CC BY
281
Антенны ДВ, СВ и КВ диапазонов цифрового звукового вещания уменьшенных габаритов
Ключевые слова: антенна, йкМ вещание, рамочная антенна, сверхминиатюрная антенна.
Предлагается в порядке обсуждения использование для цифрового звукового вещания ДВ, СВ и КВ диапазонов передающих антенн с уменьшенными габаритами, выполненными на основе миниатюрных и сверхминиатюрных антенн. Указанные антенны можно выполнить в виде проволочных рамочных антенн, образующих длинную линию с плавающей точкой отсечки напряжения. Из предварительных расчётов следует, что антенна с габаритами 30х30х15 м, высота антенны 5 м, работающая в полосе частот 30 кГц с центральной частотой 1 МГц может иметь КСВ не более 1,05 в рабочей полосе частот. Однако такая антенна должна быть снабжена компенсатором искажений для учёта влияния на величину КСВ антенны по входу климатических изменений параметров подстилающей поверхности. В КВ-диапазоне антенны рассматриваемого типа могут располагаться на крыше зданий. Инженерному расчету антенн должен предшествовать строгий электродинамический расчет с учетом параметров предварительно разработанных сосредоточенных элементов пространственного согласования.
Белянский В.Б.,
доцент кафедры СРС МТУСИ
Прошин А.Б.,
доцент кафедры ТЭДиА МТУСИ Худяков К.Н.,
ассистент кафедры ТЭДиА МТУСИ
Для цифрового радиовещания в ДВ, СВ и КВ диапазонах предлагаются рамочные логопериодические антенны, выполненные на основе принципов сверхминиатюрных антенн [1]. Такие антенны могут обладать уменьшенными габаритами и высоким уровнем согласования в рабочей полосе частот. Эскиз подобной антенной системы показан на рис. 1.
Вся антенная система вписывается в параллелепипед размерами 30х30х15 м (соответственно ^ = 30 м), таким образом 15 м — максимальная высота антенны над землёй. Параллелепипед разделён по диагонали на два сегмента, в каждом из которых располагаются логопериодические рамочные антенны, обладающие ортогональными поляризациями по отношению друг к другу. Такая антенная система является аналогом антенной системы сантиметрового диапазона, описанной в [2]. В рассматриваемом частотном диапа-
зоне полотна антенн могут быть выполнены из антенного канатика. Качество согласования предлагаемой антенной системы проверено расчетом методом декомпозиции с учётом взаимных сопротивлении излучающих элементов на частотах в области центральной частоты 1 МГц. Антенна имеет КСВ не хуже 1,05 в полосе 30 кГц.
Оценим возможности реализации антенной системы с такими характеристиками на более низких частотах. Связь между относительной полосой частот Д/^, максимальным коэффициентом отражения |р| в рабочей полосе частот и максимально возможным радиусом сферы атіп, окружающей антенну при узкополосном режиме работы (Д/о << 1) определяется соотношением [2]:
Я 1 Д/. 1
О™ =— 3—Т Тл'-
(1)
где X — длина волны центральной частоты диапазона.
Соотношение (1) является т.н. пределом Чу-Харрингтона, определяющим габариты антенны, имеющей предельную добротность О и согласованную по Фано. Найдем параметр качества в рассматриваемой антенной системы [1 ]:
в = ашш
а
где атП определено соотношением (1); а — радиус воображаемой сферы, охватывающей анализируемую антенну.
В данном случае а = ^2.^ , следовательно
л/3п к / |р|
(2)
Из этого соотношения следует. Что на частотах ниже 715 кГц размеры антенны становятся меньшими, чем предельные размеры по Чу-Харрингтону, следовательно, на этих частотах в антенне необходимо использовать развязывающие двухполюсники. Анализ таких антенн будет выполнен в последующих публикациях. На частотах выше 1 МГц требования по габаритам становятся неактуальными и в этом диапазоне могут использоваться как логопериодические, так и простейшие штыревые антенны.
В ДВ и СВ диапазонах при высоких требованиях по КСВ в конструкции антенн могут использоваться устройства для компенсации влияния погодных изменений параметров подстилающей поверхности.
28
Т-Сотт, #8-2013
Литература
1. АйзенбергГЗ., Белоусов С.П., Журбенко Э.М. и др. Коротковолновые антенны. — М.: Радио и связь, 1985.
2. Белянский В.Б. Возможно ли преодолеть предел Чу-Харрингтона. — М.: Т-Сотт № , 2013
3. Аникин К.В., Белянский В.Б. Компактная рамочная антенная система разнесённого приема. — М.: Т-Сотт № 8 , 2011
4. Кэррел. Расчет логопериодических вибраторных антенн. Сб. "Сверх-широкополосные антенны"под ред. Л.С. Бененсона. — М.: Мир, 1964
5. Белянский В.Б., Прошин А.Б., Худяков К.Н. Особенности расчета сверхминиатюрных антенн. Подготовлено к печати.
Antennas lw, mw and sw ranges of the numeral sound announcement of the reduced overall dimensions Beljansky V. B., Proshin A.B., Hudjakov K.N. Abstract
Usage for numeral sound announcement LW, MW and SW ranges of transmitting antennas with the reduced overall dimensions fulfilled on the basis of miniature and subminiature antennas is offered as arguing. The specified antennas can be fulfilled in the form of the wire frame antennas forming a range line with a floating point of a cut-off of pressure. From predesigns follows that the antenna with overall dimensions 30х30х15 m, height of the antenna of 5 m, working in frequency band 30 кГц with center frequency 1 of MHz can have SWR no more than 1,05 in working frequency band. However such antenna should be supplied by the compensator of distortions for the registration of influence on value SWR of the antenna on an input of climatic changes of parameters of a spreading surface. In SW a range of the antenna of considered type can be allocated on a roof of buildings. Strict electrodynamics calculation with the registration of parameters beforehand the developed concentrated elements of the space coordination should precede engineering calculation of antennas.
Keywords: DRM an announcement, the frame antenna, the subminiature antenna.
T-Comm, #8-201З
29
