересует, то разобраться в ней сможет практически любой человек. Особенно следует отметить рассмотрение теории антенн, проволочные, сверхвысокочастотные и самолетные образцы, специфику измерения электрических параметров. Хотя только этим, разумеется, перечень не ограничивается.

Из более современных авторов заслуживает упоминания Ерохин Г. А., «Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн» — это весьма современная и одновременно толковая книга. Можно посоветовать обратить внимание на второе издание, выпущенное в 2004 году. В книге излагаются теоретические положения и, что особенно хочется отметить, много внимания уделено вопросам, которые непосредственно относятся к проектированию и эксплуатации систем телевидения, радиосвязи и радиовещания. За это следует воздать хвалу, которую вполне заслуживает Ерохин. «Антенно-фидерные устройства…» этого автора — действительно полезная книга.

Какие параметры антенн необходимо знать?

Но давайте вернемся к теме статьи. Чтобы определить значение параметров, используют анализатор антенно-фидерных устройств или рассчитывают с помощью формул. Это необходимо для получения прибора с нужными характеристиками. Вот список, на что следует обращать внимание:

  1. Излучающая мощность электромагнитных волн. Сила и количество волн, которые от антенны идут в свободное пространство. Подразумевается активная мощность, ведь излучение постепенно рассеивается в пространстве, что окружает антенну. Ее можно выразить через сопротивление.
  2. Мощность потерь. Под этим подразумевается значение, которое бесполезно теряется передатчиком при прохождении по проводам антенны тока. Может учитываться значение земли и предметов, при условии, что они расположены вблизи антенны. Также является активным параметром и может быть выражено через сопротивление.

Продолжаем перечислять параметры

  1. Мощность в антенне. Значение, что отображает энергию, подводимую от передатчика. Представляется в виде суммы двух предыдущих параметров.
  2. Коэффициент полезного действия.
  3. Входное сопротивление антенны. Под этим подразумевается значение, которое есть на входных зажимах. Характеризуется наличием ре/активной составляющих. Самый лучший вариант – это настройка в резонанс. В таком случае для генератора дается активная нагрузка, и устройство используется с максимальной эффективностью.
  4. Направленность антенны. Под этим подразумевается способность излучать электромагнитные волны в определенную сторону. Для того чтобы судить о данном свойстве, используют диаграмму направленности.
Читайте также:  Установка и обслуживание компьютерного оборудования

Остальные параметры

Кроме перечисленных, следует знать:

  1. Коэффициент направленного действия.
  2. Рабочий диапазон. Более специализированно используется понятие полосы пропускания антенны. Так называется интервал частот, где ширина главного лепестка диаграммы направленности не выходит за установленные пределы, коэффициент усиления характеризуется как достаточно высокий, а с фидерным трактом согласование существенно не ухудшается. При этом должно быть небольшим отражение. Это требуется для снижения переходных шумов в каналах, присутствующих из-за наличия попутных потоков.
  3. Коэффициент защитного действия. Он используется для определения степени ослабления сигналов антенной, которые принимаются из побочных направлений.

Работа с волнами

Монтаж антенно-фидерных устройств осуществляется исходя из того, где и в каком диапазоне они будут использоваться. При этом необходимо добиться, чтобы направленные свойства были хотя бы в одной плоскости. При малой длине антенны выходят достаточно компактные. Это позволяет делать их вращающимися и получать значительный выигрыш в мощности, понижая одновременно взаимные помехи радиостанций. Ну и куда без этого – осуществлять связь в любом желаемом направлении.

В диапазоне метровых волн для удобства использования часто применяют разнообразные не/симметричные вибраторы. Хотя это далеко не единственный вариант. Из-за размера антенны метрового диапазона довольно проблематично перемещать вручную. Давайте рассмотрим это подробнее.

Чем отличаются волны разной длины?

Отличить по предназначению можно по специфическим особенностям. Следует отметить, что в ряде случаев можно использовать однотипные антенны для работы в смежных диапазонах. Вот их список:

  1. Антенны длинных волн. Обладают большими геометрическими размерами. Но несмотря на это, все же значительно меньше длины волны. Высота устройства редко когда превышает 0,2 от ее величины.
  2. Антенны средневолнового диапазона. Характеризуются тем, что соразмерны с длиною волн. Отличаются более высоким сопротивлением излучению, нежели предыдущий вариант. Благодаря этому коэффициент полезного действия может достигать 80%. Диаграмма направленности для этих устройств обладает видом вытянутой вдоль поверхности земли восьмерки. Правда, из-за этого поступающие из атмосферы сигналы существенно ослаблены.
  3. Антенны коротких волн. К ним предъявляют специфические требования. Но это не на пустом месте, а напрямую связано с особенностями распространения этого диапазона. Для обеспечения устойчивой связи выбирают несущую частоту передатчика в зависимости от времени года и суток.
  4. Антенны ультракоротких волн. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия и узкой диаграммой направленности. Связано это с тем, что размеры антенн примерно равны длине рабочих волн.

