Как увеличить дальность передающей средневолновой антенны: Как увеличить дальность передающей средневолновой антенны — Topsamoe.ru

Как увеличить дальность передающей средневолновой антенны — Topsamoe.ru

Устроить в городских условиях передающую антенну средневолнового диапазона – задача не простая. Протяженная проволочная антенна будет всегда привязана к окружающим зданиям, поэтому универсального рецепта “правильной” антенны быть не может.

Часто случается в городских кварталах, когда соседствуют пятиэтажные длинные дома и 9-12-и этажные высокие башни.

Вот тут-то сам собой и напрашивается “Змей Горыныч” – сложенный втрое вертикальный четвертьволновый вибратор с емкостной нагрузкой на горячем конце.

В профиль антенна действительно напоминает трехглавого змея. Эта антенна – конструктивно, производная от “Треххвостки” с длинным снижением. Однако по физике работы, в отличие от треххвостки (она, по сути – наклонный луч), “Змей Горыныч” – это вертикал.

Конструкция

Конструкция ясна из рис. 1. Верхнее полотно тремя анкерами крепится либо к краю крыши (ограждение использовать нельзя), либо заходит на чердак через слуховые окна.

Противоположный конец верхнего полотна необходимо оттянуть как можно дальше и как можно сильнее, чтобы “головы змея” занимали бы положение максимально близкое к горизонтальному. Именно этот узел антенны испытывает самые большие нагрузки. Головы дракона выполняются из биметаллической проволоки БСМ-1-2,5 мм.

Главная оттяжка – либо из 5 мм стального троса, либо из 4-х миллиметрового биметалла БСМ-1. Чтобы оттяжка не резонировала на рабочей частоте (по закону подлости, она, ведь, точно окажется длиной 45-50 метров), ее разбивают орешковыми фарфоровыми изоляторами 50×70 мм на несколько частей по 10-15 метров.

Рис. 1. Самодельная передающая антенна на средневолновый диапазон 200м.

Снижение антенны дальним концом закреплено к стене через три изолятора 28×40 мм и оттяжку, чуть ниже половины высоты противоположного здания. Снижение выполняется из медного изолированного провода, сечением 2,5-4 мм2, перевитого втрое неплотным повивом. То есть, получается литцендрат из трех жил.

Можно перевить и 3 провода П-268. Такая сложность обусловлена большим ВЧ током, протекающим по снижению при работе антенны на передачу.

Закрепить оттяжку на стене здания на высоте пятого этажа можно, используя закладные петли из 4-х миллиметровой стальной проволоки, которые для того и предназначены, и по строительным нормам обязательно устанавливаются на стенах зданий.

Надо только очень внимательно посмотреть на стену. Если по каким-либо причинам таких петель в стене Вашего здания нет, то вполне допустимо сделать их самостоятельно, установив в стену с помощью перфоратора и гаечного ключа пару анкеров, которые сейчас в широкой номенклатуре продаются на строительных рынках.

Добраться до нужной высоты по ровной стене можно двумя способами:

• договориться с верхолазами, которые висят на веревках и красят стены домов;
• договориться с водителем подъемника “кошачья лапа” и самому установить анкера.

В обоих случаях цены вполне приемлемые. Только вот тут внимание! Анкеров надо ставить обязательно два на расстоянии около 25-30 см друг от друга.

Их петли надо соединить 4 мм стальной проволокой, сложенной вдвое, с небольшим провисом, и за ее середину привязать оттяжку, чтобы при натяжении усилие было направлено не столько на вытаскивание анкера, сколько на стягивание анкеров друг к другу. Тогда анкеры “закусят” и не выдернутся из стены: вот где сопромат пригодился!

Противовесы и заземление

Для любого вертикального Х/4 вибратора необходимо и то, и другое. В качестве заземлителя потребуется 3-х дюймовая стальная ржавая водопроводная труба длиной 3 метра. Впрочем, пойдет и оцинкованная.

С одного конца, отступив 30 мм, сверлим в ней крест-накрест 4 отверстия, диаметром 10 мм. К одному приболтим клемму с запаянным в нее проводом заземления, сечением не менее 16 мм2 (лучше 20), который пойдет к передатчику. К остальным трем болтим пять-шесть клемм, в которые запаяны 15-ти метровые куски проволоки БСМ-1, диаметром 4 мм.

Трубу надо вкопать вертикально в газончик около дома, напротив вашего окна, но не ближе трех метров от стены. Для этого покупаем на рынке садовый бур, диаметром 160 мм, надставляем ему ручку до трех метров и бурим скважину.

Пока Вы бурите, пусть жена растворит в двух ведрах воды килограмм медного купороса CuS04 (по полкило на ведро).

Когда “ямка” будет готова, опускаете в нее трубу (болтами кверху) так, чтобы она туда ушла полностью, вровень с землей. Засыпаем вокруг трубы землю, проливая ее для уплотнения раствором медного купороса. Расходовать раствор надо так, чтобы хватило пролить всю землю, что будет засыпаться в скважину.

По мере засыпания земли и проливания, утрамбовываем ее длинной рейкой. Верхнюю часть трубы (сантиметров 30-40) с хорошо затянутыми болтами (и с гроверами), неплохо было бы залить бетоном, сделав небольшой кубик 20×20 сантиметров, поднимающийся над землей около 10 см.

Заливку бетоном оголовка следует делать не раньше, чем через две-три недели, чтобы после нескольких дождей земля вокруг трубы осела, и ее можно было бы хорошо утрамбовать.

15-ти метровые лучи тоже надо прикопать, но уже горизонтально, чтобы они образовали “юбочку”, как показано на рис. 1. Будем надеяться, что размер газончика позволяет это сделать.

Два из них можно прикопать в противоположные стороны вдоль стены дома (не ближе трех метров), остальные равномерно распределить веером по газончику.

Прикопать эти провода желательно где-то на полметра. Для этого надо взять цепную пилу (можно электрическую или бензиновую), одеть на нее пришедшую в негодность цепь, пропилить землю от заземлителя по направлениям лучей и запихнуть в эти щели 15-и метровые провода, чтобы образовать “юбочку заземления”. Концы проводов желательно забить в землю с помощью штырей из арматуры, длиной по 0,5-0,7 м. Возни как раз на выходные.

Таким образом, под антенной мы создаем “земляной пятачок” повышенной проводимости, и между ним и вибратором будет разворачиваться электрическое поле антенны.

Располагать же в городе полноразмерные противовесы, настроенные в резонанс, как минимум, три штуки по 50 метров, – представляется не реальным. Впрочем, если Вы сможете-таки их натянуть на высоте второго-третье-го этажа (где сами живете) к соседним домам через заросли деревьев, что растут во дворах, – это будет подвиг!

