Фидерный тракт что это

Что такое фидерный тракт

Современный мир без средств коммуникации невозможно представить. Связь нужна в быту и на производстве, во всех сферах жизнедеятельности человека. История зарождения и развития их привлекательная, но остановимся на основных технических терминах. Понятие фидер пришло в русский язык с английского и в переводе имеет несколько значений. В поисках ответа на вопрос: что такое фидерный тракт, нельзя запутаться в контексте. Словосочетание, как технический термин, применяется в электроэнергетике, в радиолокации. Им объясняют несколько функциональных назначений:

● для соединения приема, передачи сигналов между антеннами и аппаратурой;

● для связи между несколькими дуплексными стволами связи;

● при видео и звуковом сопровождении.

Работа фидерных трактов определяется несколькими диапазонами частот: 4, 6, 8 ГГц. В электроэнергетике фидерный тракт соединяет первичное распределительное устройство со вторичным, либо несколькими вторичными распределительными устройствами к соответственным потребителями. Существуют два вида фидеров: открытые и закрытые. Открытые фидеры строятся из неэкранированных проводных линий, диэлектрических волноводов, линзовых и зеркальных квазиоптических способов трансляции. Закрытые фидеры отличаются экранированными линиями, укомплектованные радиочастотным кабелем, симметричными полосковыми линиями и металлическими радио волноводами.

Особенности фидерного тракта в электроэнергетике

Каждый специалист в сфере электричества знает, что такое фидерный тракт, но понимает, что есть варианты значения словосочетания. В каждом случае можно понимать, как сеть:

● соединяющая трансформаторы с подстанциями;

● связывающая трансформаторы с определенными выключателями;

● обеспечивающая поставку питания от подстанций к потребителям.

Все линии электропередач энергетики именуют фидерами, также магистрали, которые соединяют электрические подстанции с распределительными узлами. Они распределяются на воздушные и кабельные формы. Главным условием остается: соединение сборных шин распределительных устройств трансформаторов, преобразовательных электростанций и распределительных и потребительских электросетей, запитанных от этих шин. Фидеры защищены устройствами от перегрузок, это автоматические выключатели и высоковольтные разъединители. В электротехнике в понятие фидер входит все, что соединяет подстанцию с потребителями, соединяющий кабель, оборудование (автоматика, разъединители, защита). Каждый фидерный тракт имеет индивидуальный номер, это разновидность линий электропередач.

Принцип работы в радиотехнике

Рассмотрим что такое фидерный тракт в радиотехнике, радиолокации, из чего он состоит. ВЧ фидерный тракт состоит из:

● для антенны подавления.

Остановимся на характеристике каждого компонента. Рассмотрим антенно-фидерный тракт — это: антенный переключатель с не направленным ответвителем, двойной вращающийся переход, гибкий соединитель и коаксиальные кабеля. Главная функция антенного переключателя состоит в передаче ВЧ энергии между передатчиком и вращающейся антенной, затем к приемникам. Приемники служат для разделения сигналов и соединения их выхода и входа. Антенны подавления с приемниками соединены при помощи коаксиальных кабелей по которым сигналы подаются. Они могут быть двух или много канальными.

Особенности монтажа

При монтажных работах нужно строго придерживаться указателей завода-изготовителя на фланцевых соединениях. При невыполнении этих требований будет нарушаться целостность тракта, что негативно скажется на качестве работы приемно-передающей аппаратуры. Что такое фидерный тракт с хорошими характеристиками? Он создается при использовании круглых или эллиптических волноводов диаметром до 70 мм. Исправный фидерный тракт обеспечивает качественные ВЧ сигналы, ограждает от нелинейных шумов, эхо-сигналов. Во избежание передачи некачественных сигналов надо совмещать риски, обозначающие необходимое положение главной оси эллипса. При настройке соединений всегда стремятся достичь минимального значения кросс-поляризации. При монтаже локальных компьютерных систем в основном применяются коаксиальные кабели. Они применяются с целью выравнивания их сопротивления с терминаторами.

Вывод

Как видим, фидерные тракты характерны для тех систем, которые связаны с передачей, распределением электромагнитных волн. Способы связи осуществляются модемами, сетевыми картами, рациями, телефонными аппаратами. Связь может быть односторонней и двухсторонней. Мы сегодня не представляем нашей жизни без средств связи, радио, телевидения. Непревзойденные характеристики мобильной связи и интернета. Современный уровень научно-технического развития позволяет применять новейшие высокочастотные устройства для передачи и приема сигналов. При возникновении вопроса что такое фидерный тракт, мы имеем несколько вариантов ответов. Но это зависит от видов и направления передачи сигналов: электро или радио.