Обслуживание

Чтобы устройство работало без проблем, необходимо своевременно заниматься его профилактикой. Если говорить о текущем осмотре объектов, то к ним относятся:

  1. Антенны.
  2. Фидеры.
  3. Радиорелейная связь.
  4. Фундамент (это и дальше для крупных стационарных объектов).
  5. Конструкции опоры.
  6. Оттяжки мачт, а также их крепления.
  7. Помещения (контейнера) базовой станции.
  8. Конструкции крепления основы к фундаменту.
  9. Прилегающая территория.

При этом следует уделить внимание таким моментам:

  1. Состоянию аппаратуры.
  2. Коррозийным и механическим повреждениям.

Кроме текущего, есть еще и планово-периодическое обслуживание антенно-фидерных устройств. Оно предполагает проведение более капитальной проверки, так называемого ревизионного осмотра и осуществление ремонта.

Подведение итога

Вот и рассмотрено, что собой представляют антенно-фидерные устройства. Предоставленной информации, скорее всего, не хватит для того, чтобы соорудить собственный рабочий прибор. Но вот обеспечить необходимым теоретическим минимумом, чтобы двигаться дальше, надеемся, у нас получилось. А если читатель подкован в этих вопросах, то возможно, уже разобрался, что и как нужно делать.

источник

Оборудование антенно-фидерного тракта

Основной принцип построения транкинговых систем заключается в том, чтобы создавать зоны радиопокрытия настолько большими, насколько это возможно. Поэтому антенны базовой станции, как правило, размещаются на высоких мачтах или сооружениях и имеют круговую диаграмму направленности. При расположении базовой станции на краю зоны применяются направленные антенны. Базовая станция может располагать как единой приёмопередающей антенной, так и раздельными антеннами для приёма и передачи. В некоторых случаях на одной мачте может размещаться несколько приёмных антенн для борьбы с замираниями, вызванными многолучевым распространением.

Одним из наиболее важных качеств антенн является их усиление. Антенна обладает усилением вследствие формирования такой диаграммы направленности, при которой максимум энергии совпадает с направлением на абонентские станции.

Для повышения коэффициента усиления антенных систем стараются формировать более узкую диаграмму направленности (ДН) в преимущественных направлениях. Для обеспечения надежной подвижной радиосвязи ДН антенн базовых станций и ретрансляторов стараются прижать к горизонту, тем самым, обеспечив максимальное излучение в направлении абонентских станции.

Читайте также:  Установка бытового газового оборудования в квартире

Не менее важным условием при построении АС радиального действия является формирование наиболее равномерной (круговой) диаграммы направленности в горизонтальной (азимутальной) плоскости. Если место установки для базовой антенны относительно свободно от металлических предметов и других антенн (высотные здания, возвышенности местности и вершины гор), то данная задача легко выполнима с помощью обычных коллинеарных антенн с последовательным питанием.

В действительности на практике встречаются более сложные условия установки. Для достижения максимальной зоны действия радиосистемы антенны ретрансляторов устанавливают на теле — радиовышках, заводских трубах, стенах высотных зданий. Такие места могут позволить создать идеальную ДН. Поэтому для ее формирования используют секторные (панельные) антенны. Они создаются из объединения в одно целое нескольких антенных панелей Основные требования к таким панелям — равномерный широкий сектор излучения при минимальном уровне излучения назад и высоком усилении Больше всего удовлетворяют этим условием антенные решётки на основе обычных диполей либо малоэлементных «волновых каналов».В качестве антенн базовых станций выбраны антенны фирмы «Радиал» серии D.

Антенные системы Радиал» серии D построены по принципу параллельного сложения мощности коллинеарно-расположенных активных элементов. Такая структура обеспечивает сохранение широкой рабочей полосы антенны во всем диапазоне 136-174 МГц (VHF), практически круговую направленность. Усиление антенны зависит от количества применяемых элементов и достигает 12 дБ в антенне D-8. Изменением расположения элементов на мачте можно в небольших пределах корректировать диаграмму направленности антенны в соответствии с требованиями к системе.

Наличие в антеннах разъемных соединений позволяет легко осуществлять монтаж и демонтаж антенных систем, диагностику и замену отдельных элементов.