Здесь уж Вы сами определитесь, что для Вас лучше – либо земляная юбочка из пяти-шести проводников по 15 метров, либо полноразмерные противовесы (три-четыре штуки), настроенные в резонанс. Это дело вкуса. Если Вы остановитесь на юбочке, то разместить ее надо (в соответствии с рис. 1) между зданиями, закопав заземлитель посередине торцевой стены пятиэтажки. Ну, это в идеале, конечно. А там, как уж по месту получится.

Кстати! Поскольку “Змей Горы-ныч” по сути своей – вертикал, то он гораздо менее чувствителен к множественным, преимущественно горизонтальным интернет-воздушкам, которыми буквально замусорены все городские крыши. Главное, чтобы рядом с ним (в этом же проеме зданий) не висело воздушек.

Теперь представим себе вариант, что Вам неслыханно повезло, и прям перед Вашим окном, на пятом этаже пятиэтажки, на расстоянии 45-50 метров находится глухая стена (или угол) 14-и или 17-и этажной башни. О таком можно только мечтать, но мечты имеют тенденцию сбываться!

Картинка антенны не претерпевает принципиальных изменений, но “Змей Горы-ныч” может серьезно подрасти, и тут представляется возможным сделать одну хитрость. А давайте увеличим длину вибратора до 60-65 метров. Тогда три его части будут не по 18 метров, а по 20-22.

Вибратор становится удлиненным, и в его входном сопротивлении появится довольно большая индуктивная составляющая, которую легко скомпенсировать последовательной емкостью в точке питания.

В результате получим повышение активного входного сопротивления с 30 Ом до 70-110. – Меньше ток на выходе передатчика, выше КПД выходной колебательной системы. Это хорошо, но не главное. Главное то, что пучность тока в антенне поднялась выше над землей. И фазовый центр антенны сместился вверх.

При вещании из городской застройки это самое важное. Теперь наш сигнал при той же мощности станет слышно дальше. Собственно, изначально, за тем же самым и верхняя часть полотна антенны выполнена трехпроводной, с повышенной емкостью, чтобы сдвинуть пучность тока выше по антенне, а настройку ее в резонанс вести снизу, последовательной емкостью.

На закуску – заделка биметалла и троса в орешковые изоляторы (рис. 2).

Рис. 2. Заделка биметалла и троса в орешковые изоляторы.

ВАЖНО! В соответствии с Постановлением Правительства Москвы от 01.04.1997 г. №244-ПП, дополненным несложными расчетами, подводить к передающей антенне частотного диапазона до 3-х МГц, расположенной в непосредственной близости от жилых зданий, можно не более 100 Вт, если оба дома железобетонные, или не более 50 Вт, если дома кипичные или деревянные.

При превышении этой мощности, у вас, у вашей семьи, и у жителей ближайших к антенне квартир с течением времени может развиться весьма неприятное заболевание, которое современная медицина только учится лечить. Да и превращать смысл оставшейся жизни в работу на аптеку лишь ради трех латинских буквочек QRO и собственных амбиций, полагаю, не стоит.

Диполи

Антени різних діапазонів довжин хвиль

Коэффициенты усиления и эффективная площадь некоторых типов антенн

Двумя наиболее простыми примерами антенн являются полуволновой диполь (также называемый вибратором Герца, см. рис. 11, а) и четвертьволновая вертикальная антенна (антенна Маркони, см. рис. 11, б). Полуволновой диполь состоит из двух прямых коллинеарных проводников равной длины, разделенных небольшой щелью, на которую подается сигнал. Максимальная эффективность передачи сигнала достигается при длине антенны, равной половине длины волны. Вертикальная четвертьволновая антенна наиболее часто используется в автомобильных или портативных радиолах.

Полуволновой диполь характеризуется ненаправленной диаграммой излучения в одном измерении трехмерного пространства. В двух других плоскостях диаграмма по форме напоминает цифру «8» (см. рис. 12, а). Для излучения направленных сигналов могут использоваться более сложные типы антенн. Распространенный пример диаграммы направленности такой антенны представлен на рис. 12, б. В данном случае максимум мощности излучается в направлении оси

х.

При проектировании антенн учитываются особенности распространения радиоволн соответствующего диапазона.

Основой антенны длинных и средних волн является вертикальный провод. Горизонтальные провода не могут быть использованы для излучения и приема в длинноволновом и в большей части средневолнового диапазонов. Причина этого заключается в том, что в связи с высокой проводимостью почвы и малой высотой антенны по сравнению с длиной волны в данном диапазоне горизонтальные провода и их зеркальное изображение образуют противофазную систему, которая не излучает и не принимает радиоволны под малыми углами к земной поверхности. Тем самым исключается появление поверхностных волн, без которых невозможна связь на длинных волнах и на значительной части средних волн.

Длина излучающего провода, а соответственно и высота антенны должны быть по возможности большими для увеличения сопротивления излучения. При малом сопротивлении излучения антенна работает с низким КПД

Для получения достаточно большой излучаемой мощности приходится возбуждать в антенне большой ток, а это связано с увеличением напряжения и опасностью перенапряжения в антенне. В связи с этим полоса пропускания антенны оказывается недостаточной для качественного воспроизведения всего спектра частот модулированного тока, так как при малом сопротивлении излучения затухание антенного контура имеет малую величину.

В длинноволновом и средневолновом диапазонах применяются только заземленные вертикальные вибраторы.

Потери в длинноволновых и средневолновых антеннах в основном определяются потерями в земле. Для уменьшения этих потерь применяют специальное заземление в виде одиночного провода или ряда проводов, зарытых в землю. Антенна в совокупности с системой заземления называется радиосетью.

В целях увеличения сопротивления излучения антенны вертикальный излучающий провод дополняют сетью горизонтальных или наклонных проводов, которые в совокупности с землей образуют значительную емкость. Это способствует более равномерному распределению тока в излучающем вертикальном проводе (как в элементарном вибраторе).

Таким образом, определился характер длинноволновых и средневолновых антенн как вертикальных заземленных проводов с горизонтальной частью. Вертикальные провода называются иначе снижением, агоризонтальные или наклонные — верхней частью или крышей антенны.

В зависимости от взаимного расположения снижения и верхней части антенны различают Г-образные (рис. 13,а), Т-образные (рис. 13, б) и зонтичные антенны (рис. 13, в).

Г-образные и Т-образные антенны состоят из ряда параллельных горизонтальных проводов, подвешенных на двух мачтах, и вертикального заземленного провода, причем в Г-образных антеннах вертикальный привод присоединяется к одному концу горизонтальной части, а в Т-образных антеннах — к ее середине. В зонтичных антеннах верхняя часть состоит из наклонных проводов, вследствие чего для подвеса антенны можно использовать одну мачту.