Источник

Что такое фидер в электрике?

Можно привести немало примеров из терминологии, когда одно определение (название) применяется к совершенно разным устройствам или понятиям. Яркий пример – фидер, этот термин можно встретить в энергетике, радиотехнике, а также в описании рыболовных снастей и экипировки для пейнтбола. Естественно, что во всех приведенных примерах речь идет о разных понятиях. Давайте разберемся, что означает фидер в электрике.

Что такое фидер в электрике?

Название термина произошло от английского слова «feeder», которое имеет несколько вариантов перевода. Из них наиболее близкий к энергетической области – «вспомогательная линия», что как нельзя лучше, описывает назначение электрического фидера. Это, пожалуй, единственное четкое определение данного термина в энергетике, поскольку в нормативных документах оно не фигурирует.

Такое положение вызывает некоторую путаницу даже в среде профессионалов, поскольку под этим термином может подразумеваться как ЛЭП, от которой запитаны основные узлы подстанций (см. рис. 1), так и линии между трансформаторами и определенными выключателями. Также, в некоторых случаях, под это понятие попадают кабельные сети и воздушные линии с классом напряжения 6,0-10,0 кВ.

Фидеры на рисунке отмечены красным

Обратим внимание, что с учетом перевода слова «feeder», такое выражение как «фидерные линии» будет восприниматься как тавтология, поэтому лучше от него воздержаться.

Виды и классификация

Учитывая, что у данного термина несколько определений, то классификацию разумно проводить по области применения, перечислим их:

Фидер на подстанции

Приведем практический пример, который поможет понять, как данный термин рассматривается в электроэнергетике. Для этой цели рассмотрим фрагмент схемы подстанции, приведенный ниже.

В данном, примере под определение фидер попадает вся цепь с распределительными устройствами, подключенная к ячейке подстанции Ф101, то есть участки, обозначенные на схеме, как А и В. В тоже время этим термином можно назвать линию, подающую питания на сеть распределительных устройств (А). В этом случае участок В будет рассматриваться в качестве сети фидера 101.

Если требуется снять нагрузку с определенного фидера то, отключается выключатель конкретной фидерной ячейки. Когда речь идет о повреждении фидера, то под этим подразумевается авария на линии питания распределительной сети (участок B).

С одной стороны это позволяет точно идентифицировать участок или линию, с другой, вносится путаница. Например, под отключением фидера можно понять как отключение кабеля от ячейки, так и главного выключателя сети (B), в последнем случае линия подвода питания останется под напряжением. Практикуемая сейчас идентификация линий по номерам исключает такую ошибку. Что касается термина «фидер», то он употребляется все реже.

Конструкция фидера

Мы специально использовали для раздела такое оглавление, чтобы показать его абсурдность. Такое решение возникло после того, как просматривая тематические форумы, обратили внимание на часто встречающиеся вопросы, касательно конструкции и внешнего вида фидера.

Дело в том, что в энергетике, и электрике в частности, термин используется как определение, позволяющее идентифицировать тот или иной участок цепи по его отношению источнику питания. То есть, в данном случае просить описать конструкцию фидера, или показать как он выглядит, равносильно требованию предоставить фотографию потребляемой мощности.

Применение фидеров в электроэнергетике

Наиболее наглядным примером будут тяговые подстанции, обеспечивающие функционирование электротранспорта. Ниже представлена упрощенная схема организации тягового электроснабжения.

Элементы тяговой подстанции

Обозначения:

Чтобы не допустить перегрузку линий, питающих контактную сеть, устанавливаются фидерная автоматика, в состав которой входят защитные устройства. В схеме электроснабжения помимо основной предусмотрена и резервная защита, для отключения линии в случае короткого замыкания. Большая часть фидерного оборудования устанавливается на тяговых подстанциях. Приведем в качестве примера типовую структурную схему одной из них.

Типовая структурная схема тяговой подстанции

Обозначения:

Вывод.

С учетом вышеизложенной информации можно констатировать, что к данному определению относят воздушные и кабельные ЛЭП, обеспечивающих подачу электрического тока к подстанциям и основным распределительным узлам.

Фидерная система структуризации довольно удобна для идентификации определенного участка цепи (конкретного фидера). Но поскольку для данного термина нет определения в нормативных документах, то есть вероятность возникновения недопонимания, что может стать причиной аварии или несчастного случая. Поэтому лучше придерживаться терминологии принятой в нормативных документах.

Источник

Антенно-фидерный тракт — что это такое?