В населенных пунктах п. Ортовый, п. Таранах. п. Кутина, расположены антенны D-1 с усилением 3 дБ, п. Мар-Кюель и п. Белькачи необходима установка антенны D-8 с усилением 12дБ, антенной D-1 является петлевой диполь (вибратор) Пистолькорса. Основные его достоинства — широкая полоса и относительно низкам чувствительность к помехам промышленного происхождения Антенна D-8 представляет собой синфазную антенную решетку, где основным конструктивным элементом является антенна D-1. Для объединения элементов в этой антенне используются сумматоры сигнала ТК-52 и ТК-54.

В состав каждого диполя входят излучающий элемент, траверса, крепежный зажим. Излучающий элемент выполнен из легкого алюминиевого сплава. Запитан вибратор коаксиальным 50-омным кабелем, заканчивающийся разъемом SO-239 Он крепится к мачте с помощью траверсы — трубы и цельнолитых силуминовых зажимов, позволяющих использовать мачты или горизонтальные балки диаметром 38-80 мм. Антенна имеет надежное полимерное покрытие, защищающее от агрессивных сред и поэтому, может использоваться в морской климатической зоне и территориях с повышенной кислотностью. Благодаря цельнометаллической конструкции имеет надежную грозозащиту. Для герметизации применяются современные клей-герметики и термоусадочные материалы.

Отдельную нишу в системах АФУ занимают изделия на основе объемных резонаторов, высокоселективных устройств на которых строят фильтры, дуплексеры, комбайнеры.

Сами объёмные резонаторы представляют собой участки коаксиальных линий, обычно стандартных, диаметров 4. 5, 6, 8, 10, 12 дюймов. Чем больше диаметр объёмного резонатора, тем выше добротность. Центральный проводник делается подвижным для настройки на высоту. Стабильность характеристик, зависящих от длины центрального проводника, контролирует специальная система из микрометрического винта и термокомпенсатора.

Винт изготавливается из материала с низким коэффициентом температурного удлинения, чтобы дрейф частоты был минимальным в зависимости от температуры окружающей среды.

Применение в объемных резонаторах различных типов связи между входным и выходным разъемом, а также комбинирование нескольких резонаторов можно получить самые разнообразные АЧХ — полосовые, полосно-режекторные и режекторные.

Полосовыми фильтрами называют устройства, подавляющие сигналы с частотами, лежащими вне его полосы пропускания. Ее ширина определяется по уровню — 3 dВ.

На полосовых фильтрах обычно строят приёмные преселекторы, где необходимо пропустить частоты нескольких каналов и вырезать все остальные. Также полосовые фильтры находят свое применение в некоторых типах дуплексных фильтров, передающих комбайнерах, а также как самостоятельные изделия.

Режекторные схемы включения обычно применяют в случаях, когда требуется исключить одну очень сильную и близкорасположенную помеху. В отличие от полосового фильтра режекторный позволяет эффективно устранить помеху при значительно меньшем частотном разносе.

Полосно-режекторная схема — самая популярная при создании дуплексеров с одним-двумя каналами.

Дуплексер — это устройство, предназначенное для обеспечения одновременной работы передатчика и приёмника (работающих на разных частотах) на одну общую антенну, исключая их взаимные помехи. В большинстве случаев дуплексеры используются в составе ретрансляторов, особенно если ограничено пространство для установки антенн или их разноса, достаточного для обеспечения необходимой изоляции между передатчиком и приёмником ретранслятора. В полосно-режекторном дуплексере объемные резонаторы в цепи передатчика настроены на пропускание частоты передатчика и подавление частоты приёмника, тогда как цепь приёмника настроена наоборот, на пропускание частоты приёмника и подавление частоты передатчика. Основные достоинства полосно-режекторных дуплексеров: лучшая изоляция и возможность обеспечить минимальный разнос между частотами.

Читайте также:  Шкафы уличные для установки оборудования

Для систем со средним и большим разносом между частотами приема и передачи используют полосовые дуплексеры, резонаторы которых настроены на пропускание частот приемника (в цепи приёмника) и передатчика (в цепи передатчика).

Дуплексный фильтр режекторного типа настроен таким образом, что подавляет частоты передатчика (в цепи приёмника) и частоты приёмника (в цепи передатчика). Основной недостаток режекторного дуплексера — он не обеспечивает зашиты близкорасположенных приемников от внеполосных излучении передатчика. Поэтому эти схемы используются обычно для создания мобильных дуплексеров. Для сложения сигналов от нескольких передатчиков в один магистральный кабель применяют специальные устройства — передающие комбайнеры.