На рис. 14 показана многовитковая рамочная антенна

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10092 – | 7528 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к передающим антеннам в сетях синхронного радиовещания в диапазоне средних волн. Техническим результатом является уменьшение металлоемкости антенн с узкой диаграммой направленности. Сущность изобретения заключается в том, что направленная средневолновая антенна содержит по крайней мере два жестких вертикальных элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания. Для уменьшения металлоемкости введены вертикальные проволочные элементы и продольные проволочные элементы, причем вертикальные проволочные элементы подвешены к жестким вертикальным излучающим элементам посредством продольных проволочных элементов, к которым соответствующие вертикальные проволочные элементы прикреплены с образованием электрического контакта, а продольные проволочные элементы, соединенные с разными вертикальными элементами, скреплены друг с другом с помощью изоляторов; нижний конец вертикального проволочного элемента, находящегося возле одного из крайних жестких вертикальных излучающих элементов, подключен к источнику сигнала, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов соединены с землей. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2254647

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено, в частности, для использования в качестве передающей антенны в сетях синхронного радиовещания в диапазоне средних волн.

Известны средневолновые направленные антенны, содержащие по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента в виде металлических мачт или башен [1,2].

В этих известных антеннах вертикальные излучающие элементы изолированы от земли, для чего они установлены на опорных изоляторах, что дорого при сооружении и увеличивает трудоемкость при эксплуатации.

Известна направленная средневолновая антенна, содержащая по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания [3] (прототип).

Если требуется узкая диаграмма направленности, известная антенна получается металлоемкой и дорогой, т.к. в этом случае она должна содержать много жестких вертикальных излучающих элементов.

Предлагаемым изобретением решается задача уменьшения металлоемкости направленной средневолновой антенны.

Для достижения этого технического результата в известную направленную средневолновую антенну, содержащую по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания, введены вертикальные проволочные элементы и продольные проволочные элементы, причем вертикальные проволочные элементы подвешены к жестким вертикальным излучающим элементам посредством продольных проволочных элементов, к которым соответствующие вертикальные проволочные элементы прикреплены с образованием электрического контакта, а продольные проволочные элементы, соединенные с разными вертикальными элементами, скреплены друг с другом с помощью изоляторов; нижний конец вертикального проволочного элемента, находящегося возле одного из крайних жестких вертикальных излучающих элементов, подключен к источнику сигнала, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов соединены с землей.

На фиг.1 изображена направленная средневолновая антенна, содержащая два жестких вертикальных излучающих элемента и один вертикальный проволочный элемент, вид сбоку.

На фиг.2 изображена направленная средневолновая антенна, содержащая три жестких вертикальных излучающих элемента и четыре вертикальных проволочных элемента, вид сбоку.

На фиг.3 приведены диаграммы направленности антенны, изображенной на фиг.1: сплошная кривая – в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной.

На фиг.4 приведены диаграммы направленности антенны, изображенной на фиг.2: сплошная кривая – в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной.

Направленная средневолновая антенна (фиг.1) содержит по крайней мере два жестких вертикальных излучающих элемента 1 в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания. Направленная средневолновая антенна (фиг.1) содержит также вертикальный проволочный элемент 2 и четыре продольных проволочных элемента 3. Продольные проволочные элементы 3 скреплены с жесткими вертикальными излучающими элементами 1 и с вертикальными проволочными элементами 2 с образованием электрического контакта. Продольные проволочные элементы 3, скрепленные с соседними вертикальными элементами (на фиг.1 с одним из жестких вертикальных излучающих элементов 1 и с вертикальным проволочным элементом 2) скреплены друг с другом с помощью изоляторов 4. Так осуществлена подвеска вертикального проволочного элемента 2 к жестким вертикальным излучающим элементам 1. К нижнему концу вертикального проволочного элемента 2 подключен источник сигнала 5 (фидер передатчика, при необходимости – с согласующим устройством). Другой провод источника сигнала 5 соединен с проводниками высокочастотного заземления, которое выполнено обычным для передающих средневолновых антенн образом и на фиг.1 не показано. Размеры жестких вертикальных излучающих элементов 1 и прикрепленных к ним продольных проволочных элементов 2 выбраны так, чтобы частота первого резонанса одного из них (на фиг.1 – левого) была несколько ниже рабочей частоты, а другого (на фиг.1 – правого) – несколько выше рабочей частоты. Для этого продольный проволочный элемент, прикрепленный к левому жесткому вертикальному излучающему элементу, выполнен большей длины, чем продольный проволочный элемент, прикрепленный к правому жесткому вертикальному излучающему элементу; при этом жесткие вертикальные излучающие элементы выполнены одинаковой высоты, что удобно конструктивно. Размеры продольных проволочных элементов 3, прикрепленных к вертикальному проволочному элементу 2, выбраны исходя из удобства согласования с источником сигнала 5. Расстояния между жесткими вертикальными излучающими элементами 1 и вертикальным проволочным элементом 2 – около четверти длины рабочей волны. Точные размеры длин элементов и расстояний между ними должны быть получены в каждом конкретном случае с помощью численного электродинамического моделирования с учетом величин поперечных сечений элементов и оптимизированы для получения желаемой диаграммы направленности.

Жестких излучающих элементов 1 может быть и больше двух, так, направленная средневолновая антенна, изображенная на фиг.2, содержит три жестких излучающих элемента 1, четыре вертикальных проволочных элемента 2 и двенадцать продольных проволочных элементов 3. Нижний конец вертикального проволочного элемента 2, находящегося возле крайнего жесткого вертикального излучающего элемента 1 (на фиг.2 – левого), подключен к источнику сигнала 5, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов 2 соединены с землей. Продольные проволочные элементы 3, соединенные с соседними вертикальными элементами (проволочными 2 или жесткими 1) скреплены друг с другом с помощью изоляторов 4. При суммарной длине скрепляемых продольных проволочных элементов, меньшей расстояния между соответствующими вертикальными элементами, для скрепления использованы также отрезки троса 6 (на фиг.2 справа). Резонансная частота левого (на фиг.2) жесткого вертикального излучающего элемента 1 несколько ниже рабочей частоты. Резонансные частоты остальных вертикальных элементов (жестких 1 и проволочных 2) несколько выше рабочей частоты и выше у тех из них, которые на фиг.2 расположены правее. Это достигается выбором длин продольных проволочных элементов. Направленная средневолновая антенна снабжена высокочастотным заземлением, обычным для средневолновых антенн. Точные размеры длин элементов и расстояний между ними должны быть получены в каждом конкретном случае с помощью численного электродинамического моделирования с учетом величин поперечных сечений элементов и оптимизированы для получения желаемой диаграммы направленности.

