2. Антенны военных радиостанций

Антенны для связи земными волнами.

Наибольшее распространение для связи земными волнами получили следующие антенны:

вертикальный несимметричный вибратор - АШ (штырь);

антенна “наклонный луч” НЛ;

однопроводная антенна бегущей волны (АБВ, ОЛБВ, ОБ);

модификация штыревых антенн (ОВ - объемный вибратор, ШДА - широкодиапазонная антенна).

Вертикальный несимметричный вибратор представляет собой вертикальный по отношению к Земле или металлической поверхности провод, подключенный нижним концом к клемме генератора, а другая клемма генератора соединена с землей или металлической поверхностью объекта (кузова автомобиля).

Штыревая антенна в зависимости от отношения длины антенны к длине волны может работать в режимах: удлинение l ‹ , на собственной волне l = и режиме укорочение l › .

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости принимает вид

90⁰

l ‹ ‹

= 0,25

l › 0,5

Самый распространенный режим - режим удлинения l>> . В горизонтальной плоскости ДН круговая.

Штыревые антенны применяются во всех переносных и возимых радиостанциях для обеспечения связи земными волнами. Их размеры (длина, толщина) зависят от используемого диапазона частот радиостанций.

Так в носимых радиостанциях типа Р-163-05Р, Р-163-1У, Р-159 применяются штыревые антенны АШ-1,5. В возимых автомобильных КШМ радиостанции Р-111, Р-171, Р-130, Р-134 используется АШ - 2 4.

Коэффициент усиления таких антенн невелик (десятые и сотые доли), коэффициент направленного действия Д_ш 3. Дальность связи зависит в основном от применяемой частоты и составляет

в диапазоне 40 - 55 МГц - 3 - 6 км;

а в диапазоне 1,5 - 10 МГц - 20 - 50 км.

Разновидность штыревых антенн типа ОВ, ШДА обеспечивают дальность связи до 75 км и обладают большой широкодиапазонностью в отличие от штыревых антенн.

Для обеспечения связи на большие расстояния применяется антенна НЛ.

Для обеспечения дальности связи до 50 км используется АБВ, которая представляет собой провод длиной в несколько длин волн, подвешенный параллельно Земли на небольшой высоте. С одной стороны провод антенны подключается к входу радиостанции, а противоположный нагружается на согласованное сопротивление.

В результате подключение согласованной нагрузки в антенне устанавливается режим бегущей волны, который характеризуется тем, что мощность падающей волны полностью поглощается в нагрузке и отраженная волна отсутствует. При этом обеспечивается однонаправленность излучения. Причем максимальная направленность обеспечивается при длине антенны равной 5 - 7 длин волн ( l_opt =(5-7) )

и ДН расширяется при уменьшении l по отношению к l_opt.

АБВ используется в радиостанциях Р-159.

Антенны для связи ионосферными волнами .

Для обеспечения связи ионосферными волнами наиболее широко используются наклонные симметричные вибраторы и АЗИ.

Вибратор наклонный представляет собой симметричный вибратор, выполненный из антенного канатика или биметаллического провода толщиной 4-6 мм развернутый на одной мачте в одной плоскости с наклоном плеч под некоторым углом, равным примерно 15 градусов и питаемый по двухпроводному фидеру или по коаксиальному кабелю.

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости определяется отношением высоты подвеса и длине волн.

h‹ 0,25

h = 0,25

h › 0,25

Из ДН видно, что при h ‹ максимум излучения направлен в зенит и связь возможна на ближние расстояния (до 300-400 км). При 0,25 ‹ h ‹ 0,5 поле в зенит уменьшается и растет в направлении под меньшими углами к горизонту, т.е. обеспечивает большие дальности связи.

Т.о. изменяя высоту или длину волны, можно управлять направлением максимума излучения. Для увеличения дальности связи надо либо увеличивать высоту подвеса антенн, либо уменьшать длину волны (увеличивать рабочую частоту).

ХН в горизонтальной плоскости по мере увеличения угла приближается к единице, т.е. ДН превращается из 8 в круговую.

