Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение

Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА


Лекция (2 ч.) Антенно-фидерные устройства транспортных радиосетей


План лекции


5.1 Общие сведения.

5.2 Главные характеристики и свойства антенн.

5.3 Антенно-фидерные устройства радиосетей жд транспорта.


^ 5.1 Общие сведения


Антенной именуется устройство, созданное для излучения и приема радиоволн.

Передающая антенна Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение испускает электрическую энергию в данных направлениях.

Приемная антенна воспринимает электрическую энергию с данных направлений.

Антенна обладает свойством обратимости, потому антенна может работать как в режиме приема, так и в Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение режиме передачи. При всем этом ее главные характеристики, в том числе и диаграмма направленности, остаются постоянными.

Для различных диапазонов радиоволн антенны конструктивно различны. В спектрах километровых, гектометровых и декаметровых волн антенны представляют собой Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение единичный провод либо систему проводов. В спектре УКВ используются также антенны в виде поверхностей.

Разглядим простые принципы излучения электрических волн. Из курса физики понятно, что если через проводок проходит ток высочайшей частоты, то Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение вокруг проводника появляется переменное электрическое поле, распространяющееся в пространстве со скоростью света. Интенсивность излучения электрических волн находится в зависимости от формы проводника. Так, если проводник согнуть в виде петли (набросок 5.1.а), то Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение в 2-ух его половинах токи будут ориентированы в обратные стороны, потому поля, сделанные этими токами в хоть какой удаленной точке, также равны, обратно ориентированы и взаимно уничтожаются.

Очень слабеньким излучением обладает и замкнутый Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение колебательный контур (набросок 5.1.б), потому что токи, протекающие по участкам AB и CD, DA и BC обратно ориентированы.




Набросок 5.1 – Перевоплощение замкнутого контура в открытый контур (антенну)


Если же замкнутый Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение контур перевоплотить в открытый, раздвинув обкладки конденсатора и вытянув соединительные проводники (набросок 5.1.в), то интенсивность излучения растет, потому что направление токов на участках станет схожим. Если вытянуть провод катушки в прямую линию и заместо Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение обкладок конденсатора применить проводник достаточной длины, то излучение волн станет большим: ток течет в одном направлении и в схожих фазах (набросок 5.1.г).

Таковой открытый контур-антенна обычно представляет собой проводник длиною /2 и именуется Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение полуволновым диполем либо симметричным вибратором. Для получения в нем незатухающих колебаний его подключают к зажимам генератора переменной Э.Д.С. (набросок 5.1.д).


^ 5.2 Главные характеристики и свойства антенн


Разглядим главные характеристики Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение и свойства антенн. Считая в первом приближении, что индуктивность и емкость распределены повдоль симметричного вибратора умеренно, воспользуемся уравнениями для всеохватывающих амплитуд тока и напряжения двухпроводной полосы





где U2 и I2 – соответственно, амплитуды наряжения Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение и тока в конце полосы, т.е. при l = 0; ZB – волновое сопротивление полосы; - неизменная фазы;  - длина волны.

Для разомкнутой на конце полосы I2 = 0, потому





На рисунке 5.2.а показано рассредотачивание амплитуд напряжения и тока Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение повдоль длинноватой антенны.





Набросок 5.2 – Рассредотачивание амплитуд напряжения и тока повдоль антенны


Как видно из рисунка, в точках, где , инсталлируются пучности напряжения и узлы тока.

Разглядим более маленькую антенну (набросок 5.2.б) длиной l1 порядка Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение /4. Каждый элемент таковой антенны длиной dl, снутри которого амплитуда тока постоянна, является простым диполем и делает в направлении наибольшего излучения напряженность поля





где I(l) – ток в элементе антенны, rl – расстояние от центра элемента антенны до Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение точки наблюдения поля.

Так как длина антенны l невелика, по отношению к длине волны , то расстояния от хоть какого элемента антенны до точки наблюденя приблизительно схожи и равны r, а поля Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение частей в точке наблюдения имеют схожие фазы. Полная напряженность поля в точке наблюдения, получаемая в итоге интерференции полей от всех частей





где l1 – длина антенны.