Направленная средневолновая антенна работает следующим образом (см. фиг.1 и 2). При подаче высокочастотного напряжения от источника сигнала 5 соединенный с ним вертикальный проволочный элемент 2 работает как активный вибратор, находящийся слева от него жесткий вертикальный излучающий элемент – как рефлектор, остальные жесткие вертикальные излучающие элементы 1 и вертикальные проволочные элементы 2 – как директоры. В результате обеспечивается направленное излучение. Направленность тем выше, чем больше число излучающих элементов, при этом излучающие свойства у проволочного излучателя не хуже, чем у жесткого, поскольку проволочный излучатель для увеличения эквивалентного поперечного сечения состоит из нескольких проводов. Металлоемкость же проволочного излучателя в десятки раз меньше, чем жесткого. Таким образом, металлоемкость направленной средневолновой антенны, изображенной на фиг.2, имеющей три жестких и четыре проволочных излучателя, примерно вдвое меньше, чем у аналогичной по электрическим характеристикам антенны, составленной только из жестких излучателей.

На фиг.3 приведены диаграммы направленности направленной средневолновой антенны, изображенной на фиг.1: сплошная кривая – диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной плоскости. На фиг.4 приведены диаграммы направленности направленной средневолновой антенны, изображенной на фиг.2: сплошная кривая – диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, пунктирная – в вертикальной плоскости. Диаграммы направленности построены по распределению токов по проводникам антенны, найденному с помощью численного электродинамического расчетного метода с учетом потерь в заземлении антенны. Как видно по фиг.3 и 4, сужена не только диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, но также и в вертикальной плоскости, что повышает антифединговые свойства антенны.

1. Антенны для радиосвязи и радиовещания: В двух частях. Ч.2. Средневолновые и длинноволновые антенны. / С.П.Белоусов, Р.В.Гуревич, Г.А.Клигер, В.Д.Кузнецов. – М.: Связь, 1980. – 120 с.

2. Патент Японии №54106151, кл. H 01 Q 3/22; H 01 Q 5/00; H 01 Q 19/22, опубл. 20.08.1979.

3. Патент Японии №54106152, кл. H 01 Q 3/22; H 01 Q 5/00; H 01 Q 19/22, опубл. 20.08.1979.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Направленная средневолновая антенна, содержащая, по крайней мере, два жестких вертикальных элемента в виде металлических мачт или башен, заземленных у основания, отличающаяся тем, что в нее введены вертикальные проволочные элементы и продольные проволочные элементы, причем вертикальные проволочные элементы подвешены к жестким вертикальным элементам посредством продольных проволочных элементов, жесткие вертикальные элементы и вертикальные проволочные элементы скреплены с соответствующими продольными проволочными элементами с образованием электрического контакта, а продольные проволочные элементы, соединенные с разными вертикальными элементами, скреплены друг с другом с помощью изоляторов, нижний конец вертикального проволочного элемента, находящегося возле одного из крайних жестких вертикальных излучающих элементов, подключен к источнику сигнала, а нижние концы остальных вертикальных проволочных элементов соединены с землей.

Классы МПК:	H01Q19/00 Комбинированные конструкции из первичных активных антенных элементов и узлов со вторичными устройствами, например с квазиоптическими, выполняемые с целью формирования требуемой диаграммы направленности антенны
Автор(ы):	Бузов А.Л. (RU) , Веревочников А.М. (RU) , Казанский Л.С. (RU)
Патентообладатель(и):	Федеральное государственное унитарное предприятие Самарский отраслевой научно-исследовательский институт Радио (ФГУП СОНИИР) (RU)
Приоритеты:

Антенны для приёма Средневолнового радиовещания

Даже если на территории РФ вещания в участке Средних Волн (MW) практически не ведётся, то это не означает что во всём мире такая ситуация. Напротив — во всём мире вещание ведётся, правда где-то дотационно со стороны государства, где-то на деньги общин или на коммерческие средства. Вещание оптимизируется, но не прекращается.

Поэтому можно встретить выпускающиеся серийно заводские модели рамочных антенн для радиоприёмников на Средние Волны. Их можно использовать с любыми радиоприёмниками со встроенной антенной, а некоторые модели даже с приёмниками без таковой (есть провод для соединения к клеммам).

Например такую TECSUN AN 200 (здесь совместно с приёмником S-2000)

 

Однако же это не панацея. Днём прохождения нет, иностранные станции можно услышать только когда наступают сумерки.

В данном случае справедливо утверждение «от увеличения парка приёмников и антенн к ним, а равно как увеличение эффективности антенн к имеющимся приёмникам, количество передающих станций не увеличивается!». Мы можем принимать только  сохранившиеся. Причём чем выше эффективность антенн для приёма, тем больше можно принять из сохранившихся, но не более. А сохранившихся вещающих на русском языке — по пальцам одной руки можно пересчитать. Хотя, если принимать иностранные и знать эти языки, то почему бы нет… Разные «голоса» уже не вещают в АМ — они проникли в Интернет.

Зато хорошие антенны могут помочь принимать сигналы любительских вещательных радиостанций. Сейчас ведётся работа по легализации творчества радиолюбителей в этом вопросе. Часть Средневолнового диапазона будет закреплена за ними (полоса 1449-1602 кГц, в сетке 9 кГц), но не абы как, а за каждым городом, районом будет закреплена некоторая фиксированная частота из этого спектра. Если её будет мало, будут выдавать смежные каналы из этой-же полосы. Любители (по задумке) будут работать на одном канале поочерёдно (по графику). Мощности передатчиков от единиц Ватт, до десятков Ватт. В отдельных случаях до 100 — 500 Вт. Такие станции могут приниматься в пределах населённых пунктов и немного за ними. Если будут применяться рамочные антенны на приёмной стороне, то это упростит приём. В других случаях (кроме дальнего приёма иновещания) в ближайшее время (годы) приёмные антенны на АМ диапазон Средних Волн могут быть использованы только для этого. Правда кое где ещё включены такие мощные передатчики с государственным радиовещанием, но это исключение для некоторых территорий, но не правило.

Приёмные антенны в виде растянутого провода.

Обычно часто их называют «верёвка» или т.н. «длинный провод». Хотя на счёт «длинный» это спорное утверждение во многих случаях. Провод-то может и длинный, но по отношению к длине волны Средневолнового диапазона как бы и не коротким оказался бы…

Тем не менее запитка приёмника такими антеннами имеет место быть. Такие антенны ещё называют типа Г — образных или Windom.

Преимущественно длина провода по отношению к длине волны в городских условиях оптимально может составлять от 0,15 до 0,25 лямбда. Высота подвеса от 10 до 25-30 метров. В таком случае антенна получается низкоомной и её активное сопротивление около 10 — 50 Ом и зависит от длины провода и частично от высоты подвеса. Если ваш приёмник имеет 50 Ом-ный вход, то согласовать такой провод можно антенным тюнером на НЧ диапазон рассчитанный от, примерно, 500 кГц и выше по частоте. Для СВ диапазона неплохо намотать удлиняющую катушку не одножильным проводом, а толстым литцендратом, а её длину регулировать компенсирующим переменным конденсатором.

