Угол раскрыва зеркала, градус......160 Коэффициент усиления (КУ), дБ.....37,5 Уровень первых боковых лепестков диаграммы направленности (ДН), дБ........—20 Шумовая температура под углом места 5 °, К 60 КСВН.......1,4
Для индивидуального приема программ «Москва» вполне достаточно иметь параболическое зеркало диаметром 1,5 м, оснащенное спиральным облучателем упрощенной конструкции. Антенну необходимо установить на подставку, позволяющую наводить ее на ИСЗ в вертикальной плоскости и в ортогональной к ней. Конструкцию подставки можно сохранить такой же, как и в антеннах станций «Москва» [1J, уменьшив все линейные размеры в 1,5 раза. При сохранении основных размеров облучателя и угла раскрыва зеркала, изготовленного с той же точностью, антенна будет иметь примерно те же электрические характеристики, что и профессиональная, за^исключением КУ, который будет примерно равен 33 дБ. Конструкция облучателя и его деталей показана на рис. 1. Следует отметить, что длина корпуса 7 и стержня 5 облучателя зависит от толщины зеркала в области его вершины. Разъем облучателя должен выступать сзади рефлектора. Изолятор 4 привинчивают к корпусу 7 медным или латунным винтом.
Необходимо учесть, что описываемый облучатель предназначен для работы с малошумя-щим усилителем (МШУ), имеющим коаксиальный вход. Для работы с МШУ, оборудованным волноводным входом, потребуется использование коаксиально-волноводного перехода.
Важнейшей частью облучателя можно считать двухзаход-ную коническую спираль, состоящую из двух собственно спиралей 3, повернутых по углу ф на 180 ° одна относительно другой и припаянных к корпусу узкими концами. Наиболее просто их можно изготовить по следующим рекомендациям. Сначала нужно выточить из металла, пластмассы или плотного дерева конус с углом раствора 15°, равным углу раствора спирали. На конус следует нанести контуры спирали 3 по параметрам <р, Qi и Q2 в соответствии с рис. 1 и таблицей. Затем из листовой ла- туни или меди толщиной примерно 1 мм вырезают две развертки спирали по параметрам г\, q\ и Q2 таблицы, как указано на рис. 2. По нанесенному на конус контуру сгибают развертку в спираль. Необходимо проследить, чтобы направление намотки спирали было таким, как изображено на рис. 1. Детали облучателя из латуни или из меди желательно защитить гальванически олово-висмутовым покрытием, а детали из алюминиевых сплавов подвергнуть химическому оксидированию.
Для защиты от атмосферных осадков и пыли облучатель закрывают герметично диэлектрическим колпаком, изготовленным из плотного пенопласта со стенками толщиной 5... 10 мм. Снаружи колпак окрашивают радиопрозрачной краской. ри невозможности изготовления такого колпака облучатель можно закрыть поли- этиленовым мешком. Во избежание замыканий и возрастания потерь должны быть загерметизированы места стыков деталей облучателя и защитного колпака с рефлектором.
Наиболее сложно изготовить в любительских условиях зеркало антенны. В предыдущей статье [2] цикла уже была рассмотрена методика изготовления зеркал с использованием стеклопластика и полиэфирной смолы (см. также [3, 4]). При изготовлении рассматриваемой антенны в вершине рефлектора обязательно необходимо зафор-мовать втулку из алюминиевого сплава, соосную с параболоидом и используемую для установки в ней облучателя. Настройка антенны заключается в перемещении облучателя вдоль ее оси по максимуму сигнала с ИСЗ. Расчетное начальное положение облучателя, относительно которого его перемещают, указано на рис. 1. При этом необходимо следить, чтобы в процессе настройки максимум ДН антенны был ориентирован на ИСЗ. ДН в области главного и первых боковых лепестков антенны изображена на рис. 3. Антенна системы «Экран» предназначена для индивидуального и коллективного приема сигналов ИСЗ в диапазоне де- циметровых волн. В зоне гарантированного приема (районы Сибири, Дальнего Востока) КУ антенны должен быть в пределах 18...21 дБ.
Параболическая антенна с КУ в 21 дБ, если даже ее зеркало диаметром около 3 м выполнить из сетки, будет обладать большим ветровым сопротивлением, что потребует обеспечения высокой жесткости, а следовательно, и увеличения массы опорной конструкции. Поэтому более целесообразно применить антенну в виде решетки синфазных полотен «волновой канал» со скрещенными вибраторами. Для получения КУ около 21 дБ решетку составляют из четырех полотен (два этажа по два полотна) , каждое из которых имеет КУ в 15...16 дБ, Антенна, составленная из двух размещенных по горизонтали полотен, будет иметь КУ в 18 дБ. Кроме требуемого КУ, антенна должна обеспечивать следующие основные технические характеристики: Рабочие интервалы частот, МГц. . . . , . 7144т 12, 754±П Максимальная неравномерность КУ в рабочих полосах частот, дБ, не более.......0,7 Коэффициент эллиптичности по полю в направлении максимума ДН, не менее......0,7 КБВ на выходе кабеля снижения, не менее 0,6 Антенна должна принимать волны с круговой поляризацией правого направления вращения. Фидер снижения антенны выполняют из 75-омного коаксиального кабеля РК-75-17-12. Конструкцией антенны должна быть предусмотрена возможность ее установки как на крышах зданий, так и на отдельно стоящих опорах. Система крепления должна допускать изменение азимутального угла на 360°, а угла места в пределах от 5 до 60°. Между КУ (е), длиной волны (Я.) и длиной (L) антенны осевого излучения существует соотношение е=4,8 LA или е (в дБ) = 10 lg (4,8 LA). Для обеспечения одним полотном КУ около 16 дБ необходимо, чтобы его длина была равна 8,3 Л. Так как на средней частоте диапазона 730 МГц длина волны равна 41 см, длина полотна достигает 3,4 м. На рис. 4 указаны основные размеры одного полотна. Оно состоит из двух скрещенных взаимно - перпендикулярных структур тридцати пассивных директоров 4, пассивного рефлектора 2 и возбудителя 3 в виде короткого отрезка цилиндрической спирали, к которой подключен коаксиальный кабель 1. Спираль, рефлектор и директоры антенны изготовляют из полосок листового алюминиевого сплава АМГН и крепят на несущей стреле, представляющей собой дюралюминиевую трубу диаметром 28 мм с толщиной стенки 2 мм. Директоры, как показано на рис. 5 со стороны возбудителя, выполняют из пар угольников 1, скрепляемых между собой на несущей стреле 3 шпильками 4. Для увеличения надежности электрических контактов под гайки шпилек кладут пружинящие прокладки-рессоры 2. Толщина и ширина полосок директоров мало влияют на электрические свойства структуры и в первую очередь определяются исходя из соображений механической прочности. С этой же целью посредине вдоль полосок делают усиливающую их канавку. Размах, четырех директоров, считая от возбудителя, равен 161 мм, остальных—154 мм. Пассивный рефлектор, изображенный на рис. 6, состоит из четырех полосок 1, привинченных к концам четырех кронштейнов 2, закрепленных на несущей стреле шпильками. Спираль возбудителя 3 располагают на текстолитовом стержне 4 и" закрывают текстолитовыми на-, кладкой 5 и крышкой б. Чертеж кронштейна для крепления, возбудителя также представлен на рис. 6. Остальные кронштейны рефлектора такие же, но без сложного отверстия в средине. Стержень со спиралью закрепляют на кронштейне шайбой 7 (см. рис. 6) и корпусом-винтом, обозначенным на рис. 7 номером 3. Для подключения кабеля 1 (см. рис. 7) к антенне на него надевают втулку 2, стальную 4 и резиновую 7 шайбы, а на его часть с удаленной внешней оболочкой — стальную втулку 8 и резиновую шайбу 9. Экранирующую оплетку 10 кабеля распускают и раскладывают вокруг резиновой шайбы 9. На внутренний