CC BY
95
УДК 621.396.673
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ
В. С. Будяк1, А. В. Давыдович1, В. П. Кисмерешкин2, Н. А. Косточкина2
'Омский научно-исследовательский институт приборостроения, г. Омск, Россия 2Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-4-10-13
Аннотация - В работе показан способ реализации логопериодических вибраторных антенн в несимметричном исполнении. Способ базируется на двухпроводной собирательной линии из четырех проводников с чередованием их полярности. Предложенное построение логопериодической антенны позволило образовать плоскость симметрии и соединение вибраторов на каждом из проводников одной полярности. Образованная таким образом структура состоит из двух половин, причем на каждой из них вибраторы размещены по закону т2, а друг относительно друга на т. На примере конструкции антенной системы КВ диапазона в несимметричном исполнении показана возможность обеспечения связи на расстояниях до 300 км.
Ключевые слова: логопериодическая вибраторная антенна, несимметричный вибратор, собирательная линия, земная волна.
I. Введение
Традиционно вертикально-поляризованные антенны реализуют на основе несимметричных вибраторов, диапазонность которых обеспечивают различными объемными конструкциями [1]. Они обладают всенаправ-ленной характеристикой в горизонтальной плоскости. Для получения направленных свойств их совокупность включают в соответствующую систему фазирования с заметным ухудшением диапазонности.
Вместе с тем известный принцип получения диапазонности на основе логопериодических антенн как нельзя хорошо подходит для решения данной задачи, но при этом реализация антенны, особенно в гектометровом диапазоне, требует значительных материальных затрат (оттяжки, мачты, изоляторы и т.п.).
II. Постановка задачи
Наиболее приемлемое решение видится в случае реализации ЛПВА (логопериодическая вибраторная антенна) в несимметричном исполнении, когда несимметричная конструкция, будучи установленной над проводящей поверхностью, дополняется ее зеркальным отображением. Однако в традиционном исполнении из-за знакопеременного включения вибраторов по длине антенны это оказывается невозможным.
В данной работе предлагается обойти эту проблему схемно-технически. В частности, представим двухпроводную собирательную линию, выполненную из четырех проводников с чередующейся полярностью. Полученная таким образом четырехпроводная линия по сути своей является двухпроводной, но при этом направления в проводниках чередуются в последовательности «+, -, +, -», создавая условия, когда к каждому проводнику подключаются плечи вибраторов одной полярности. Практически мы получаем две двухпроводные структуры с подключенными по длине вибраторами по закону т2, которые смещены друг относительно друга вдоль оси антенны на коэффициент подобия т. Таким образом, образованная система оказывается соответствующей принципу построения логопериодических вибраторных антенн, но которая имеет плоскость симметрии, позволяющая реализовать принцип «зеркального отображения».
III. Теория
На рис. 1 показан фрагмент построения подобных антенн. В этом случае около вертикальной плоскости прокладывается четырехпроводная симметричная линия, к проводникам которой подключают плечи вибраторов таким образом, что группы вибраторов каждой пары проводников смещены друг относительно друга на коэффициент подобия т, а на самих проводниках они подключены по закону т2.
Что касается подключения кабеля, то он вводится в один из проводников аналогично традиционному исполнению, а в месте его ввода проводники замыкают, образуя таким образом симметрию питания его стороны высокочастотного входа антенны.
Рис. 1. Логопериодическая вибраторная антенна на 4-проводной собирательной линии
Таким образом, реализация антенны в несимметричном исполнении сводится к размещению над плоскостью симметрии двух групп плеч вибраторов, подключаемых к проводникам симметричной двухпроводной линии, устанавливаемой над проводящей плоскостью.
Легко видеть, что на основе варианта в несимметричном исполнении могут быть реализованы различные диаграммы направленности - от направленной (рис. 2) до многолучевой (рис. 3).
Рис. 2. Логопериодическая вибраторная антенна вертикальной поляризации
Рис. 3. Трехлучевая система из логопериодических вертикально-поляризованных антенн
Ниже на рис. 4 представлен конструктивный вариант несимметричной вертикально-поляризованной логопе-риодической вибраторной антенны на частотный диапазон 3-20 МГц для связи земной волной на расстояниях до 300 км [2]. В описываемой вертикально-поляризованной антенне следует отметить особенность, заключающуюся в применении в качестве последнего низкочастотного плеча вибратора несимметричного варианта диапазонной антенны [3], который, будучи диапазонным, заменяет группу низкочастотных вибраторов с коэффициентом перекрытия по частоте около 2-х [4]. Таким образом, высота антенной системы не превосходит 0,25 Хтах, а в горизонтальной плоскости 8Н~ ^тах /2, что не выходит за пределы противовеса антенной системы.
Рис. 4. Фрагмент антенной системы на диапазон (3 - 20) МГц
Конструкция несимметричной логопериодической вибраторной антенны, дополненной диапазонной антенной, представляла собой собирательную линию из П-образного профиля, а токонесущие плечи вибраторов выполнены из «антенного канатика» диаметром 4 мм. Что касается оттяжек, находящихся в поле излучаемом антенной системой, то они рассечены орешковыми изоляторами. На рис. 4 представлена конструкция антенной системы. Она состоит из группы вертикальных плеч вибраторов 1, электрически соединенных с собирательной линией 2, поддерживаемых леером 3 через изоляторы 4. В качестве последнего вибратора применена диапазонная антенна 5. Несущими элементами являются мачты 6 и система лееров и оттяжек.
IV. Результаты экспериментов
Результаты испытаний на трассе 300 км с 1 кВт передатчиком показали надежную связь земной волной.
Представляют интерес результаты испытаний данной антенной системы в диапазоне, традиционно используемом на разных трассах в дневное время суток. Прежде всего, имела место устойчивая связь земной волной в диапазоне 1,75 - 9,99 МГц при мощности передатчика порядка 160 Вт. При этом измерения велись на дальностях от 35 до 195 км, испытуемая антенная система работала в режиме передачи, а вспомогательная в виде 10 -метровой штыревой конструкции на прием.
Следует заметить, что при установке диапазонной антенны со стороны низкочастотных плеч вибраторов, частотный диапазон, таким образом совмещенной конструкции, сместился до 3 МГц по уровню согласования с трактом. Что касается обратного излучения, то были использованы элементы такелажа (мачты, оттяжки, леера) для реализации двух вертикальных несимметричных петлеобразных перемычек, образующих вместе с диапазонным излучателем однонаправленную систему [5].
V. Обсуждение результатов
Предложенное техническое решение направлено на создание диапазонных антенных систем с вертикальной поляризацией излучаемого и принимаемого полей. Особенно это актуально в гекто- и декаметровых диапазонах для работы земной и ионосферной волнами. При этом нет необходимости доказывать, как сложно и дорого реа-лизовывать диапазонные антенны в традиционном исполнении.
Опытный образец приемо-передающей КВ антенной системы был разработан на основе телескопического мачтового устройства. При этом:
- количество вертикальных несимметричных вибраторов 26 штук;
- длина собирательной линии 25,7 м;
- размер диапазонной антенны в «Н»-плоскости 50 м;
- коэффициент подобия т=0,86.
Описанный образец был испытан в реальных условиях среднепересеченной местности на радиотрассах земной волной на расстояниях от 30 до 200 км в диапазоне частот 1,5 - 10 МГц при мощности передатчика 150180 Вт. При этом был достигнут устойчивый обмен информацией в телефонном и телеграфном режимах.
VI. Выводы и заключение
Предложенный способ реализации логопериодической вибраторной антенны позволяет в КВ диапазоне реализовать вертикально-поляризованные антенные системы с минимальными высотой и занимаемой площадью.
Испытания, проведенные на конструктивном макете, показали эффективность обмена информацией на реальной трассе.
Реализация предложения позволит решить важную задачу организации связи земной волной в зоне неустойчивой связи достаточно простыми средствами.
Список литературы
1. Будяк В. С., Ворфоломеев А. А. Диапазонные антенные элементы // Антенны. 2014. Вып. 11 (210). С. 6170.
2. Заявка 2016147753 Российская Федерация, МПК Н 0 1Q 11/10. Коротковолновая диапазонная всенаправ-ленная антенна / Кисмерешкин В. П., Давыдович А. В., Будяк В. С.; заявл. 06.12.16.
3 А. с. 138277 СССР, МПК H 01 Q 9/16. Диапазонная направленная антенна / Харченко К. П. № 670320/26; заявл. 16.06.60; опубл. 01.01.1961, Бюл. № 10.
4 А. с. 323064 СССР, МПК H 01 Q 11/10. Диапазонная направленная антенна / Кисмерешкин В. П., Бонда-ренко Ю. Е., Кленин В. В., Прохоров И. И., Митрофанов В. Н. № 1383641/26 -9; заявл. 10.12.69.
5. Кисмерешкин В. П., Косточкина Н.А. О способе снижения уровня обратного излучения в широкой полосе частот // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. Т. 2, № 1. С. 188-191.
УДК621.398:621.31
НЕЧЕТКОЕ УПРАВЛЕНИЕ КАНАЛЬНЫМ РЕСУРСОМ
Е. Д. Бычков, О. Н. Коваленко, Д. Н. Коваленко
Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск, Россия
DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-4-13-18
Аннотация - В статье рассматривается метод управления и принятие решения о выделении канального ресурса СМО в условиях произвольного потока заявок и времени обслуживания. Решения этой задачи основываются на концепциях теории нечетких множеств, в частности, на принципе обобщении нечетких множеств и логического правила вывода «МОДУС--ПОНЕНС». В модели принятия решения априорно вводятся нечеткие шкалы входного потока интенсивности заявок, интенсивности обслуживания и коэффициента использования оборудования. Приведены алгоритм и примеры вывода решений для логических нечетких схем типа SISO и MISO.
Ключевые слова: нечеткое множество, нечеткое обобщение, ресурс канала, нечеткие логические схемы.
I. Введение
Современные сети массового обслуживания являются мультисервисными, т.е. обслуживают одновременно разноскоростные потоки данных разнообразного характера [1]. Эффективность функционирования таких сетей определяется качественной работой узлов распределения информации (коммутаторов, маршрутизаторов), в смысле «справедливого» распределения канальных ресурсов для текущих потоков данных, с целью недопущения блокировки сети. Классическая теория телетрафика недостаточно полно справляется с решением данной задачи [2]. Одним из способов её решения является применение искусственного интеллекта, основанного на концепциях мягких вычислений, в частности, теории нечетких множеств (ТНМ) [3].