Поскольку рабочая поляризация для Средних волн преимущественно вертикальная, то на приём будет работать вертикальная часть антенны, а горизонтальная частично и преимущественно как компенсирующая ёмкость «короткого» вертикала (снижения горизонтальной антенны).

Хотя…, если антенна висит низко и ниже 0,25 лямбда от земли, то путём переотражения от земли и горизонтальный провод будет иметь приём вертикальной поляризации.

Подробнее как изготовить такую катушку или антенны для СВ диапазона (для передатчика, равно как и для приёмника) можно найти в книге Сергея Комарова первого выпуска:

«Индивидуальное Радиовещание. 1. Самодельные передающие антенны диапазона 200 метров».

«Комнатные» антенны для MW / SW

Для города полезность этих антенн несколько сомнительна, ведь в городе очень много помех, особенно в доме. Но в отдельных случаях всё-таки можно, на худой конец, если ничего нет воспользоваться и таким вариантом. Обычно достаточно телескопической антенны приёмника, но многим хочется улучшить приём увеличив немного размер антенны. Увеличение на пару погонных метров никакого видимого результата не принесёт, разве что увеличит приём помех собираемых с разных устройств в квартире. Для этой цели нужно либо ставить внешнюю антенну во дворе, либо делать компактную рамку на диапазон и подключать к приёмнику на антенный вход. В случае с MW диапазоном можно обойтись просто рамкой из-за возможности переноса энергии от рамки к магнитной антенне приёмника, просто расположив их рядом. В отдельных случаях высокоомную рамку подключают к высокоомному симметричному входу приёмника. Если для КВ (SW) есть вход, но его сопротивление, скажем, 50 Ом, то для комнатно-балконного применения антенны нужна диапазонная рамка с этим-же волновым сопротивлением на выходе. В таком случае нужно применить симметрирующий трансформатор 1:1 для настроенной рамки к 50 Ом, где симметричные выводы соединены с клеммами рамки, а несимметричный выход трансформатора соединён кабелем с приёмником с несимметричным входом. Если-же рамка имеет бОльшее выходное (входное) сопротивление, то можно применить соответствующий (или близкий по значению) согласующий трансформатор.

Справочник по антеннам для радаров / Хабр

Статья на перевод предложена alessandro893. Материал взят с обширного справочного сайта, описывающего, в частности, принципы работы и устройство радаров.

Антенна – это электрическое устройство, преобразующее электроэнергию в радиоволны и наоборот. Антенна используется не только в радарах, но и в глушилках, системах предупреждения об облучении и в системах коммуникаций. При передаче антенна концентрирует энергию передатчика радара и формирует луч, направляемый в нужную сторону. При приёме антенна собирает возвращающуюся энергию радара, содержащуюся в отражённых сигналах, и передаёт их на приёмник. Антенны часто различаются по форме луча и эффективности.

Слева – изотропная антенна, справа – направленная

Дипольная антенна, или диполь – самый простой и популярный класс антенн. Состоит из двух одинаковых проводников, проводов или стержней, обычно с двусторонней симметрией. У передающих устройств к ней подаётся ток, а у принимающих – принимается сигнал между двумя половинами антенны. Обе стороны фидера у передатчика или приёмника соединены с одним из проводников. Диполи – резонирующие антенны, то есть их элементы служат резонаторами, в которых стоячие волны переходят от одного конца к другому. Так что длина элементов диполя определяется длиной радиоволны.

Диаграмма направленности

Диполи – это ненаправленные антенны. В связи с этим их часто используют в системах связи.

Несимметричная антенна представляет собой половину дипольной, и монтируется перпендикулярно проводящей поверхности, горизонтальному отражающему элементу. Коэффициент направленного действия монопольной антенны вдвое больше, чем у дипольной антенны удвоенной длины, поскольку под горизонтальным отражающим элементом нет никакого излучения. В связи с этим КНД такой антенны в два раза выше, и она способна передавать волны дальше, используя ту же самую мощность передачи.

Диаграмма направленности

Антенна Яги – направленная антенна, состоящая из нескольких параллельных элементов, расположенных на одной линии. Часто состоят из одного элемента-облучателя, обычно диполя или петлевого вибратора. Только этот элемент испытывает возбуждение. Остальные элементы паразитные – они отражают или помогают передавать энергию в нужном направлении. Облучатель (активный вибратор) обычно находится вторым с конца, как на картинке ниже. Её размер подбирается с целью достижения резонанса при наличии паразитных элементов (для диполя это обычно 0,45 – 0,48 от длины волны). Элемент слева от облучателя – отражатель (рефлектор). Он обычно длиннее облучателя. Отражатель обычно один, поскольку добавление дополнительных отражателей мало влияет на эффективность. Он влияет на отношение мощностей сигналов антенны, излучаемых в направлениях назад/вперед (усиление в максимальном направлении по отношению к противоположному). Справа от облучателя находятся элементы-директоры, которые обычно короче облучателя. У антенны Яги очень узкий диапазон рабочих частот, а максимальное усиление составляет примерно 17 дБ.

Диаграмма направленности

Тип антенны, часто используемой на УКВ и УВЧ-передатчиках. Состоит из облучателя (это может быть диполь или массив Яги), укреплённого перед двумя плоскими прямоугольными отражающими экранами, соединёнными под углом, обычно в 90°. В качестве отражателя может выступать лист металла или решётка (для низкочастотных радаров), уменьшающая вес и уменьшающая сопротивление ветру. У уголковых антенн широкий диапазон, а усиление составляет порядка 10-15 дБ.

Диаграмма направленности

Вибраторная логопериодическая (логарифмическая периодическая) антенна, или логопериодическая решетка из симметричных вибраторов

Логопериодическая антенна (ЛПА) состоит из нескольких полуволновых дипольных излучателей постепенно увеличивающейся длины. Каждый состоит из пары металлических стержней. Диполи крепятся близко, один за другим, и подключаются к фидеру параллельно, с противоположными фазами. По виду такая антенна похожа на антенну Яги, но работает она по-другому. Добавление элементов к антенне Яги увеличивает её направленность (усиление), а добавление элементов к ЛПА увеличивает её полосу частот. Её главное преимущество перед другими антеннами – чрезвычайно широкий диапазон рабочих частот. Длины элементов антенны относятся друг к другу по логарифмическому закону. Длина самого длинного из элементов составляет 1/2 от длины волны самой низкой из частот, а самого короткого – 1/2 от длины волны самой высокой частоты.

Диаграмма направленности

Спиральная антенна состоит из проводника, закрученного в виде спирали. Обычно они монтируются над горизонтальным отражающим элементом. Фидер соединяется с нижней частью спирали и горизонтальной плоскостью. Они могут работать в двух режимах – нормальном и осевом.

Нормальный (поперечный) режим: размеры спирали (диаметр и наклон) малы по сравнению с длиной волны передаваемой частоты. Антенна работает так же, как закороченный диполь или монополь, с такой же схемой излучения. Излучение линейно поляризуется параллельно оси спирали. Такой режим используется в компактных антеннах у портативных и мобильных раций.

Осевой режим: размеры спирали сравнимы с длиной волны. Антенна работает как направленная, передавая луч с конца спирали вдоль её оси. Излучает радиоволны круговой поляризации. Часто используется для спутниковой связи.

Диаграмма направленности

Ромбическая антенна – широкополосная направленная антенна, состоящего из одного-трёх параллельных проводов, закреплённых над землёй в виде ромба, поддерживаемого в каждой вершине вышками или столбами, к которым провода крепятся при помощи изоляторов. Все четыре стороны антенны одинаковой длины, обычно не менее одной длины волны, или длиннее. Часто используются для связи и работы в диапазоне декаметровых волн.

Диаграмма направленности

Двумерная антенная решётка

Многоэлементный массив диполей, используемых в КВ диапазонах (1,6 – 30 МГц), состоящий из рядов и столбцов диполей. Количество рядов может быть 1, 2, 3, 4 или 6. Количество столбцов – 2 или 4. Диполи горизонтально поляризованы, а отражающий экран располагается за массивом диполей для обеспечения усиленного луча. Количество столбцов диполей определяет ширину азимутального луча. Для 2 столбцов ширина диаграммы направленности составляет около 50°, для 4 столбцов — 30°. Главный луч можно отклонять на 15° или 30° для получения максимального охвата в 90°.

Количество рядов и высота самого нижнего элемента над землёй определяет угол возвышения и размер обслуживаемой территории. Массив из двух рядов обладает углом в 20°, а из четырёх – в 10°. Излучение двумерной решётки обычно подходит к ионосфере под небольшим углом, и из-за низкой частоты часто отражается обратно к поверхности земли. Поскольку излучение может многократно отражаться между ионосферой и землёй, действие антенны не ограничено горизонтом. В результате такая антенна часто используется для связи на дальние расстояния.

Диаграмма направленности

Рупорная антенна состоит из расширяющегося металлического волновода в форме рупора, собирающего радиоволны в луч. У рупорных антенн очень широкий диапазон рабочих частот, они могут работать с 20-кратным разрывом его границ – к примеру, от 1 до 20 ГГц. Усиление варьируется от 10 до 25 дБ, и часто они используются в качестве облучателей более крупных антенн.

Диаграмма направленности

Одна из самых популярных антенн для радаров – параболический отражатель. Облучатель располагается в фокусе параболы, и энергия радара направляется на поверхность отражателя. Чаще всего в качестве облучателя используется рупорная антенна, но можно использовать и дипольную, и спиральную.

Поскольку точечный источник энергии находится в фокусе, он преобразуется в волновой фронт постоянной фазы, что делает параболу хорошо приспособленной для использования в радарах. Изменяя размер и форму отражающей поверхности, можно создавать лучи и схемы излучения различной формы. Направленность параболических антенн гораздо лучше, чем у Яги или дипольной, усиление может достигать 30-35 дБ. Главный их недостаток – неприспособленность к низким частотам из-за размера. Ещё один – облучатель может блокировать часть сигнала.

Диаграмма направленности

Антенна Кассегрена очень похожа на обычную параболическую, но использует систему из двух отражателей для создания и фокусировки луча радара. Основной отражатель параболический, а вспомогательный – гиперболический. Облучатель находится в одном из двух фокусов гиперболы. Энергия радара из передатчика отражается от вспомогательного отражателя на основной и фокусируется. Возвращающаяся от цели энергия собирается основным отражателем и отражается в виде сходящегося в одной точке луча на вспомогательный. Затем она отражается вспомогательным отражателем и собирается в точке, где расположен облучатель. Чем больше вспомогательный отражатель, тем ближе он может быть к основному. Такая конструкция уменьшает осевые размеры радара, но увеличивает затенение раскрыва. Небольшой вспомогательный отражатель, наоборот, уменьшает затенение раскрыва, но его нужно располагать подальше от основного. Преимущества по сравнению с параболической антенной: компактность (несмотря на наличие второго отражателя, общее расстояние между двумя отражателями меньше, чем расстояние от облучателя до рефлектора параболической антенны), уменьшение потерь (приёмник можно разместить близко от рупорного излучателя), уменьшение интерференции по боковому лепестку для наземных радаров. Основные недостатки: сильнее блокируется луч (размер вспомогательного отражателя и облучателя больше, чем размер облучателя обычной параболической антенны), плохо работает с широким диапазоном волн.

Диаграмма направленности

Слева – антенна Грегори, справа — Кассегрена

Параболическая антенна Грегори очень похожа по структуре на антенну Кассегрена. Отличие в том, что вспомогательный отражатель искривлён в противоположную сторону. Конструкция Грегори может использовать меньший по размерам вспомогательный отражатель по сравнению с антенной Кассегрена, в результате чего перекрывается меньшая часть луча.

Как следует из названия, излучатель и вспомогательный отражатель (если это антенна Грегори) у офсетной антенны смещены от центра основного отражателя, чтобы не блокировать луч. Такая схема часто используется на параболических антеннах и антеннах Грегори для увеличения эффективности.

Антенна Кассегрена с плоской фазовой пластиной

Ещё одна схема, предназначенная для борьбы с блокированием луча вспомогательным отражателем,- это антенна Кассегрена с плоской пластиной. Она работает с учётом поляризации волн. У электромагнитной волны есть 2 компоненты, магнитная и электрическая, всегда находящиеся перпендикулярно друг другу и направлению движения. Поляризация волны определяется ориентацией электрического поля, она бывает линейной (вертикальной/горизонтальной) или круговой (круговой или эллиптической, закрученной по или против часовой стрелки). Самое интересное в поляризации – это поляризатор, или процесс фильтрации волн, оставляющий только волны, поляризованные в одном направлении или в одной плоскости. Обычно поляризатор изготавливают из материала с параллельным расположением атомов, или это может быть решётка из параллельных проводов, расстояние между которыми меньше, чем длина волны. Часто принимается, что расстояние должно быть примерно в половину длины волны.

Распространённое заблуждение состоит в том, что электромагнитная волна и поляризатор работают схожим образом с колеблющимся тросом и дощатым забором – то есть, к примеру, горизонтально поляризованная волна должна блокироваться экраном с вертикальными щелями.