Дело в том, что объединить передатчики обычным параллельным сложением нельзя — неминуемо возникновение интермодуляционных помех, возникающих из двух сигналов на нелинейных участках такта. Такими участками как раз и являются выходные каскады передатчиков. Чтобы этого не происходило, применяют ферритовые вентили, обеспечивающие однонаправленную проводимость сигнала. Устанавливая в цепи такие устройства, ограничивается затекание сигнала с соседнего канала.

Ферритовые вентили (изоляторы) являются неотъемлемой частью любого передающего комбайнера и вообще любой многоканальной системы. Изолятор представляет собой ферритовый циркулятор (своим названием он обязан круговой схеме циркуляции ВЧ сигнала: с 1-го порта на 2-ой. со второго — на третий и с третьего — на первый порт), на один из портов которого присоединена согласованная нагрузка. Таким образом, сигнал передатчика может передаваться только в одном направлении, в противном случае он будет поглощен нагрузкой. Сами комбайнеры бывают двух типов: гибридные и на объемных резонаторах.

Первый тип — более дешёвые, широкополосные, надежны и просты в обслуживании, а самое главное гибридные комбайнеры позволяют складывать сигналы с любым разносом частот, что особенно удобно в случаях, когда канальная сетка имеет разнос 25 кГц. Но у комбайнеров этого типа есть одни большой недостаток — большие потери. Так у двухканального комбайнера они составляют 3,5 дБ, четырехканального 7 дБ, а восьмиканальный имеет уже 10 дБ потерь, то есть в эфир пойдет только 10% от мощности передатчика.

Основным элементом гибридного комбайнера является гибридный ответвитель, работающий на фазовом принципе разделения двух ближних сигналов.

Комбайнеры на объемных резонаторах имеют сравнительно низкие потери, но требуют частотного разноса не менее 150 кГц на VHF и 250 кГц на UHF диапазонах. Работа комбайнеров этого типа основана на возможностях резонаторов разделять два соседних сигнала. Для этого требуются фильтры с особо высокой добротностью и крутыми скатами АЧХ. Поэтому для этих целей применяют объемные резонаторы диаметром 8 дюймов и более. Еще одним достоинством комбайнера на объёмных резонаторах является его сравнительно легкая расширяемость. Это очень удобно, если планируется расширение одного сайта.

Антенно-фидерный тракт базовой станции Мар-Кюэля в своем составе имеет:

антенна фирмы Радиал D-8 VHF;

-дуплексный фильтр фирмы Радиал DPF5-4V;

преселектор фирмы Радиал PF5-6V;

приемно-распределительная панель фирмы Wacom WP8835-8Y;

  • — передающий комбайнер фирмы Wacom WP935-4;
  • — 4 изолятора фирмы Wacom WF3 1-1101.

Антекно-фидерный тракт БС п. Белькачи отличается лишь типом передающего комбайнера WP935-2 и числом изоляторов: их 2.

Антенно-фидерный тракт базовых станций расположенных в пос. Ортовый, п. Тараннах, и п. Кутина, состоит лишь из антенны D-l VHF и дуплексного фильтра DPF5-4V.

Применение того или иного типа коаксиального кабеля зависит от частотного диапазона, расстояния от передатчика до антенны и ценой за погонный метр. Лучше всего применять хороший коаксиальный кабель с низкими потерями. Необходимо также обратить внимание на тщательность монтажа разъемов и качество самих разъемов. Известны случаи, когда плохо установленный разъём приводил к дополнительным потерям, больше чем вносили все фильтры в системе, или к потере работоспособности системы через короткий промежуток времени.

В качестве кабеля, соединяющего выход базовой станции с антенной, взят фидер фирмы КС Communications (ранее Nokia Cables) RF 7/8″- 50 HD standard с затуханием на частоте 100 МГц равным 0,012 дБ/м.

Для радиостанций, устанавливаемых в автомобилях, применяются антенны вертикального типа («штырь») с различным типом крепления к корпусу. КПД излучения такой антенны зависит от места ее установки. Максимальный эффект достигается при установке антенны через отверстие в центре крыши. Минимальный — установка на краю крышки багажника или на бампере. Существует множество типов антенн для автомобилей: от простейших четвертьволновых до сложных коллинеарных, имеющих высокий коэффициент усиления и большие размеры. Как правило, в условиях городской застройки применения сложных антенн неоправданно из-за помеховой обстановки. Наиболее выгодным по соотношению цена/эффективность является приобретение антенн 5/8 длины волны.

Наиболее известные производители высококачественных и недорогих автомобильных антенн DIAMOND, ANL1, CUSHCRAFT.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector