Hvad bestemmer niveauet af sidelapper? Undertrykkelse af sidelapper af drl- og prl-diagrammer

GOST R 50867-96

Gruppe E58

STATSSTANDARD FOR DEN RUSSISKE FØDERATION

ANTENNER TIL RADIO RELÆ KOMMUNIKATIONSLINJER

Klassificering og generelle tekniske krav

Antenner til mikrobølge telekommunikationslinjer.
Klassificering og vigtigste tekniske krav

OKS 33.060.20
OKSTU 6577

Dato for introduktion 1997-01-01

Forord

1 UDVIKLET OG INTRODUCERET af Kommunikationsministeriet i Den Russiske Føderation

2 VEDTAGET OG TRÆDET I EFFEKT ved resolution af Ruslands statsstandard dateret 21. marts 1996 N 193

3 INTRODUCERET FOR FØRSTE GANG

1 ANVENDELSESOMRÅDE

Denne standard gælder for radiorelælinjeantenner (RRL) designet til at modtage (transmittere) elektromagnetisk energi i de frekvensområder, der er tildelt for RRL.

Standarden fastlægger generelle tekniske krav til rækken af elektriske parametre og design af RRL-antenner og definerer metoder til måling af elektriske parametre.

2 REGULERINGSHENVISNINGER

3 DEFINITIONER

I forbindelse med denne standard gælder følgende udtryk og tilsvarende definitioner.

3.1 DRIFTSFREKVENSOMRÅDE - et bånd begrænset af de øvre og nedre driftsfrekvenser, inden for hvilket de specificerede elektriske parametre for antennen forbliver uændrede eller ændres inden for acceptable grænser.

3.2 BESKYTTELSESHANDLING - et fald i signalet modtaget af antennen fra den modsatte retning af hovedretningen eller i en bestemt specificeret vinklesektor sammenlignet med det samme signal modtaget i hovedretningen.

3.3 GARANTERET RETNINGSDIAGRAM - indhylningen af spidsværdierne for lapperne af det virkelige strålingsmønster.

Bemærk - Det er tilladt at overskride niveauet af det garanterede strålingsmønster med højst 3 dB og med højst 10 % af sidesløjfespidserne af det faktiske strålingsmønster.

3.4 RELATIV BESKYTTELSESHANDLING - beskyttende effekt reduceret til strålingsniveauet for en isotrop antenne.

3.5 Andre vilkår er i overensstemmelse med GOST 24375.

4 KLASSIFIKATION

4.1 Baseret på antallet af anvendte spejle i kredsløbet opdeles antennerne i enkeltspejl, bestående af et hovedspejl og et feed, dobbeltspejl, bestående af et hoved- og hjælpespejle og et feed, og multispejl, bestående af af en hoved- og to eller flere hjælpespejle og et foder.

4.2. Baseret på tilførslens placering opdeles antennerne i aksesymmetriske, når tilførselssystemet er placeret langs fokalaksen i midten af antenneåbningen, og ikke-aksesymmetriske (med fjerntilførsel), når fødesystemet er forskudt i forhold til til midten af antenneblænden.

4.3 Baseret på antallet af driftsbånd er antennerne opdelt i enkelt-, dual- og multibånd.

4.4 Baseret på kvalitetsindikatorer (hovedsageligt med hensyn til støjimmunitet) er antenner i overensstemmelse med den internationale klassifikation opdelt i tre hovedkategorier - standard, høj kvalitet og ultrahøj kvalitet.

Bemærk - Ud over de anførte hovedkategorier er der kategorier af antenner, der er forbedret i en af parametrene.

4.5. Baseret på antallet af operationelle polariseringer er antenner opdelt i enkeltpolarisering, der opererer på én polarisering, og dobbeltpolarisering, der fungerer på to polariseringer.

4.6 Baseret på antallet af driftsretninger er antenner opdelt i enkeltstråle, der opererer i én retning, og vinkelafstand, der opererer i to eller flere retninger.

5 TEKNISKE KRAV

5.1 Generelle krav

Antenner skal overholde kravene i denne standard og specifikationerne for den specifikke antennetype.

5.2 Elektriske krav

5.2.1 Ved udvikling, konstruktion og fremstilling af antenner skal følgende elektriske parametre standardiseres:

- driftsfrekvensområde;

- polariseringskarakteristika;

- vinde;

- indikator for matchning af antennen med feeder-vejen;

- bredden af hovedlappen ved halvt effektniveau;

- hovedlobens bredde ved nuller eller på niveau minus 15 eller minus 20 dB;

- niveau af den første sidelap;

- beskyttende virkning;

- niveauet af krydspolarisationsmaksima eller det maksimale niveau af krydspolarisationsstråling i en given rumlig sektor af vinkler nær hovedstrålingens retning;

- niveau af lateral stråling i en cirkulær eller specificeret vinkelsektor.

Bemærk - De specificerede parametre er underlagt kontrol under certificeringstest af antenner.

5.2.2 En bestemt RRL-antennes driftsrækkevidde skal svare til driftsområdet for det radiorelækommunikationssystem, som antennen skal fungere i*.
______________
* Driftsområdet for radiorelækommunikationssystemet er etableret i overensstemmelse med de internationale radiokommunikationsbestemmelser, den russiske tabel over fordeling af frekvensbånd mellem tjenester og de relevante beslutninger fra Ruslands statskomité for radiofrekvenser.

Driftsområdets båndbredde er begrænset af de nedre og øvre frekvenser.

5.2.3 Polarisering af RRL-antenner skal være lineær, vandret og/eller lodret.

Bemærk - Om nødvendigt er drift på roterende polarisering acceptabel.

5.2.4 Antenneforstærkningen skal indstilles på én (midterste) eller tre (yderste og mellemste) frekvenser af driftsområdet eller i form af den mindst tilladte værdi inden for hele driftsområdet, om nødvendigt adskilt af polarisering.

Forstærkningen skal angives i decibel.

5.2.5 Indikatoren for antennetilpasning til fødevejen skal specificeres af spændingsstandbølgeforholdet (VSWR) i form af den maksimalt tilladte værdi inden for driftsområdet, om nødvendigt adskilt af polarisering.

Bemærk - Det er muligt at indstille matchningsindikatoren i form af en refleksionskoefficient.

5.2.6 Bredden af hovedsløjfen ved halvt effektniveau bør indstilles til én (midterste) eller tre (ekstrem og mellem) frekvenser af driftsområdet, om nødvendigt adskilt af plan og polarisering.

Bemærk - Indstil om nødvendigt bredden af hovedloben og nullerne eller niveauet på minus 15 eller minus 20 dB.

5.2.7 Niveauet af den første sidesløjfe skal angives som den maksimalt tilladte værdi inden for driftsområdet, om nødvendigt adskilt af plan og polarisering.

5.2.8 Antennens beskyttende effekt skal angives som den mindst tilladte værdi inden for driftsområdet, om nødvendigt adskilt af plan og polarisering.

5.2.9 Niveauet af krydspolarisationsmaksima eller niveauet af krydspolarisationsstråling i en given rumlig sektor af vinkler nær hovedstrålingens retning bør angives som den maksimalt tilladte værdi inden for driftsområdet, adskilt om nødvendigt. ved plan og polarisering.

5.2.10 Niveauet af lateral stråling skal angives i form af garanterede mønstre (hoved- og krydspolarisering) samtidigt for begge polariseringer eller med adskillelse ved polarisering i vandret eller vandret og lodret, eller i flere af de mest karakteristiske planer.

5.2.11 Niveauet af den første sidesløjfe, niveauet af krydspolarisationsmaksima (eller niveauet af krydspolarisationsstråling i en given rumlig sektor af vinkler nær hovedstrålingens retning) og niveauet af sidestråling er specificeret i decibel i forhold til strålingsniveauet i hovedretningen.

5.2.12 Adskillelse af parametre efter planer (de vigtigste er vandrette og lodrette) og polariseringer (planer og ) bruges i tilfælde af, at forskellen i parametrenes værdier overstiger den specificerede nøjagtighed.

5.2.13 Ud over hovedparametrene specificeret i 5.2.1 kan afledte parametre indstilles - udnyttelseskoefficienten af åbningsfladen og den relative beskyttende effekt.

5.2.14 Når yderligere elementer er inkluderet i antennen - bølgelederovergange, bøjninger, vejrbestandigt læ osv., der påvirker de elektriske parametre, skal værdien af hver af de elektriske parametre indstilles under hensyntagen til deres indflydelse, hvis disse elementer udgør en integreret del af antennen, hvis der, afhængigt af medtagelsen af yderligere elementer, er flere versioner af antennen, skal værdierne for alle eller kun parametrene afhængig af antenneversionen angives separat for hver version.

5.2.15 Standarder for antenners elektriske parametre bestemmes ved design af specifikke radiorelækommunikationssystemer, afhængigt af længden af RRL-spænd, udbredelsesforhold og parametre for det anvendte udstyr (sendereffekt, modtagerfølsomhed osv.), kommunikationsformål systemer (rygrad, zone), antal kanaler (fler- eller få-kanaler), den anvendte moduleringsmetode (analog eller digital), krav til elektromagnetisk kompatibilitet mv. og er angivet i de tekniske specifikationer for en bestemt type antenne.

5.2.16 Tilnærmede værdier af de vigtigste parametre for antenner, der bruges i RRL, er angivet i appendiks A.

5.2.17 Generelle krav til målinger af antenneparametre er angivet i bilag B.

5.3 Designkrav

5.3.1 Antennedesignet skal omfatte et spejl, en feeder og elementer til fastgørelse af antennen til den bærende konstruktion.

Bemærk - Antennen kan indeholde et stativ og en justeringsenhed.

5.3.2 Antennens vægt og overordnede dimensioner bør minimeres.

5.3.3 Retningen af tilførslens bølgelederudgang (vandret, lodret, skrånende) skal indstilles afhængigt af designparametrene for systemet som helhed.

5.3.4 Feederens udgang skal have en standardstørrelse og stik, der sikrer forbindelse med de tilsvarende elementer i feederbanen eller radiorelæudstyret. Kravene til feed-output er fastsat i de tekniske specifikationer for en bestemt type antenne.

5.3.5 Tilførslens bølgelederbane skal om nødvendigt forsegles og afprøves ved overskydende lufttryk specificeret i de tekniske specifikationer for en bestemt type antenne.

5.3.6 Antennens udformning skal sikre mekanisk styrke og standarder for elektriske parametre fastsat i de tekniske specifikationer ved drift af antennen i specificerede klimatiske områder i en given installationshøjde.

5.3.7 Antennen skal bibeholde de elektriske parametre specificeret i de tekniske specifikationer og må ikke have mekaniske skader efter transportprøver bestemt af de tekniske specifikationer for en bestemt type antenne.

5.3.8 Antennens levetid skal, medmindre andet er angivet af særlige forhold, være mindst 20 år.

5.3.9 Krav til mærkning og emballering skal være specificeret i de tekniske specifikationer for en bestemt type antenne.

5.3.10 Antennekonstruktionen skal være forsynet med et lastfangende hul til at løfte, sænke og holde den ophængt under installations- og reparationsarbejde.

5.3.11 Ved udformningen af ikke-aksesymmetriske antenner er det tilrådeligt at sørge for muligheden for visuel justering.

5.3.12 Elementer i antennestrukturen må ikke have skarpe kanter, hjørner eller overflader, der udgør en kilde til fare, undtagen som angivet i designdokumentationen.

5.3.13 Antennedesignet skal give nem adgang til elementer, der kræver særlig overvågning eller udskiftning under drift.

5.3.14 Den maksimalt tilladte antenneinstallationshøjde bestemmes afhængigt af kravene til det system, hvori den skal fungere.

5.3.15 I mangel af særlige krav skal antenner være konstrueret til at fungere i V-vind-, IV-sne- og isområder ved omgivende temperaturer fra minus 50 til +50 °C og luftfugtighed 100 % ved en temperatur på +25 °C.

5.4 Krav til elektromagnetisk kompatibilitet, miljøsikkerhed og elektrisk sikkerhed

5.4.1 Niveauet af lateral stråling af nyudviklede, moderniserede og indkøbte i udlandet antenner, som bestemmer kommunikationssystemers elektromagnetiske kompatibilitet, skal overholde kravene i bilag B.

5.4.2 Krav til miljøsikkerhed og elsikkerhed er bestemt af de tekniske specifikationer for radiorelæudstyr af en bestemt type.

APPENDIKS A (til reference). EStimerede værdier af de vigtigste parametre for antenner, der i øjeblikket anvendes i RRL

BILAG A
(informativ)

A.1 Forstærkningen af RRL-antenner spænder fra 20 til 50 dB.

Bemærk - Hvis det er nødvendigt, kan antenner med både lavere og højere forstærkningsværdier bruges.

A.2 VSWR for antenner, der bruges til drift i højkapacitets backbone-radiorelæsystemer og i systemer med en udvidet bølgelederbane, går fra 1,04 til 1,08.

VSWR for antenner, der bruges til drift i zonesystemer og systemer, der ikke har en udvidet bølgeledervej (udstyret er direkte forbundet til antenneindgangen) varierer fra 1,15 til 1,4.

Bemærk - Det er tilrådeligt at bruge antenner med lave VSWR-værdier, inkl. og under de angivne nedre grænser.

A.3 Bredden af hovedsløjfen ved halveffektniveauet af enkeltstrålende stærkt retningsbestemte RRL-antenner varierer fra brøkdele af en grad til flere grader.

A.4 Niveauet for lateral stråling fra RRL-antenner svarer til referencestrålingsmønstrene angivet i appendiks B.

A.5 Den relative beskyttende effekt af standardantenner er fra 0 til 10 dB, høj kvalitet - fra 10 til 20 dB, ultrahøj kvalitet - fra 20 til 40 dB.

Bemærk - Det er tilrådeligt at bruge antenner med en højere beskyttende effekt.

A.6 Det første sidesløjfeniveau er fra minus 15 til minus 30 dB.

Bemærk - Det er tilrådeligt at bruge antenner med lavt niveau af den første sidesløjfe, inkl. og under den angivne nedre grænse.

A.7 Niveauet for krydspolarisationsmaksima (eller niveauet af krydspolarisationsstråling i en given rumlig sektor af vinkler nær hovedstrålingens retning) varierer fra minus 15 til minus 30 dB, og når der arbejdes samtidigt på to polarisationer - fra minus 30 til minus 35 dB.

Bemærk - Det er tilrådeligt at bruge antenner med lave krydspolarisationsspidser.

A.8 Udnyttelseskoefficienten for åbningsfladen på RRL-antenner varierer fra 0,4 til 0,7 (fra 40 til 70%).

Bemærk - Det er tilrådeligt at bruge antenner med høj udnyttelsesfaktor, inkl. og mere end den øvre grænse specificeret ovenfor.

APPENDIKS B (anbefales). GENERELLE KRAV TIL MÅL AF ANTENNEPARAMETRE

B.1 Antennemålinger udføres på et særligt udstyret prøvested eller i lydløse kamre belagt med et særligt absorberende materiale. Placeringen og metoden til måling er valgt under hensyntagen til den nødvendige nøjagtighed ved bestemmelse af værdierne af de målte parametre i driftsfrekvensområdet.

B.2 Ved udførelse af målinger skal der, medmindre det er specifikt angivet i de tekniske specifikationer for en antenne af en bestemt type, anvendes standardmålekredsløb og standardmåleudstyr for at sikre den nødvendige nøjagtighed af de målte værdier i driftsfrekvensområdet.

B.3 Eksempler på typiske skemaer til måling af strålingsmønstre og forstærkning er vist i figur B.1-B.3.

Bemærk - Det er tilladt at bruge andre kredsløb og metoder til måling af elektriske parametre, der sikrer målenøjagtigheden specificeret af de tekniske specifikationer for en antenne af en bestemt type.

B.4 Følgende parametre er genstand for direkte måling:

- vinde;

- stående bølgeforhold;

- Retningsmønstre (hoved- og krydspolarisering).

Figur B.1 - Blokdiagram over måling af strålingsmønstre (måling

Udsende

1 - generator; 2, 8 - højfrekvent kabel; 3, 7, 9 - koaksial-bølgeleder overgang; 4 - ferritventil; 5 - måling (polarisations) dæmper; 6 - afkoblingsdæmper; 10 - bølgelederovergang fra rundt til rektangulært tværsnit; 11 - hjælpeantenne (sendende).

Reception

12 - antenne under test; 13 - bølgelederovergang fra rundt til rektangulært tværsnit; 14 - koaksial-bølgeleder overgang; 15 - højfrekvent kabel; 16 - målemodtager; 17, 19 - lavfrekvent kabel; 18 - forstærker; 20 - blokfløjte.

Noter

Figur B.1 - Blokdiagram over måling af strålingsmønstre (måling
dæmpere er placeret på transmissionen)

Figur B.2 - Blokdiagram over måling af strålingsmønster (måledæmpere er placeret ved receptionen)

Udsende

1 - generator; 2 - højfrekvent kabel; 3 - koaksial-bølgeleder overgang; 4 - bølgelederovergang fra rundt til rektangulært tværsnit; 5 - hjælpeantenne (sendende).

Reception

6 - antenne under test; 7 - bølgelederovergang fra rundt til rektangulært tværsnit; 8, 10 - afkoblingsdæmper; 9 - måling (polarisations) dæmper; 11 - detektorsektion; 12, 14 - lavfrekvent kabel; 13 - lavfrekvent forstærker; 15 - blokfløjte.

Noter

1 Ved brug af en bølgelederbane med fleksible bølgelederindsatser og sende- og modtageudstyr med bølgelederindgange (udgange), er højfrekvente og koaksiale bølgelederovergange udelukket fra kredsløbet.

2 Hvis foderets bølgelederudgang har et rektangulært tværsnit, anvendes bølgelederovergange fra rundt til rektangulært tværsnit ikke.

Figur B.2 - Blokdiagram over måling af strålingsmønstre (måling
dæmpere er placeret i receptionen)

Figur B.Z - Blokdiagram over forstærkningsmåling (måledæmpere er placeret på transmissionen)

Udsende

12 - antenne under test; 13, 15 - bølgelederovergang fra rundt til rektangulært tværsnit; 14 - måle (reference) antenne; 16 - afkoblingsdæmper; 17 - målesektion; 18 - lavfrekvent kabel; 19 - lavfrekvent forstærker.

Noter

2 Hvis foderets bølgelederudgang har et rektangulært tværsnit, anvendes bølgelederovergange fra rundt til rektangulært tværsnit ikke.

Figur B.Z - Blokdiagram over forstærkningsmåling (måling
dæmpere er placeret på transmissionen)

B.5 Ved hjælp af hovedstrålingsmønstrene bestemmes hovedsløjfens bredde ved halvt effektniveau og ved nuller (eller ved et niveau på minus 15 eller minus 20 dB), niveauet af den første sidesløjfe, sideniveauet stråling og garanterede strålingsmønstre ved hovedpolariseringen.

B.6 Ved brug af krydspolarisationsstrålingsmønstre, niveauet af krydspolarisationsmaksima og/eller niveauet af krydspolarisationsstråling i en given rumlig sektor af vinkler nær hovedstrålingens retning, niveauet af lateral stråling og garanteret kryds -polarisationsstrålingsmønstre bestemmes.

B.7 Følgende parametre bestemmes indirekte:

- beskyttende virkning;

- udnyttelseskoefficient for åbningsfladen;

- relativ beskyttende virkning.

B.8 Omfanget af målingerne er bestemt af de tekniske specifikationer for en bestemt type antenne.

B.9 Metoder til måling af antenner af bestemte typer skal angives i de tekniske specifikationer for antenner af en bestemt type.

APPENDIKS B (anbefales). REFERENCE DIREKTIV DIAGRAMMER AF ANTENNER AF SYNLIGHED RADIORELÆSYSTEMER

B.1 Referencestrålingsmønstre i overensstemmelse med anbefalingen* bruges i mangel af reelle strålingsmønstre til at løse problemer med elektromagnetisk kompatibilitet, nemlig:

- under en foreløbig undersøgelse af spørgsmål om eliminering af kilder til interferens i koordinationszonen;

- ved genbrug af radiofrekvenser i et radiorelænetværk, når de samme radiofrekvenser kan bruges gentagne gange enten i områder, der er væsentligt fjernt fra hinanden, eller i sektioner af linjer, der divergerer fra en station i forskellige retninger, eller i et område ved brug af krydspolarisering .
______________
* Da ITU-forsamlingen ændrer anbefaling 699, bør nyere udgaver af den anvendes under hensyntagen til den seneste udvikling inden for antennedesign og -konstruktion efter 1994.

B.2 Referencestrålingsmønstre er indhylninger af toppene af loberne af reelle strålingsmønstre af de mest typiske og hyppigst anvendte (på tidspunktet for vedtagelsen af den sidste udgave af ovennævnte anbefaling) antenner af sigtelinjeradiorelæ systemer, mens det antages, at en lille procentdel af toppene af sidesløjferne af reelle strålingsmønstre kan overstige niveauet begrænset af referencediagrammet.

B.3 Referencestrålingsmønstre kan ikke tjene som en maksimal tilladelig værdi for udviklere og potentielle forbrugere, hvilket begrænser niveauet af lateral stråling nedefra eller ovenfra, men de kan være en rettesnor for dem ved vurdering af kvaliteten af nyudviklet eller købt antenneudstyr i forhold til et vist gennemsnitligt verdensniveau.

B.4 For at øge gennemstrømningen anbefales det at bruge antenner med bedre (i forhold til reference) strålingsmønstre.

Bemærk - Det er også muligt at bruge antenner med dårligere strålingsmønstre (i dette tilfælde, når man løser problemer med elektromagnetisk kompatibilitet, bør der kun bruges rigtige strålingsmønstre).

B.5 I overensstemmelse med beslutningen truffet af ITU Radiocommunication Assembly (anbefaling), i mangel af specifik antennemønsterinformation, bør referencemønstrene nedenfor bruges i frekvensområdet 1-40 GHz.

B.5.1 I det tilfælde, hvor forholdet mellem diameteren af radiorelæantennen og driftsbølgelængden, skal udtrykket anvendes

hvor er forstærkningen i forhold til den isotropisk udstrålende antenne;

- afvigelsesvinkel fra aksen;

- forstærkning af hovedlappen i forhold til den isotropisk udstrålende antenne, dB;

og - antennediameter og bølgelængde, udtrykt i de samme enheder;

- forstærkning af den første lap

Niveauet af bag- og sidesløjferne af spændingsstrålingsmønsteret γυ er defineret som forholdet mellem EMF ved antenneterminalerne under modtagelse - fra siden af maksimum af bag- eller sidesløjfen til EMF fra siden af maksimum af hovedlappen. Når en antenne har flere bag- og sidelapper af forskellig størrelse, angives normalt niveauet af den største lap. Niveauet af ryg- og sidelapperne kan også bestemmes ved effekt (γ P) ved at kvadrere niveauet af ryg- og sidelapperne efter spænding. I strålingsmønsteret vist i fig. 16, har ryg- og sidelapperne samme niveau, svarende til 0,13 (13%) i EMF eller 0,017 (1,7%) i kraft. Bag- og sidesløjferne på retningsbestemte tv-antenner er normalt i området 0,1 ... 0,25 (spænding).

I litteraturen, når de retningsbestemte egenskaber af modtagende tv-antenner beskrives, er niveauet af bag- og sidesløjferne ofte angivet, svarende til det aritmetiske middelværdi af niveauerne af lapperne ved tv-kanalens midterste og ekstreme frekvenser. Lad os antage, at niveauet af lapperne (ifølge EMF) af antennemønsteret for den 3. kanal (f = 76 ... 84 MHz) er: ved frekvenser 75 MHz - 0,18; 80 MHz - 0,1; 84 MHz - 0,23. Det gennemsnitlige niveau af kronbladene vil være lig med (0,18+0,1+0,23)/3, dvs. 0,17. En antennes støjimmunitet kan kun karakteriseres af det gennemsnitlige niveau af loberne, hvis der i tv-kanalens frekvensbånd ikke er skarpe "spidser" i niveauet af loberne, der væsentligt overstiger gennemsnitsniveauet.

En vigtig bemærkning skal gøres vedrørende støjimmuniteten af en vertikalt polariseret antenne. Lad os vende os til strålingsmønsteret vist i fig. 16. I dette diagram, typisk for vandret polariserede antenner i det vandrette plan, er hovedsløjfen adskilt fra bag- og sidesløjferne ved retningen af nulmodtagelse. Vertikale polarisationsantenner (f.eks. "bølgekanal"-antenner med vertikale vibratorer) har ikke nul-modtagelsesretninger i det vandrette plan. Derfor er bag- og sidesløjferne i dette tilfælde ikke klart defineret, og støjimmunitet defineres i praksis som forholdet mellem signalniveauet modtaget fra fremadgående retning og signalniveauet modtaget fra bagudgående retning.

Gevinst. Jo mere retningsbestemt antennen, dvs. jo mindre hovedsløjfens åbningsvinkel og jo lavere niveauet af strålingsmønsterets bag- og sidesløjfe er, jo større er EMF ved antenneterminalerne.

Lad os forestille os, at en symmetrisk halvbølgevibrator er placeret på et bestemt punkt i det elektromagnetiske felt, orienteret mod maksimal modtagelse, det vil sige placeret således, at dens længdeakse er vinkelret på radiobølgens ankomstretning. En vis spænding Ui udvikles ved en afstemt belastning forbundet med vibratoren, afhængig af feltstyrken ved modtagepunktet. Lad os sætte det næste! på samme punkt i feltet, i stedet for en halvbølgevibrator, en antenne med større retningsbestemmelse orienteret mod maksimal modtagelse, for eksempel en antenne af typen "bølgekanal", hvis retningsmønster er vist i fig. 16. Vi vil antage, at denne antenne har samme belastning som halvbølgevibratoren, og også er matchet med den. Da "bølgekanal"-antennen er mere retningsbestemt end en halvbølgevibrator, vil spændingen over dens belastning U2 være større. Spændingsforholdet U 2 /’Ui er spændingsforstærkningen Ki af en fireelements antenne eller, som det ellers kaldes, "feltet".

Således kan spændingen eller "felt"-forstærkningen af en antenne defineres som forholdet mellem spændingen udviklet af antennen ved en afstemt belastning og spændingen udviklet ved samme belastning af en halvbølgevibrator, der er tilpasset den. Begge antenner anses for at være placeret på samme punkt i det elektromagnetiske felt og orienteret mod maksimal modtagelse. Begrebet effektforstærkning Kp bruges også ofte, som er lig med kvadratet af spændingsforstærkningen (K P = Ki 2).

Ved fastsættelse af gevinsten skal der lægges vægt på to punkter. For det første, for at antenner af forskelligt design kan sammenlignes med hinanden, sammenlignes hver af dem med den samme antenne - en halvbølgevibrator, som betragtes som en referenceantenne. For det andet, for i praksis at opnå en forstærkning i spænding eller effekt, bestemt af forstærkningen, er det nødvendigt at orientere antennen mod maksimum af det modtagne signal, dvs. således at maksimum af hovedloben af strålingsmønsteret er orienteret mod radiobølgens ankomst. Forstærkningen afhænger af antennens type og design. Lad os vende os til en antenne af typen "bølgekanal" for afklaring. Forstærkningen af denne antenne stiger med antallet af direktører. Fireelementsantennen (reflektor, aktiv vibrator og to direktører) har en spændingsforstærkning på 2; syv-element (reflektor, aktiv vibrator og fem direktører) - 2.7. Det betyder, at hvis i stedet for halvbølge

vibrator bruge en fire-elements antenne), så vil spændingen ved indgangen til tv-modtageren stige med 2 gange (effekt med 4 gange), og en syv-element antenne med 2,7 gange (power med 7,3 gange).

Værdien af antenneforstærkningen er angivet i litteraturen enten i forhold til en halvbølgevibrator eller i forhold til den såkaldte isotrope emitter. En isotrop radiator er en imaginær antenne, der fuldstændig mangler retningsbestemte egenskaber, og det rumlige strålingsmønster har den tilsvarende form som en -kugle. Isotrope emittere eksisterer ikke i naturen, og en sådan emitter er simpelthen en bekvem standard, som de retningsbestemte egenskaber af forskellige antenner kan sammenlignes med. Den beregnede spændingsforstærkning af halvbølgevibratoren i forhold til den isotrope emitter er 1,28 (2,15 dB). Derfor, hvis spændingsforstærkningen af en antenne i forhold til en isotrop emitter er kendt, så divider den med 1,28. vi opnår forstærkningen af denne antenne i forhold til halvbølgevibratoren. Når forstærkningen i forhold til en isotrop driver er angivet i decibel, skal du trække 2,15 dB fra for at bestemme forstærkningen i forhold til en halvbølgevibrator. For eksempel er spændingsforstærkningen af antennen i forhold til en isotropisk emitter 2,5 (8 dB). Så vil forstærkningen af den samme antenne i forhold til halvbølgevibratoren være 2,5/1,28, altså 1,95^ og i decibel 8-2,15 = 5,85 dB.

Den reelle forstærkning i signalniveau ved TV-indgangen, givet af den ene eller anden antenne, afhænger naturligvis ikke af, hvilken referenceantenne - halvbølgevibrator eller isotropisk emitter - forstærkningen er specificeret ift. I denne bog er forstærkningsværdier givet i forhold til en halvbølgevibrator.

I litteraturen vurderes antennernes retningsmæssige egenskaber ofte af retningskoefficienten, som repræsenterer forstærkningen i signaleffekt i belastningen, forudsat at antennen ikke har nogen tab. Retningskoefficienten er relateret til effektforstærkningen Kr ved relationen

Hvis du måler spændingen ved modtagerindgangen, kan du bruge den samme formel til at bestemme feltstyrken på modtagerstedet.

Relativt (normaliseret til det maksimale strålingsmønster) niveau af antennestråling i retning af sidesløjferne. Som regel udtrykkes UBL i decibel mindre almindeligt, UBL er bestemt "ved magt" eller "på marken".

Et eksempel på et antennestrålingsmønster og strålingsmønsterparametre: bredde, retningsbestemmelse, UBL, relativ niveau af bagudstråling

Mønstret af en reel (endelig størrelse) antenne er en oscillerende funktion, hvor et globalt maksimum er identificeret, som er centrum hovedblad DP, samt andre lokale maksima for DP og de tilsvarende såkaldte sidelapper DN. Semester side skal forstås som side, og ikke bogstaveligt (kronblad rettet "sidelæns"). DN-kronbladene er nummereret i rækkefølge, begyndende med det vigtigste, som tildeles nummeret nul. Diffraktions- (interferens)-lappen af mønsteret, der vises i et sparsomt antennearray, betragtes ikke som lateralt. Minima for mønsteret, der adskiller mønstrets lober, kaldes nuller(strålingsniveauet i retningerne af mønsterets nuller kan være vilkårligt lille, men i virkeligheden er stråling altid til stede). Den laterale strålingsregion er opdelt i underregioner: nær sidelapsregion(ved siden af mønsterets hovedlap), mellemområde Og posterior laterallapperegion(hele bagerste halvkugle).

UBL forstås som relative niveau af mønsterets største sidelap. Som regel er den største sidelap den første (ved siden af den vigtigste).

Til antenner med høj retningsbestemmelse bruger de også det gennemsnitlige laterale strålingsniveau(mønsteret normaliseret til dets maksimum er gennemsnittet i sektoren for laterale strålingsvinkler) og langt sidesløjfe niveau(relativt niveau af den største sidesløjfe i området for de bagerste sidesløjfe).

For langsgående strålingsantenner, for at estimere strålingsniveauet i "bagud" retning (i retning modsat retningen af hovedloben af strålingsmønsteret), er parameteren relative bagbestrålingsniveau(fra engelsk forside/bagside, F/B- frem/tilbage-forhold), og denne stråling tages ikke i betragtning ved vurdering af UBL. Også for at estimere strålingsniveauet i "sidelæns" retningen (i retningen vinkelret på mønsterets hovedlap), parameteren relativ lateral stråling(fra engelsk forsiden, F/S- front/side-forhold).

UBL, såvel som bredden af hovedloben af strålingsmønsteret, er parametre, der bestemmer opløsningen og støjimmuniteten af radiotekniske systemer. Derfor tillægges disse parametre stor betydning i de tekniske specifikationer for udvikling af antenner. Strålebredden og UBL styres både når antennen sættes i drift og under drift.

UBL reduktionsmål

I modtagetilstand er en antenne med en lav UBL "mere støjbestandig", da den bedre vælger det ønskede signalrum mod baggrunden af støj og interferens, hvis kilder er placeret i retningen af sidesløjferne
En antenne med lav UBL giver systemet større elektromagnetisk kompatibilitet med anden radioelektronik og højfrekvente enheder
En antenne med en lav UBL giver systemet større stealth
I antennen til det automatiske målsporingssystem er fejlsporing af sidelapper mulig
Et fald i UBL (ved en fast bredde af mønsterets hovedsløjfe) fører til en stigning i strålingsniveauet i retning af mønsterets hovedsløjfe (til en stigning i retningsvirkningen): antennestråling i en anden retning end den vigtigste er spild af energi. Men som regel med faste antennedimensioner fører et fald i UBL til et fald i ydeevnekoefficienten, en udvidelse af mønsterets hovedlob og et fald i effektiviteten.

Prisen, der skal betales for en lavere UBL, er udvidelsen af hovedloben af strålingsmønsteret (med faste antennedimensioner), såvel som som regel et mere komplekst design af distributionssystemet og lavere effektivitet (i phased array) .

Måder at reducere UBL

Da antennemønsteret i den fjerne zone og amplitude-fasefordelingen (APD) af strømme langs antennen er forbundet med Fourier-transformationen, er UBL som en sekundær parameter af mønsteret bestemt af APD-loven. Hovedvejen For at reducere UBL ved design af en antenne er at vælge en jævnere (faldende mod antennens kanter) rumlige fordeling af den aktuelle amplitude. Et mål for denne "glathed" er antennens overfladeudnyttelsesfaktor (SUF).

Markov G. T., Sazonov D. M. Antenner. - M.: Energi, 1975. - S. 528.

Voskresensky D. I. Mikrobølgeapparater og antenner. Design af fasede antennesystemer. - M.: Radioteknik, 2012.

For at undertrykke anmodningen fra sidesløjferne bruges forskellen i energiniveauerne for strålingen fra hoved- og sidesløjferne.

1.2.1. Undertrykkelse af anmodningen fra sidesløjferne af styretårnenes retningsmønster udføres ved hjælp af det såkaldte tre-impulssystem (se fig. 2*).

Ris. 2 Undertrykkelse af anmodning fra DRL sidesløjfer ved hjælp af et tre-puls system

Til de to anmodningskodeimpulser P1 og РЗ, der udsendes af retningsradarantennen, tilføjes en tredje impuls P2 (undertrykkelsesimpuls), udsendt af en separat rundstrålende antenne (undertrykkelsesantenne). Tidsundertrykkelsesimpulsen forsinker med 2 μs fra den første impuls i anmodningskoden. Energiniveauet for undertrykkelsesantennestrålingen er valgt på en sådan måde, at niveauet af undertrykkelsessignalet på de modtagende steder tydeligvis er større end niveauet af signaler udsendt af sidesløjferne og mindre end niveauet af signaler udsendt af hovedsløjfen .

Transponderen sammenligner amplituderne af kodeimpulserne P1, РЗ og undertrykkelsesimpulsen P2. Når en forespørgselskode modtages i sidesløjferetningen, når undertrykkelsessignalniveauet er lig med eller større end forespørgselskodesignalniveauet, bliver der ikke svaret. Svaret foretages kun, når niveauet af P1, RZ er 9 dB eller mere højere end niveauet for P2.

1.2.2. Undertrykkelse af anmodningen fra sidesløjferne af landingsradarmønsteret udføres i BPS-blokken, som implementerer en undertrykkelsesmetode med en flydende tærskelværdi (se fig. 3).

Fig.3 Modtagelse af en pakke svarsignaler
ved brug af et undertrykkelsessystem med en flydende tærskel

Denne metode består i, at i BPS, ved hjælp af et inertisporingssystem, lagres niveauet af signaler modtaget fra hovedloben af strålingsmønsteret i form af spænding. En del af denne spænding, svarende til et givet niveau, der overstiger niveauet af sidesløjfesignalerne, sættes som en tærskel ved forstærkerens udgang, og ved den næste bestråling foretages der kun et svar, når anmodningssignalerne overstiger værdien af denne tærskel . Denne spænding justeres ved efterfølgende bestråling.

1.3. Responssignalstruktur

Svarsignalet, der indeholder ethvert informationsord, består af en koordinatkode, en nøglekode og en informationskode (se fig. 4a*).

Fig.4 Svarkodens struktur

Koordinatkoden er to-impuls, dens struktur er forskellig for hvert informationsord (se fig. 4b,c*).

Nøglekoden er tre-impuls, dens struktur er forskellig for hvert informationsord (se fig. 4b,c*).

Informationskoden indeholder 40 impulser, der udgør 20 bits binær kode. Hver udladning (se fig. 4a, d) indeholder to impulser med en afstand på 160 μs. Intervallet mellem impulser af en udladning er fyldt med impulser af andre udladninger. Hver bit bærer binær information: tegnet "1" eller tegnet "0". I SO-69-transponderen bruges den aktive pausemetode til at transmittere to symboler "0"-symbolet transmitteres med en puls forsinket med 4 μs i forhold til det tidspunkt, hvor pulsen, der angiver "1"-symbolet, vil være; overført. De to mulige pulspositioner for hvert ciffer ("1" eller "0") er vist med krydser. Tidsintervallet mellem to "1" (eller "0") symboler efter hinanden antages at være 8 µs. Derfor vil intervallet mellem på hinanden følgende symboler "1" og "0" være 12 µs, og hvis symbolet "0" efterfølges af symbolet "1", så vil intervallet mellem impulser være 4 µs.

Den første bit sender en enkelt impuls, som repræsenterer en et, hvis den er forsinket med 4 µs og et nul, hvis den er forsinket med 8 µs. Den anden bit sender også en impuls, som er 2, hvis den er forsinket med 4 µs i forhold til den foregående bit, nul hvis den er forsinket med 8 µs. Det tredje ciffer sender 4 og 0, også afhængigt af deres position sender det 4. ciffer 8 og 0.