Согласно (5.3) имеем





Разглядим гипотетичную антенну длиной lД с равномерным Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение рассредотачиванием амплитуды тока в хоть какой точке антенны равной IН. В точке, отстоящей на расстоянии r от антенны и находящейся в плоскости наибольшего излучения, такая антенна делает напряженность поля





Антенны с неравномерным и Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение равномерным рассредотачиванием токов будут эквивалентны, Если они делают схожую напряженность поля в точке приема, т.е. EM1 = EM.H..

Тогда, с учетом (5.5) и (5.7), имеем



С учетом (5.6) имеем





Так как





получим





Величину lД именуют действующей длиной антенны Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение.

Направленные характеристики антенн определяются их диаграммой направленности, которая представляет собой зависимость напряженности поля, создаваемого антенной на расстоянии r от углов наблюдения в пространстве. Различают пространственные и плоскостные диаграммы направленности.

Пример Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение плоскостных диаграмм направленности антенны приведен на рисунке 5.3.

Диаграммы направленности оцениваются коэффициентом направленного деяния К.Н.Д., который представляет собой отношение квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в данном (обычно главном) направлении EO к квадрату Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение среднего значения напряженности поля во всех направлениях ECP








Набросок 5.3 – Пример диаграмм направленности антенн


Количество электрической энергии, излучаемой антенной за 1 с именуется мощностью излучения P. Эта мощность отдается антенной в окружающее место невозвратно и Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение носит активный нрав.

Активная мощность, теряемая в антенне на нагрев проводников, изоляторов и Земли именуется мощностью утрат PП.

Мощность, подводимая к антенне, равна сумме мощностей излучения и утрат





Отношение мощности излучения к мощности Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение, подводимой к антенне, получило заглавие коэффициента полезного деяния антенны А.





Определяющим параметром передающих антенн является коэффициент усиления G





где DЭ – К.Н.Д. эталонной антенны (для длинноватых и средних волн DЭ = 3.28; для маленьких волн Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение DЭ = 1.64; для УКВ спектра DЭ = 1).

Приемные антенны характеризуются их действенной площадью SЭФФ





^ 5.3 Антенно-фидерные устройства радиосетей жд транспорта


Для работы в радиосетях жд транспорта используются антенны разных типов: стационарные – АС; локомотивные – АЛ, АЛП Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение; для автомобилей и других мобильных объектов – АМ; для переносных радиостанций – АП, АРН, АПРМ.

Для обозначения вариантов конструкции и спектра рабочих частот антенн после букв ставят числа. К примеру, антенна АС-1/2: антенна стационарной Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение радиостанции, вариант конструкции – 1, спектр рабочих частот – 2 (151…156 МГц); антенна АЛ/3: антенна локомотивная, спектр рабочих частот – 3 (307…308, 343…344 МГц).

Для радиостанций типа ЖРУ применяется ненаправленная антенна (набросок 5.4), состоящая из петлевого вибратора (1) длиной в четверть волны, опорного Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение изолятора (2) и основания с укрепленными на нем лучами противовеса (3).





Набросок 5.4 – Антенна радиостанций типа ЖРУ


Для увеличения механической прочности и роста действенной площади потивовесной части лучи противовеса выполнены плоскими, конусновидной формы.

Стационарная антенна АС-1 (набросок 5.5), используемая для Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение радиостанций системы «Транспорт», представляет собой полуволновой вибратор.




Набросок 5.5 – Антенна типа АС-1


Она выполнена из 2-ух железных цилиндров (1), соединенных в высшей части трубой-стойкой (2). Железные цилиндры разбиты меж собой изолятором (3). Антенна Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение запитывается через 50-омный коаксиальный кабель, введенный в отверстие трубы-стойки. Такая конструкция антенны обеспечивает ее механическую крепкость, грозозащищенность и согласование с фидером во всем спектре рабочих частот.