Неотъемлемой составляющей современных средств радиотехники являются антенны и обслуживающие их тракты. В совокупности такая система называется антенно-фидерным трактом, но что же это такое? Чтобы лучше понять назначение и роль всех элементов, рассмотрим общую структуру данной системы. Антенна передающего действия предназначена для преобразования электромагнитных волн, идущих от передающей аппаратуры по маршруту тракта, в свободно распространяющиеся в пространстве волны. Приемная антенна выполняет обратное действие. Большого конструктивного отличия между такими устройствами нет, поэтому передающую антенну можно настроить на прием и наоборот. В некоторых антенно-фидерных трактах эти две функции может одновременно выполняет одна антенна.

Для связи антенн с радиоаппаратурой используются так называемые тракты, предоставляющие канал для прохождения радиоволн, предварительно фильтрующие частоту сигналов и обеспечивающие корректную работу цепей приемника и передатчика. В их состав могут входить коммутационные сети, крутящиеся сочленения, приборы для функционального системного контроля, поляризации радиоволн и лучевого управления в пространстве. По сути, антенно-фидерный тракт – это совокупность всех СВЧ-устройств, связанных вместе для реализации конкретной задачи или поставленной цели

Особенности антенно-фидерных устройств
Главным компонентом здесь является правильно построенная антенная система. Круг задач современной радиоэлектроники за последние годы стал намного шире, что способствовало интенсивному техническому и теоретическому развитию антенн. Также стали активно развиваться основные отрасли применения антенно-фидерных устройств и трактов – это телевидение, радиосвязь, системы радиоуправления посадки и радиоуправления, телеметрия и прочее. Везде нужны антенны определенного типа с нужными параметрами, которые должны отвечать двум основным требованиям:

Из-за постоянно расширяющегося спектра задач современные антенные комплексы часто из простых конструктивных решений превращаются в сложные динамические системы с сотнями, а то и тысячами элементов. Кроме непосредственно самих антенн, самые распространенные компоненты антенно-фидерного тракта – это преимущественно линейные устройства пассивного действия. Также в последнее время широкое распространение получили устройства управления работой антенных комплексов и трактов, особенно в системах, где нужно быстро перемещать луч в пространстве. Такие конструкции в основном строятся из большого количества излучателей с отдельной регулировкой высокочастотного возбуждения для каждого.

Разновидности и принцип работы антенн
Работа антенных систем, построенных на базе излучения кабелей, заключается в том, что к двум проводникам, образующим длинную линию, подключается высокочастотный генератор для создания максимального излучения. Если провода будут идти параллельно и рядом друг с другом, то их разнонаправленные токи взаимно поглощаются, и излучающего выброса не произойдет.

Но если кабеля раздвинуть под определенным углом, то компенсации полей уже не будет. По такому принципу работают ромбовидные и V-образные антенны. Если раздвинуть проводники на 180 градусов, то получается симметричный вибратор. То есть его можно описать как разомкнутую на концах длинную линию с 180-градусной разводкой проводов. Чтобы исключить взаимное компенсирующее воздействие, один из проводников тока можно попросту убрать из схемы. Таким образом получится несимметричный вибратор, на работе которого основывается построение Г- и T-образных антенн.

Излучение фидера появляется тогда, когда два смежных участка кабеля обволакиваются схожими по фазе токами, поля которых взаимно усиливаются. Такие антенные системы, получившие сейчас широкое применение, называются синфазными. Излучения фидера также можно добиться, если промежуток между проводами будет обеспечивать существенную ходовую разность. Можно так выставить расстояние, что по некоторым участкам волны обоих кабелей будут слагаться. Основанные на этом принципе антенны называются противофазными.

В любое удобное время купить фидерный тракт можно на сайте по ссылке. Оплата производится по безналичному расчету согласно предоставленного заказчику счету. Доставка осуществляется со склада в Московской области или «до двери» в любой регион России.

Прочая и полезная информация

Источник

Фидерные тракты станций радиорелейной и спутниковой связи

Для передачи электромагнитной энергии от передатчика к ан­тенне и от антенны к приемнику используются фидеры: коаксиальные линии (в дециметровом диапазоне), волноводные линии и лучеводы (в сан­тиметровом диапазоне). В некоторых случаях (для питания антенны тропосферных станций) даже в дециметровом диапазоне волн с целью снижения потерь используются волно­водные линии.