Så for eksempel sendes tallet 6 som tallet 0110 i binær notation, det vil sige som summen 0+2+4+0 (se fig. 1)

Information transmitteret i 160 μs transmitteres en anden gang inden for de næste 160 μs, hvilket markant øger støjimmuniteten for informationstransmission.

Bredden af mønsteret (hovedlappen) bestemmer graden af koncentration af den udsendte elektromagnetiske energi.

Mønsterets bredde er vinklen mellem to retninger og inden for hovedloben, hvor amplituden af den elektromagnetiske feltstyrke er et niveau på 0,707 fra den maksimale værdi (eller et niveau på 0,5 fra den maksimale effekttæthedsværdi).

Mønsterets bredde er angivet som følger: 2θ 0,5 er bredden af mønsteret i form af effekt på niveauet 0,5; 2θ 0,707 - mønsterets bredde i henhold til intensiteten på niveauet 0,707.

Indekset E eller H vist ovenfor betyder bredden af mønsteret i det tilsvarende plan: , . Et niveau på 0,5 i effekt svarer til et niveau på 0,707 i feltstyrke eller et niveau på 3 dB på en logaritmisk skala:

Strålebredden af den samme antenne, repræsenteret ved feltstyrke, effekt eller logaritmisk skala og målt ved de tilsvarende niveauer, vil være den samme:

Eksperimentelt kan mønsterets bredde let findes ud fra grafen for mønsteret afbildet i et eller andet koordinatsystem, for eksempel som vist på figuren.

Niveauet af mønsterets sidelapper bestemmer graden af falsk stråling af det elektromagnetiske felt fra antennen. Det påvirker hemmeligholdelsen af driften af en radioteknisk enhed og kvaliteten af elektromagnetisk kompatibilitet med radio-elektroniske systemer i nærheden.

Relativt sidesløjfeniveau er forholdet mellem feltstyrkeamplituden i retning af sidesløjfens maksimum og feltstyrkeamplituden i retning af hovedsløjfens maksimum:

I praksis er dette niveau udtrykt i absolutte enheder eller i decibel. Niveauet af den første sidelap er af størst interesse. Nogle gange opererer de med det gennemsnitlige niveau af sidelapper.

4. Retningsbestemt koefficient og forstærkning af sendeantennen.

Retningskoefficienten karakteriserer kvantitativt retningsegenskaberne af rigtige antenner i sammenligning med en referenceantenne, som er en fuldstændig rundstrålende (isotropisk) emitter med et sfærisk mønster:

Effektivitetsfaktoren er et tal, der viser, hvor mange gange effektfluxtætheden P(θ,φ) af en reel (retningsbestemt) antenne er større end effektfluxtætheden

PE (θ,φ) af referenceantennen (omnidirektionel) i samme retning og i samme afstand, forudsat at antennernes strålingseffekter er de samme:

Under hensyntagen til (1) kan vi opnå:

hvor D 0 er retningsvirkningen i retningen af maksimal stråling.

I praksis, når vi taler om antenneeffektivitet, mener vi en værdi, der er fuldstændig bestemt af antennestrålingsmønsteret:

I tekniske beregninger bruges en omtrentlig empirisk formel, der relaterer retningsfaktoren til bredden af antennemønsteret i hovedplanerne:

Da det i praksis er vanskeligt at bestemme strålingseffekten af en antenne (og endnu mere at opfylde betingelsen om lighed mellem strålingseffekterne for reference- og reelle antenner), introduceres begrebet antenneforstærkning, som tager hensyn til ikke kun antennens fokusegenskaber, men også dens evne til at omdanne én type energi til en anden .

Dette kommer til udtryk ved, at i en definition svarende til effektivitetsfaktoren ændres tilstanden, og det er indlysende, at referenceantennens effektivitet er lig med enhed:

hvor P A er den strøm, der leveres til antennen.

Derefter udtrykkes retningskoefficienten i form af retningskoefficienten som følger:

hvor η A er antenneeffektiviteten.

I praksis bruges G 0 - antenneforstærkningen i retning af maksimal stråling.

5. Fasestrålingsmønster. Konceptet med antennens fasecenter.

Fasestrålingsmønsteret er afhængigheden af fasen af det elektromagnetiske felt, der udsendes af antennen, på vinkelkoordinaterne. Da feltvektorerne E og H i den fjerneste zone af antennen er i fase, er fasemønsteret ligeligt relateret til de elektriske og magnetiske komponenter af den EMF, som udsendes af antennen. FDN er udpeget som følger:

Ψ = Ψ (θ,φ) for r = konst.

Hvis Ψ (θ,φ) ved r = const, så betyder det, at antennen danner fasefronten af bølgen i form af en kugle. Centret af denne kugle, hvor oprindelsen af koordinatsystemet er placeret, kaldes antennens fasecenter (PCA). Ikke alle antenner har et fasecenter.

For antenner, der har et fasecenter og et multi-lobe-amplitudemønster med klare nuller mellem dem, adskiller feltfasen i tilstødende lober sig med (180 0). Forholdet mellem amplitude- og fasestrålingsmønstrene for den samme antenne er illustreret af den følgende figur.

Da udbredelsesretningen af elektromagnetiske bølger og positionen af dens fasefront er indbyrdes vinkelrette på hvert punkt i rummet, er det ved at måle positionen af fasefronten af bølgen muligt indirekte at bestemme retningen til strålingskilden (retning finde ved fase metoder).