Антенны ультракоротких волн

Антенны ультракоротких волн (укв) получают всё большее распространение в связи с широким размахом строительства те­левизионных и радиовещательных станций, а также радиорелей­ных линий.

Антенны укв отличаются более высокими требованиями не только к точности их изготовления, но и к опорам, на которых они устанавливаются; последние должны быть не только прочны, но и жёстки, чтобы ограничивать качание (девиацию) луча ан­тенны при ветре.

Ультракороткие волны распространяются подобно световому лучу, поэтому дальность действия радиостанции будет тем боль­ше, чем выше расположена антенна над окружающей мест­ностью. Для телевидения, например, применяют опоры высотой до 600 м. Антенны устанавливают иногда на высоких зданиях в городах, а также и на горах, например на горе Машук в Пяти­горске, на Ай-Петри — в Крыму. Увеличение первоначальных затрат на строительство радиостанций в горных условиях или высоких мачт для них окупается снижением установленной мощ­ности передатчиков и уменьшением эксплуатационных расходов.

В телевидении и радиовещании часто применяют передающие антенны с ненаправленным излучением в горизонтальной пло­скости.

Исключение делают при расположении радиостанции вблизи государственной границы или на берегу моря, когда имеет смысл применять антенны с диаграммой направленности, соответст­вующей конфигурации обслуживаемой территории. Сжатие диа­граммы антенны производят только в вертикальной плоскости. По этой причине в телевидении и радиовещании на укв приме­няются антенны со многими вибраторами по вертикали, т.

Вибраторами антенн служат жёсткие цилиндрические стерж­ни, чаще всего трубы из стали. Преимущественное распростра­нение имеют полуволновые, волновые и петлевые вибраторы, впервые предложенные А. А. Пистолькорсом. Полуволновые сим­метричные вибраторы выполняют в виде двух круглых стальных или медных цилиндров — труб с коническими, обращёнными друг к другу вершинами (биконический вибратор) — и комбини­рованными, т. е. составленными из цилиндров с коническими кон­цами со стороны питания. В телевидении применяют вибраторы и более сложной конструкции: плоскостные решётчатые прямо­угольной формы, предложенные Б. В. Брауде (турникетная ан­тенна с такими вибраторами установлена на башне Шухова в Москве), в виде крыла бабочки, кольцевые, в виде листка кле­вера и других форм.

Изоляцией вибратора от поддерживающей его конструкции служит металлический стержень длиной, равной четверти длины волны антенны, представляющий собой бесконечно большое со­противление токам сверхвысокой частоты. Реже употребляют для этой цели изоляторы из высокочастотной керамики.

В телевидении на метровых и дециметровых волнах распро­странены турникетные многоэтажные антенны (см. рис. В.6) и более сложные, образованные несколькими решётчатыми виб­раторами в виде крыла бабочки; они устанавливаются на цен­тральной, чаше всего трубчатой, опоре (рис. 2.32); число этажей в таком типе антенны ограничивается размерами и жёсткостью несущей конструкции, поперечные размеры которой должны быть значительно меньше длины волны антенны. При большом попе­речном сечении трудно осуществить круговую диаграмму на­правленности в горизонтальной плоскости. На метровых волнах число этажей в антенне принимают не более 6, на дециметро­вых — 12 и более.

Вибраторы, выполняемые из стальных труб и круглой стали, покрытых защитным слоем цинка или просто окрашенных, снаб- 92

коаксиальному кабелю типа ТКМ-50 и ТКМ-70, если мощность передатчика не превышает 3 кет.

Рис. 2.33. Антенна укв с волновыми вибраторами

Турникетную анте'н- ну, обладающую многи­ми положительными ка­чествами, нельзя выпол­нять с большим числом этажей без существенного ухудшения (провалов) диаграммы излучения в горизонтальной плоско­сти. Это особенно сказы­вается в области более

длинных волн метрового диапазона, потому что при большой высоте опо­ры необходимо, чтобы её поперечные размеры бы­ли не менее определённой величины, диктуемой жёсткостью конструкции.

