МЕТОДИКА РОЗРОБКИ АНТЕННО-ФІДЕРНИХ ПРИСТРОЇВ НА ОСНОВІ НИЗЬКОПРОФІЛЬНИХ ВИПРОМІНЮВАЧІВ НАД ЦИЛІНДРИЧНОЮ ПОВЕРХНЕЮ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовується актуальність проведених у дисертаційній роботі досліджень, сформульовані наукове завдання та мета роботи, задачі досліджень, основні напрямки вирішення поставленого наукового завдання, зв’язок з науковими програмами, планами та темами. Зазначені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів. Приведені відомості про апробацію, публікації та реалізацію основних результатів, отриманих у роботі.

Перший розділ присвячено класифікації та аналізу особливостей побудови систем радіозв’язку з рухомими об’єктами. Визначено місце базової станції в системі радіозв’язку та подано структуру базової станції як такої.

Сформульовані вимоги до антен базових станцій, які  утворюють особливий клас радіотехнічних пристроїв і до їх конструкцій висувається ряд специфічних вимог. Це обумовлено, по-перше, тим, що вимоги щодо розміщення безпосередньо пов’язані з роботою антени, а по-друге, – експлуатацією ззовні приміщень при постійному впливі таких факторів, як значні перепади температур, атмосферні опади, вітрове навантаження, хімічно активні компоненти атмосфери.

Як відомо, в загальному випадку основними вимогами до антенно-фідерного пристрою базової станції системи радіозв’язку з рухомими об’єктами є наступні:

-          забезпечення необхідного коефіцієнту підсилення;

-          формування заданої характеристики направленості в азимутальній площині;

-          забезпечення необхідної ширини частотного діапазону;

-          стійкість до кліматичних умов (застосування радіопрозорих обтічників);

-          механічна міцність системи (щодо вітрового навантаження на антенний пристрій).

При організації систем зв’язку з рухомими об’єктами необхідно враховувати всі особливості навколишнього середовища, які в кінцевому результаті будуть визначати рівень сигналу в точці прийому.

Здійснено детальний аналіз електричних характеристик антен базових станцій. Подано класифікацію та з’ясовано особливості побудови сучасних антен базових станцій. Наведено методики розрахунку конкретних зразків антен.

Представлені діаграми направленості існуючих типів антен базових станцій. Побудовано графіки залежності КНД антен від конструктивних параметрів.

Представлені графіки розрахунків залежності коефіцієнта нерівномірності

для різних геометричних розмірів антенної вібраторної решітки.

Проаналізовано можливості антен базових станцій вібраторного типу. Антени базових станцій вібраторного типу широко використовують в діапазоні метрових і дециметрових хвиль та порівняно із штирьовими та колінеарними антенами в теперішній час виступають основним типом антенних пристроїв, які повністю відповідають вимогам до антен базових станцій різних систем мобільного радіозв’язку.

Подана методика розрахунку поля антени вібраторного типу над циліндричною поверхнею. З’ясовано, що поле симетричного вібратора над циліндричним екраном визначається як добуток поля вібратора, який знаходиться у вільному просторі, на множник, який враховує наявність нескінченного екрану.

Проаналізовано основні класи вібраторних антенних решіток, які конструктивно виконані у вигляді набору симетричних вібраторів, розташованих над циліндричною поверхнею (трубою) або над пласким екраном (панельні).

Антени даного типу володіють більш широкими функціональними можливостями, щодо формування необхідної характеристики направленості в азимутальній площині. Зовнішні характеристики таких антен залежать від співвідношень  та , де  – радіус труби,  – відстань між трубою і випромінюючим елементом, а також від типу самого випромінюючого елементу.

Лінійні антенні решітки дозволяють формувати переважно секторіальні ДН, тоді як подвійні антенні решітки формують переважно квазікругові ДН. Загалом, підбором параметрів  та , можна створювати діаграми направленості необхідної конфігурації в досить широких межах, що дозволяє здійснити покриття різних за формою площ.

Приведено розрахунки ДН всіх вказаних типів антенних решіток від довжини хвилі , відстані  та числа випромінювачів .

В результаті аналізу встановлено, що синфазні антенні решітки в метровому діапазоні здатні забезпечити покриття відповідної зони. Але вони є досить складними, важкими та металоємними виробами, які піддані суттєвому впливу метеофакторів.

Дециметровий діапазон представлений вібраторними антенами, які отримали назву панельні антени.

При всіх перевагах вібраторних антен для базових станцій систем мобільного зв’язку, особливо метрового діапазону та нижньої частини дециметрового необхідно зауважити й низку їх суттєвих недоліків: високі масогабаритні показники; обмеження по формуванню потрібних характеристик направленості в азимутальній площині; уразливість системи до зовнішнього впливу навколишнього середовища; висока металоємність антени. В підсумку вказані недоліки призводять до високих матеріальних витрат при виробництві, що в свою чергу спонукає до пошуку нових технічних рішень з розробки антенних пристроїв базових станцій не лише для систем зв’язку з рухомими об’єктами.

Другий розділ присвячений вирішенню наукової задачі з розрахунку поля випромінювання щілинної антени з рівномірним розподілом дотичної складової електричного поля на випромінюючій апертурі.

Для вирішення поставленої наукової задачі обрано метод криволінійних координат.

У відповідності з апертурною моделлю для розрахунку зовнішніх характеристик низькопрофільних випромінювачів спочатку розглянемо поле, що створює одинарна  поздовжня  щілина на циліндрі. Постановка задачі виглядає наступним чином.

В нескінченно довгому, ідеально провідному круглому циліндрі (рис. 1) з радіусом a прорізана повздовжня щілина завдовжки  та шириною . Поле на щілині має постійний характер розподілу по всій довжині і дорівнює .