полиэтиленовый изолирующий слой кабеля надевают стальную 11 и резиновую 12 шайбы. Через торец корпуса-винта 3, закрепляющего текстолитовый стержень 16 с шайбой 5 на кронштейне 6, внутренний проводник 13 кабеля подводят к спирали 18. Для закрепления кабеля втулку 2 завинчивают до отказа. Внутренний проводник со спиралью скрепляют винтом с гайкой 14 на стержне 16. Для зашиты узла от попадания влаги между стержнем и крышкой 15 проложены резиновые прокладки 17. к Антенна в целом, как уже оы-ло указано, представляет собой синфазную решетку, состоящую из четырех полотен, расположенных в два этажа (по два полотна в каждом этаже), все полотна крепят к несущей раме, как показано на рис. 8. Дирек-торы антенн образуют угол 45 с элементами несущей рамы. Это вызвано не только стремлением уменьшить вредное влияние рамы, но и соображениями получения одинакового взаимного влияния и одинаковой ширины ДН отдельных полотен. На несущей трубе рамы в отверстия крестовин вставляют и закрепляют четыре трубы, на концах которых крепят хомута- ми отдельные полотна. Расстояние между осями их несущих стрел равно 125 см и выбрано из условий получения максимального КУ и низкого уровня боковых лепестков ДН. Для обеспечения правильной фазировки антенны и получения требуемого коэффициента эллиптичности два ее полотна, расположенные по одной диагонали (например, слева снизу и справа сверху, если смотреть со стороны рефлекторов), Д°лж™* быть сдвинуты на 105 мм (л/4) вперед в направлении приема относительно двух других полотен, расположенных по другой диагонали. Кроме того, оси этих вибраторов должны быть повернуты на 90° вокруг оси полотна против часовой стрелки (т. е. текстолитовые стержни со спиралями должны быть расположены слева от продольной оси полотен). Это иллюстрирует рис. 9, на котором изображены две антенны «волновой канал», сдвинутые по оси на расстояние л/4. Если рассматривать работу антенн как передающих, подавая на них сигналы со сдвигом по фазе на 90°, указанном на рис. 9, то можно видеть, что в направлении А поля от антенн 1 и 2 будут складываться в фазе, так как, хотя сигнал на антенну 2 приходит с запаздыванием по фазе на 90° по отношению к антенне 1, это запаздывание компенсируется таким же опережением, обусловленным пространственным сдвигом антенны 2. Одновременно поэтому поле, излученное антенной 2 в направлении В, будет иметь фазовый сдвиг 180° относительно поля, излученного в эту же- сторону антенной 1, так как пространственный сдвиг приводит в этом направлении к дополнительному запаздыванию на 90°. Следовательно, поля, излученные антеннами 1 и 2 в сторону В, будут взаимно уничтожаться. Аналогичный эффект в антеннах с круговой поляризацией может быть достигнут, если на них подать синфазные сигналы и наряду с пространственным сдвигом одного из полотен вдоль оси на Х/4 повернуть это полотно на 90° вокруг оси. Наиболее значительно этот эффект проявляется в направлении В или близких к нему. Схема соединения полотен с фидером снижения и расположение полотен представлены на рис. Ю. Полотна, обозначенные знаком -90°, сдвинуты вперед на 105 мм в направлении на ИСЗ и повернуты на 90 против часовой стрелки относительно двух других полотен, отдельные полотна 1 синфазной решетки соединены с фидером снижения 2, через отрезки 3 75-омного распределительного кабеля РК-75-4-12, равной длины, и согласующий трансформатор 4. Общий вид последнего ! показан на рис. 11. Он пред-i назначен для согласования со-а противления, образующегося в результате параллельного соеди-s нения четырех распределитель-х ных кабелей 16, подключенных! ,. к антенным полотнам, с волно-г. вым сопротивлением (75 Ом) е фидера снижения 17 и пред-,: ставляет собой четвертьволно-j вый отрезок 8 коаксиальной ял-\ .