При осуществлении связи на короткие расстояния (до 300 км) › 60⁰, ВН можно располагать произвольно по отношению к направлению на корреспондента.

Для работы с дальними корреспондентами ВН должны располагаться перпендикулярно направлению на корреспондента.

Крышевые антенны зенитного излучения (АЗИ-Р и АЗИ-Д), бывают рамочного и дипольного типов, развертываются на крыше аппаратной кунга радиостанции или на БТР.

АЗИ-Д представляет собой симметричный вибратор, работающий в режиме большого удлинения. Применяется в КШМ Р-145 БМ. Слабонаправленная антенна обеспечивает связь до 300км.

АЗИ-Р - антенна рамочного типа, используется в КШМ Р-142Н, обеспечивает дальность связи на 300-500км. ДН в вертикальной плоскости почти круг и ориентировать на корреспондента не имеет смысла.

Для обеспечения связи ионосферными волнами необходимо учитывать особенности их распространения.

Замирание сигнала проявляются в быстрых колебаниях напряженности поля из-за многолучевости РРВ, вызванных различным числом отражения радиоволн от ионосферы, изменением поляризации волн.

Зона молчания, т.е. на частотах выше критической вокруг передатчика образуется кольцевая область, в пределах которой прием сигнала невозможен земной волной из-за поглощения и ионосферной волной из-за существования критических углов.

Радиоэхо - проявляется в последовательном приеме двух одинаковых сигналов, отстоящих один от другого на некоторый интервал времени в силу распространения сигнала различными путями.

При обеспечении КВ связи необходимо учитывать постоянно меняющееся состояние ионосферы. Эти изменения носят как регулярный (прогнозируемый) характер (суточные, сезонные изменения), так и нерегулярные (ионосферные возмущения) требующие коррекции выбранных частот.

При обеспечении связи земными волнами необходимо учитывать влияние рельефа местности на трассе, наличие препятствий, высоты антенн, места развертывания радиостанций, поляризации волн, длины волн и т.д.

Так для трасс, проходящих над лесом, определяющим является характер местности в районе развертывания антенн. Его влиянием можно пренебречь при нахождении конечных пунктов на открытых площадках протяженностью с обеих концов не менее 10% от длины трассы. При расположении хотя бы одного из концов трассы на открытой площадке с удалением менее нескольких десятков длин волн предельная дальность уменьшается в 1,5 - 2 раза. При расположении концов трассы на опушках, полянах, в редколесье имеет место отражение радиоволн от стволов деревьев. В этом случае целесообразнее использовать антенны с горизонтальной поляризацией волн, например АБВ, НЛ.

На дальность радиосвязи оказывают влияние холмы, выступы на трассе. Радиостанцию лучше всего располагать на вершине, где сигнал самый большой, но зачастую по условиям маскировки это невозможно сделать и надо располагать радиостанцию на скате выступа, можно даже за ним.

При использовании оврага, траншеи радиостанцию следует располагать не на дне, а по возможности выше, на противоположном от корреспондента склоне.

При развертывании радиостанции вблизи зданий следует помнить о явлении отражения радиоволн и возникновении стоячих волн с пучностями и узлами тока, отстоящих на 0,5 .

Антенну целесообразно развертывать в точках, соответствующих пучностям стоячих волн, т.е. следует при неустойчивой связи поменять место развертывания антенны в пределах 0,5 .

Переносные радиостанции при работе не следует ставить на землю, т.к. при этом токи смещения будут замыкаться через землю, вызывая большие потери. Надо поставить радиостанцию на стол, пень, желательно на любую изолированную подставку.

Для увеличения дальности прямой видимости и, следовательно, увеличения дальности связи, антенны устанавливают на высокие мачты. Но при этом в точку приема приходит прямая и отраженная от земли волны с разными фазами, в результате чего может оказаться противофазный приход волн и прекращение связи. При отсутствии или плохой связи надо регулировать высоту антенны. Регулировка возможна и изменением длины волны (частоты).