Высота антенны АС-1/2 составляет 1087 мм, АС-1/3 – 693 мм Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение, АС-5/2 – 3550 мм, АС-5/3 – 1750 мм.

Для возимой двухдиапазонной радиостанции, работающей на частотах второго и третьего диапазонов радиоволн, предназначена диско-конусная антенна АЛП/2,3 (набросок 5.6).

Локомотивные антенны АЛ представляют собой петлевые несимметричные трехпроводные (АЛ/2) и Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение двухпроводные (АЛ/3) вибраторы, показанные соответственно на рисунках 5.7.а и 5.7.б.






Набросок 5.6 – Антенна локомотивная диско-конусная типа АЛП/2.3






Набросок 5.7 – Антенны локомотивные типа АЛ/2(а) и АЛ/3(б)


Главные характеристики антенн, используемых Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение на радиосетях жд транспорта даны в таблице 5.1.


Таблица 5.1



п/п

Наименование антенны

Тип антенны

Диаграмма направленности

Коеффициент усиления в основном направлении, дБ

Область внедрения

1

2

3

4

5

6

1

АС-1/2

полуволновой вибратор

радиальная

0

стационарная

2

АС-2/2

то же с плоским отражателем

кардиоида

3

стационарная

3

АС-3/2

то же с уголковым отражателем

однонаправ-ленная

8

стационарная

4

АС-4/2

две антенны Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение АС-3/2

восьмерка

4

стационарная

5

АС-5/2

коллинеарная

радиальная

5

стационарная

6

АС-6/2

два синфазных полуволновых вибратора

восьмерка

4

стационарная

7

АЖРУ

четвертьвол-новой вибратор с противовесами в виде лучей

радиальная

0

стационарная, все виды электроподвижного состава ЭПС, тепловозов и дизельпоездов

8

АЛ/2

низкораспо-ложенная

радиальная

-0.5

магистральные и маневровые локомотивы

9

АЛ/3

низкораспо-ложенная

радиальная

0

магистральные тепловозы

10

АЛП/2,3

диско Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение-конусная

радиальная

0

ЭПС и магистральные тепловозы

11

АЛП/3

полуволновой вибратор

радиальная

0

ЭПС

12

АРН

-

радиальная

-2

носимые радиостанции

13

АПРМ

-

радиальная

-8

носимые приемники


Для уменьшения утрат при передаче и приеме частотного сигнала следует использовать в качестве антенного фидера кабели с маленьким затуханием, к примеру, РК50-13-51 и Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение РК50-17-51. Они имеют затухание соответственно: на частоте 150 МГц – 0.03 и 0.02 дБ/м; на частоте 330 МГц – 0.05 и 0.03 дБ/м.

При маленьких длинах антенных фидеров может употребляться кабель типа РК50-7-11. Он имеет затухание 0.1 дБ/м на Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение частоте 150 МГц и 0.15 дБ/м на частоте 330 МГц.

ВЫВОДЫ


  1. В радиосетях жд транспорта, в главном, употребляются изотропные антенны, имеющие радиальную диаграмму направленности.

  2. Антенны, используемые в радиосетях жд транспорта, владеют свойством обратимости и являются Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение приемо-передающими.


^ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


  1. Что такое симметричный вибратор?

  2. Как соотносятся меж собой действующая и полная длины антенны?

  3. Что указывает диаграмма направленности антенны?

  4. От чего зависит коэффициент полезного деяния антенны?

  5. Как расшифровать последующие Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение обозначения антенн: АС-5/2, АС-2/3, АЛП/2,3?

  6. Для каких целей применяется диско-конусная антенна типа АЛП/2,3?


БИБЛИОГРАФИЯ


  1. Алмазян К.К. и др. Антенно-фидерные устройства для радиосредств системы «Транспорт», АТС, 1989, №3, с. 8-11.

  2. Казанкина Т.П. Радиосвязь Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение на жд транспорте. М.: Транспорт, 1982, 263 с.

  3. Радиосвязь на жд транспорте / Под ред. проф. Рамлау П.Н. М.: Транспорт, 1983,366 с.