На самом деле, электромагнитные волны ведут себя не так, как механические. Решётка из параллельных горизонтальных проводов полностью блокирует и отражает горизонтально поляризованную радиоволну и пропускает вертикально поляризованную – и на оборот. Причина следующая: когда электрическое поле, или волна, параллельны проводу, они возбуждают электроны по длина провода, и поскольку длина провода многократно превышает его толщину, электроны могут легко двигаться и поглощают большую часть энергии волны. Движение электронов приведёт к появлению тока, а ток создаст свои волны. Эти волны погасят волны передачи и будут вести себя как отражённые. С другой стороны, когда электрическое поле волны перпендикулярно проводам, оно будет возбуждать электроны по ширине провода. Поскольку электроны не смогут активно двигаться таким образом, отражаться будет очень малая часть энергии.

Важно отметить, что, хотя на большинстве иллюстраций у радиоволн всего 1 магнитное и 1 электрическое поле, это не значит, что они осциллируют строго в одной плоскости. На самом деле можно представлять, что электрические и магнитные поля состоят из нескольких подполей, складывающихся векторно. К примеру, у вертикально поляризованной волны из двух подполей результат сложения их векторов вертикальный. Когда два подполя совпадают по фазе, результирующее электрическое поле всегда будет стационарным в одной плоскости. Но если одно из подполей медленнее другого, тогда результирующее поле начнёт вращаться вокруг направления движения волны (это часто называют эллиптической поляризацией). Если одно подполе медленнее других ровно на четверть длины волны (фаза отличается на 90 градусов), то мы получим круговую поляризацию:

Для преобразования линейной поляризации волны в круговую поляризацию и обратно необходимо замедлить одно из подполей относительно других ровно на четверть длины волны. Для этого чаще всего используется решётка (четвертьволновая фазовая пластина) из параллельных проводов с расстоянием между ними в 1/4 длины волны, расположенных под углом в 45 градусов к горизонтали.
У проходящей через устройство волны линейная поляризация превращается в круговую, а круговая – в линейную.

Работающая по этому принципу антенна Кассегрена с плоской фазовой пластиной состоит из двух отражателей равного размера. Вспомогательный отражает только волны с горизонтальной поляризацией и пропускает волны с вертикальной поляризацией. Основной отражает все волны. Пластина вспомогательного отражателя располагается перед основным. Он состоит из двух частей – это пластина со щелями, идущими под углом в 45°, и пластина с горизонтальными щелями шириной менее 1/4 длины волны.

Допустим, облучатель передаёт волну с круговой поляризацией против часовой стрелки. Волна проходит через четвертьволновую пластину и превращается в волну с горизонтальной поляризацией. Она отражается от горизонтальных проводов. Она опять проходит через четвертьволновую пластину, уже с другой стороны, и для неё провода пластины ориентированы уже зеркально, то есть, будто бы повёрнуты на 90°. Предыдущее изменение поляризации отменяется, так что волна снова приобретает круговую поляризацию против часовой стрелки и идёт обратно к основному отражателю. Отражатель меняет поляризацию с идущей против часовой стрелки на идущую по часовой. Она проходит через горизонтальные щели вспомогательного отражателя без сопротивления и уходит в направлении целей вертикально поляризованной. В режиме приёма всё происходит наоборот.

Хотя у описанных антенн довольно большое усиление по отношению к размеру апертуры, у всех них есть общие недостатки: большая восприимчивость по боковым лепесткам (подверженность мешающим отражениям от земной поверхности и чувствительность к целям с низкой эффективной площадью рассеяния), уменьшение эффективности из-за блокирования луча (проблема с блокированием есть у малых радаров, которые можно использовать на летающих аппаратах; большие радары, где проблема с блокированием меньше, нельзя использовать в воздухе). В результате была придумана новая схема антенны – щелевая. Она выполнена в виде металлической поверхности, обычно плоской, в котором прорезаны отверстия или щели. Когда её облучают на нужной частоте, электромагнитные волны испускаются из каждого слота – то есть, слоты выступают в роли отдельных антенн и формируют массив. Поскольку луч, идущий из каждого слота, слабый, их боковые лепестки также очень малы. Щелевые антенны характеризуются высоким усилением, малыми боковыми лепестками и малым весом. В них могут отсутствовать выступающие части, что в ряде случаев является их важным преимуществом (например, при установке на летательных аппаратах).

Диаграмма направленности

Пассивная фазированная антенная решётка (ПФАР) [passive electronically scanned array, PESA]

Радар с МИГ-31

С ранних времён создания радаров разработчиков преследовала одна проблема: баланс между точностью, дальностью и временем сканирования радара. Она возникает оттого, что у радаров с более узкой шириной пучка повышается точность (увеличивается разрешение) и дальность при той же мощности (концентрация мощности). Но чем меньше ширина пучка, тем дольше радар сканирует всё поле зрения. Более того, радару с большим усилением потребуются антенны большего размера, что неудобно для быстрого сканирования. Для достижения практичной точности на низких частотах радару потребовались бы настолько громадные антенны, что их было бы затруднительно поворачивать с механической точки зрения. Для решения этой проблемы была создана пассивная фазированная антенная решётка. Она полагается не на механику, а на интерференцию волн для управления лучом. Если две или более волн одного типа осциллируют и встречаются в одной точке пространства, суммарная амплитуда волн складывается примерно так же, как складываются волны на воде. В зависимости от фаз этих волн интерференция может усиливать или ослаблять их.

Луч можно формировать и управлять им электронным способом, контролируя разность фаз группы передающих элементов – таким образом можно контролировать, в каких местах происходит усиливающая или ослабляющая интерференция. Из этого следует, что в радаре самолёта для управления лучом из стороны в сторону должно быть не менее двух передающих элементов.

Обычно радар с ПФАР состоит из 1 облучателя, одного МШУ (малошумящего усилителя), одного распределителя мощности, 1000-2000 передающих элементов и равного количества фазовращателей.

Передающими элементами могут быть изотропные или направленные антенны. Некоторые типичные виды передающих элементов:

На первых поколениях истребителей чаще всего использовались патч-антенны (полосковые антенны), поскольку их проще всего разрабатывать.

Современные массивы с активной фазой используют желобковые излучатели из-за их широкополосных возможностей и улучшенного усиления:

Вне зависимости от типа используемой антенны увеличение количества излучающих элементов улучшает характеристики направленности радара.

Как мы знаем, при одинаковой частоте радара увеличение апертуры приводит к уменьшению ширины пучка, что увеличивает дальность и точность. Но у фазированных решёток не стоит увеличивать расстояние между излучающими элементами в попытке увеличения апертуры и уменьшения стоимости радара. Поскольку если расстояние между элементами больше, чем рабочая частота, могут появляться побочные лепестки, заметно ухудшающие эффективность радара.

Самая важная и дорогая часть ПФАР – фазовращатели. Без них невозможно управлять фазой сигнала и направлением луча.

Они бывают разных видов, но в целом их можно разделить на четыре типа.

Фазовращатели с временной задержкой

Простейший тип фазовращателей. Сигналу на прохождение линии передачи нужно время. Эта задержка, равная фазовому сдвигу сигнала, зависит от длины линии передачи, частоты сигнала и фазовой скорости сигнала в передающем материале. Переключая сигнал между двумя или более линиями передач заданной длины, можно управлять фазовым сдвигом. Переключающие элементы – это механические реле, pin-диоды, полевые транзисторы или микроэлектромеханические системы. pin-диоды часто используются из-за высокой скорости, низких потерь и простых цепей смещения, обеспечивающих изменение сопротивления от 10 кОм до 1 Ом.

Задержка, сек = фазовый сдвиг ° / (360 * частота, Гц)

Их недостаток в увеличении фазовой ошибки с увеличением частоты и увеличении размера с уменьшением частоты. Также изменение фазы изменяется в зависимости от частоты, поэтому для слишком малых и больших частот они неприменимы.

Отражательный/квадратурный фазовращатель

Обычно это квадратурное устройство связи, разделяющее входной сигнал на два сигнала, различающихся по фазе на 90°, которые затем отражаются. Затем они комбинируются по фазе на выходе. Эта схема работает благодаря тому, что отражение сигнала от проводящих линий могут быть смещены по фазе по отношению к падавшему сигналу. Сдвиг по фазе изменяется от 0° (открытая цепь, нулевая ёмкость варактора) до -180° (цепь закорочена, ёмкость варактора бесконечна). Такие фазовращателя обладают широким диапазоном работы. Однако физические ограничения варакторов приводят к тому, что на практике сдвиг по фазе может достигать только 160°. Но для большего сдвига возможно комбинировать несколько таких цепей.

Векторный IQ-модулятор

Так же, как и у отражательного фазовращателя, здесь сигнал разделяется на два выхода с 90-градусным смещением фазы. Входящая фаза без смещения называется I-каналом, а квадратура с 90-градусным смещением называется Q-каналом. Затем каждый сигнал проходит через двухфазный модулятор, способный сдвигать фазу сигнала. Каждый сигнал подвергается сдвигу фазы на 0° или 180°, что позволяет выбрать любую пару квадратурных векторов. Затем два сигнала рекомбинируются. Поскольку затухание обоих сигналов можно контролировать, у выходящего сигнала контролируется не только фаза, но и амплитуда.

Фазовращатель на фильтрах верхних/нижних частот

Был изготовлен для решения проблемы фазовращателей с временной задержкой, не способных работать на большом диапазоне частот. Работает путём переключения пути сигнала между фильтрами верхних и нижних частот. Похож на фазовращатель с временной задержкой, только вместо линий передачи используются фильтры. Фильтр верхних частот состоит из последовательности индукторов и конденсаторов, обеспечивающих опережение по фазе. Такой фазовращатель обеспечивает постоянный сдвиг фазы в диапазоне рабочих частот. Также его размер гораздо меньше, чем у предыдущих перечисленных фазовращателей, поэтому он чаще всего используется в радарах.

Если подытожить, то по сравнению с обычной отражающей антенной, основными преимуществами ПФАР будут: высокая скорость сканирования (увеличение количества отслеживаемых целей, уменьшение вероятности обнаружения станцией предупреждения об облучении), оптимизация времени нахождения на цели, высокое усиление и малые боковые лепестки (тяжелее заглушить и обнаружить), случайная последовательность сканирования (сложнее заглушить), возможность использовать особые техники модуляции и обнаружения для извлечения сигнала из шума. Основные недостатки – высокая стоимость, невозможность сканирования шире 60 градусов в ширину (поле зрения стационарного фазового массива – 120 градусов, механический радар может расширить его до 360).

Активная фазированная антенная решётка [Active Electronically Scanned Array, AESA]

Снаружи АФАР (AESA) и ПФАР (PESA) отличить сложно, но внутри они кардинально различаются. ПФАР использует один или два высокомощных усилителя, передающего один сигнал, который затем делится на тысячи путей для тысяч фазовращателей и элементов. Радар с АФАР состоит из тысячи модулей приёма/передачи. Поскольку передатчики находятся непосредственно в самих элементах, у него нет отдельных приёмника и передатчика. Различия в архитектуре представлены на картинке.

У АФАР большинство компонентов, таких, как усилитель слабых сигналов, усилитель большой мощности, дуплексор, фазовращатель уменьшены и собраны в одном корпусе под названием модуля приёма/передачи. Каждый из модулей представляет собой небольшой радар. Архитектура их следующая:

Хотя АФАР (AESA) и ПФАР (PESA) используют интерференцию волн для формирования и отклонения луча, уникальный дизайн АФАР даёт много преимуществ по сравнению с ПФАР. К примеру, усилитель слабого сигнала находится рядом с приёмником, до компонентов, где теряется часть сигнала, поэтому у него отношение сигнал/шум лучше, чем у ПФАР.

Во-вторых, у обычного радара возможность уменьшения паразитной интерференции ограничена ошибками нестабильности аппаратуры. Больше всего в эти ошибки вносят вклад аналого-цифровой преобразователь, преобразователь с понижением частоты, усилителей высокой мощности, усилители слабых сигналов и генератор волн. У АФАР с распределённой группой усилителей высокой мощности и усилителей слабых сигналов такие ошибки можно уменьшать. В результате у АФАР повышается чувствительность в шумных условиях.

Более того, при равных возможностях обнаружения у АФАР меньше рабочий цикл и пиковая мощность. Также, поскольку отдельные модули АФАР не полагаются на один усилитель, они могут одновременно передавать сигналы с разными частотами. В результате АФАР может создавать несколько отдельных лучей, разделяя массив на подмассивы. Возможность работать на нескольких частотах приносит многозадачность и способность развёртывать системы радиоэлектронного подавления в любом месте по отношению к радару. Но формирование слишком большого количества одновременных лучей уменьшает дальность действия радара.

Два главных недостатка АФАР – высокая стоимость и ограниченность поля зрения 60 градусами.

Гибридные электронно-механические фазированная антенные решётки

Очень высокая скорость сканирования ФАР сочетается с ограничением поля зрения. Для решения этой проблемы на современных радарах ФАР располагаются на подвижном диске, что увеличивает поле зрения. Не стоит путать поле зрения с шириной пучка. Ширина пучка относится к лучу радара, а поле зрения – общий размер сканируемого пространства. Узкие пучки часто нужны для улучшения точности и дальности действия, а узкое поле зрения обычно не нужно.