Чтобы снизить мощ­ность передатчика, при­меняют (многоэтажные те­левизионные антенны, со­стоящие из полуволновых или волновых вибраторов и отражателя в виде вер­тикальной сплошной ли­стовой, а чаще решётча­той поверхности, образо­ванной тонкими горизон­тальными стальными стержнями. Число этажей в таких антеннах дости­гает 64.

Антенна образуется из большого числа секций вибраторов (рис. 2.33), расположенных по четы­рём граням, что даёт круговую диаграмму из­лучения. Для защиты ви­браторов от непосредст­венного обледенения при­меняют цилиндрические кожухи из материалов с диэлектриче­ской проницаемостью, близкой к единице (проницаемость воз­духа) и малыми потерями при высокой частоте, например, из пенистого полистирола. Заданную с учётом особенностей мест­ности диаграмму направленности в горизонтальной плоскости получают в таких антеннах выбором числа секций в этаже и установкой их под разными углами друг к другу.

В радиовещании на метровых волнах с частотной модуля­цией (ЧМ вещание) большое распространение получили шести­этажные антенны из парных трубчатых уголковых вибраторов, закреплённых на решётчатой стальной четырёхгранной призме — опоре (рис. 2.34а и б). Дополнительно к решётке опоры ставят горизонтальные стальные стержни диаметром 10 мм с расстоя­нием между ними до 400 мм по.вертикали.

Рис. 2.34а. Схема антенны ЧМ вещами я

Уголковые вибраторы антенны, соединённые по три откры­тыми симметричными линиями из медного стержня диаметром 9 мм, питаются параллельно. От третьего и пятого этажей виб­раторов идут симметрирующие устройства, снабжённые под­вижными мостиками, с помощью которых осуществляют на­стройку антенны. Трубы этого устройства являются од­новременно дополнительной опорой вибраторам. В одной из труб про­кладывают коаксиальный фидер, внутренний провод которого присое­динён к другой трубе. Внутри холо­стой трубы (без коаксиального фи­дера) симметрирующего устройства помещают нагревательные элемен­ты, соединённые последовательно и питаемые от сети переменного тока напряжением 127 в.

Антенна питается по коаксиаль­ному фидеру, изготовленному из медных труб диаметром 75/71 мм или по радиочастотному кабелю ти­па РКС, РКГ, ТКМ-50 и ТКМ-70.

Этот тип антенны позволяет пе­редавать одновременно до трёх про­грамм вещания.

На призматической конструкции, являющейся опорой антенны ЧМ ве-. щания, устанавливаемой на верху мачты на оттяжках или свободно стоящей башни, предусматривают площадку, на которой закрепляют турникетную антенну для телевидения.

Для охвата радиовещанием и телевидением большинства на­селения Советского Союза наряду с существующими телецент­рами получают всё большее распространение ретрансляционные станции па укв. Для приёма по эфиру на опоре устанавливают несложную приёмную антенну, а под ней передающую в виде двухэтажной турникетной антенны. Кабель приёмной антенны прокладывают внутри центральной несущей трубы, служащей опорой турникетной антенны. Такие антенны устанавливают на лёгкой мачте или башне высотой до 75 м или на высоком здании в городе.

Для приёма программ телевидения и радиовещания на укв в городах на крышах зданий устанавливают антенны коллектив­ного пользования типа «волновой канал» (рис. 2.35), обеспечи­вающие более высокое качество приёма и заменяющие индиви­дуальные антенны, портящие часто крыши зданий и вид города. Антенна типа волновой канал состоит из одного или нескольких директоров, одного или двух (по числу программ вещания) пет­левых или полуволновых вибраторов и одного рефлектора. Виб-

7— 173 97

раторами служат стальные трубы небольшого диаметра, за­креплённые на горизонтальной трубе большего диаметра, ось которой направлена на телевизионный центр. Антенну устанав­ливают на невысокой мачте, возвышающейся над крышей здания, на оттяжках. Снижение антенны до разветвительных коробок, установленных обычно на лестничной клетке жилого здания, вы­полняют общим для приёма двух программ радиочастотным ка­белем марки РК-1 или РК-3.