  4. Радиостация 71РТС-А2-ЧМ. Техническое описание и аннотация по эксплуатации.

  5. Радиостация 72РТМ-А2-ЧМ. Техническое описание Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение и аннотация по эксплуатации.

  6. Радиостация 43РТС-А2-ЧМ. Техническое описание и аннотация по эксплуатации.

  7. Радиостация 11Р22Р «Транспорт». Техническое описание и аннотация по эксплуатации.

  8. Чернышов В.П., Шейман Д.И Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства, М.: Связь, 1973, 408 с.

  9. Шевчук В.Г., Кострома В.С. Транспортная радио- и спутниковая связь, Гомель: БелГУТ, 1997, 34 с.


СОДЕРЖАНИЕ


Тема 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОСИСТЕМАХ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ НА Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение Жд ТРАНСПОРТЕ 3

Лекция Систематизация транспортных радиосистем и радиодиапазонов 3

1.1 Систематизация транспортных радиосистем 4

1.2 Понятие о радиоканале 5

1.3 Систематизация радиоволн и радиочастот 7

1.4 Области внедрения разных диапазонов радиоволн и радиочастот в транспортных радиосистемах 9

1.5 Эталоны частотных диапазонов Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение транспортных радиосистем 11

Тема 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН 15

Лекция Механизм распространения энергии радиоволн и воздействие атмосферы 15

2.1 Общие характеристики радиоволн 15

2.2 Воздействие атмосферы на распространение радиоволн 16

Лекция Определение напряженности поля в точке приема 23

2.3 Напряженность поля в точке приема Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение при распространении радиоволн в свободном пространстве 23

2.4 Квадратичная формула Б. Введенского 26

2.5 Некие особенности распространения радиоволн УКВ спектра 32

Лекция Распространение радиоволн разных диапазонов 38

2.6 Распространение километровых радиоволн 38

2.7 Распространение гектометровых радиоволн 41

2.8 Распространение радиоволн УКВ спектра 43

2.9 Воздействие высот Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение антенн на дальность радиосвязи в УКВ спектре 47

Тема 3. ПОМЕХИ РАДИОПРИЕМУ 53

Лекция Помехи радиоприему и методы борьбы с ними 53

3.1 Систематизация помех радиоприему 53

3.2 Методы борьбы с помехами 64

Тема 4. ОЗВУЧИВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ И ОТКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВ 67

Лекция Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение Распространение звуковой энергии в помещениях 67

4.1 Определение времени реверберации 67

4.2 Воздействие наружных шумов на распространение звука в помещении 74

4.3 Озвучивание помещений на вокзалах 79

Лекция Озвучивание открытых пространств на жд станциях 93

4.4 Особенности озвучивания открытых пространств 93

4.5 Понятность Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение и разборчивость речи 94

4.6 Сосредоточенные и зональные системы озвучивания 103

4.7 Применение систем озвучивания на жд станциях 107

Тема 5. АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА 115

Лекция Антенно-фидерные устройства транспортных радиосетей 115

5.1 Общие сведения 115

5.2 Главные характеристики и свойства антенн Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение 116

5.3 Антенно-фидерные устройства радиосетей жд транспорта 121


Учебное издание


Владимир Григорьевич ШЕВЧУК


ТРАНСПОРТНЫЕ РАДИОСИСТЕМЫ. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЗВУКОВЫХ И Электрических ВОЛН. Конспект лекций


Формат бумаги 60x841/16. Бумага тип Тема 5 АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА - В. Г. Шевчук транспортные радиосистемы. Распространение №

Усл. печ. л. 7,44. Уч.-изд. л. 7,17. тираж 200 экз.

Заказ №


246653, г. Гомель, ул. Кирова, 34.



tema-4-sociologicheskie-i-kulturologicheskie-podhodi-k-issledovaniyu-nauki.html
tema-4-sosudistaya-sistema.html
tema-4-sovremennaya-kosmologiya-modeli-stroeniya-vselennoj-uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-koncepcii-sovremennogo.html