„ нии с волновым сопротивлением; ' W=V75.75/4 =37,5 Ом. 1Ы Для улучшения электриче- » ских характеристик трансфор-„I матор дополнен корректирующим шлейфом — четвертыми новым короткозамкнутым отрезком 7 коаксиальной линии, соосной с коаксиальной линией собственно трансформатора. Его чертеж с шлейфом приведен на рис. 12. Он изготовлен из латунных труб. Для ' улучшения электрических характеристик поверхности деталей внутри трансформатора гальванически покрывают олово-висмутовым сплавом. Распределительные кабели подводят снизу трансформатора через цанги 13 и закрепляют скобами 14. Внутренние проводники 2 кабелей крепят на внутреннем стакане 8 трансформатора винтами 9. Экран кабелей припаивают к лепесткам с винтом 3, расположенным на основании 1. Фидер снижения 17 подводят через цангу 12 и крепят скобой 15. Внутренний проводник 6 фидера снижения вставляют во втулку 4 наружного стакана 10, фиксируют винтами и закрывают колпаком 5. Наружный стакан привинчивают к основанию трансформатора винтами 11. Все детали трансформатора выполнены из латуни. Трансформатор крепят на конце несущей трубы со стороны пассивных рефлекторов, так чтобы распределительные кабели подходили к нему снизу. Как уже было указано выше, КУ в \$ дБ может быть получен от антенны, составленной из двух горизонтально расположенных полотен «волновой канал». Для согласования сопротивления, образующегося в результате параллельного соединения двух отрезков 75-омных распределительных кабелей, с фидером снижения может быть применен трансформатор, выполненный из четвертьволнового отрезка коаксиальной кабельной линии с волновым со-противлением Ws=c-\/75-75/2 « «53 Ом. Следовательно, можно использовать 50-омный коаксиальный высокочастотный кабель длиной 70 мм. При невозможности изготовления трубчатого согласующего трансформатора для антенны, состоящей из четырех полотен «волновой канал», их можно согласовать с фидером снижения тремя четвертьволновыми отрезками 50-омного кабеля (длиной 70 мм). Сначала соединяют попарно и параллельно распределительные кабели (равной длины) полотен, затем к ним подключают два согласующих отрезка, вторые концы которых также включают параллельно, и наконец через третий отрезок их соединяют с фидером снижения. Антенну устанавливают на опоре высотой 2,5...3 м так, чтобы можно было изменять ее положение по азимуту и по углу места. Настраивают антенну по максимуму принимаемого сигнала как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Место установки антенны выбирают с таким расчетом, чтобы окружающее пространство в пределах телесного угла ±15°, отсчитываемого от направления максимального приема, было свободно от затеняющих предметов (зданий, деревьев и др.). Минимальное расстояние от ближайших элементов сориентированной на максимум приема антенны до объектов, находящихся сбоку или сзади ее, должно быть не менее 3 м. Результаты измерений параметров описанной антенны системы «Экран» показали, что КБВ на входе фидера снижения в полосе частот 702... 765 МГц находится в пределах 0,7...0,9, КУ — 20,8... 21,5 дБ, коэффициент эллиптичности — 0,77...0,88. ДН антенны в горизонтальной плоскости на частоте 714 МГц показана на рис. 13. Ширина ДН по половинной мощности — около 9°. Уровень первых боковых лепестков — 0,35 от уровня основного. Помехозащищенность антенны в заднем полупространстве — около —18 дБ. Антенна с КУ в 18 дБ имеет ширину ДН в горизонтальной плоскости также около 9°, а в вертикальной плоскости — около 18°.