Фидерные тракты радиорелейных линий и систем спутнико­вой связи должны обеспечивать хорошее согласование тракта с вход­ными сопротивлениями антенны, передатчиков и приемников. Отдель­ные элементы тракта также должны быть согласованы друг с другом. Допустимая величина коэффициента отражения от антенны и элемен­тов волноводного тракта для многоканальных систем составляет 2. 3%. Коэффициент отражения от стыков элементов трак­та не должен превышать 0,1%. Коэффициент полезного действия антенно-волноводного тракта должен быть достаточно высоким. Потери в стенках волноводов приводят к ослаблению передаваемых и прини­маемых сигналов, вследствие чего возрастает влияние собственных флуктуационных шумов приемной аппаратуры. В тракте с малым за­туханием увеличение потерь на 1 дБ эквивалентно увеличению шумо­вой температуры тракта Т_тр на 70 К. Поэтому стремятся сократить длину волноводов (или применяют лучеводы).

Для предотвращения просачивания энергии из тракта должна быть обеспечена электрогерметичность фланцевых соединений. Про­сачивание электромагнитной энергии приводит к дополнительным по­терям и искажению ДН антенны. При большой мощности передатчи­ков даже в случае незначительного просачивания энергии вблизи трак­та может возникнуть недопустимо высокая напряженность поля, что опасно для обслуживающего персонала.

На РРЛ, работающих в сантиметровом диапазоне волн, а также в трактах питания земных станций спутниковой связи используются фидерные тракты, выполненные из круглых и эллиптических волно­водов. Достоинством фидерного тракта из круглых волноводов явля­ется возможность одновременной передачи и приема на волнах с ор­тогональной поляризацией поля по одному фидеру. Для этого исполь­зуется основной тип волны Н₁₁ (рисунок 4, а).

Наряду с жесткими волноводными линиями в качестве самосто­ятельных фидеров или вставок для соединения отдельных частей фи­дерных трактов с высокочастотной аппаратурой широко используют­ся гибкие гофрированные волноводы эллиптического сечения. Геомет­рические размеры поперечного сечения эллиптического волновода выбираются так, чтобы обеспечить существование в волноводе элект­ромагнитной волны только основного типа, обозначаемого Н_с11 (рисунок 4, в). Коэффициенты ослабления в этих волноводах весь­ма близки соответствующим им значениям для стандартных волново­дов прямоугольного сечения.

Рисунок 4. Типы волн волновода

Применение гибких гофрированных эллиптических волноводов позволяет создавать длинные фидерные тракты без промежуточных секций. Эллиптическая форма поперечного сечения дает возможность сохранять положение плоскости поляризации поля в волноводе по от­ношению к сечению независимо от трассировки тракта. Эти волново­ды выпускаются в виде отрезков длиной 100 м и более. Они выпуска­ются для диапазонов 2, 4, 6, 8 и 11 ГГц и отличаются друг от друга геометрическими размерами и затуханием. Например, волновод для диапазона 4 ГГц (ЭВГ-2) имеет в поперечном сечении эллипс с большой и малой осями 71,4 и 42,3 мм соответственно и обладает затуханием 0,04 дБ/м. Изготовляются ЭВГ требуемой длины без промежуточных фланцевых соединений. Это повышает их герметичность, улучшает согласование и облегчает транспор­тировку и монтаж (выпускаются намотанными на барабан). Не­достатком ЭВГ являются относительно большие значения коэф­фициентов отражения.

Коаксиальные фидеры применяются в диапазоне де­циметровых волн. Передача осуществляется на волне ТЕ. Типо­вым для диапазона 2 ГГц является кабель РК-75-24-32 с затуха­нием не более 0,08 дБ/м.

Схемы антенно-фидерных трактов зависят от рабочего диапа­зона частот и используемой поляризации волн, числа стволов, типа применяемых антенн и высоты их установки, используемых фидерных линий.

При больших высотах подвеса антенн АФТ обычно выполняет­ся с использованием волновода круглого сечения диаметром 70 мм на вертикальном участке и двух гибких эллиптических волново­дов на горизонтальном. В отдельных случаях при малых высотах подвеса антенн или размещении аппаратуры в кабине, располо­женной на антенной опоре, можно использовать фидерный тракт из гибкого эллиптического волновода. В частном случае, когда прием и передача осуществляются на волнах одной поляризации, на вертикальном участке вместо волновода круглого сечения при­меняется гибкий эллиптический волновод. Можно также исполь­зовать перископическую систему, исключающую вертикальный волновод.

Рисунок 5. Фидерный тракт РРЛ на базе волноводов крутого сечения

Фидерный тракт РРЛ на базе волноводов крутого сечения (рисунок 5) состоит из антенны 1, перехода с плавно меняющимся сечением от квадратного рупора к крутому сечению волновода 2, гер­метизирующего волновода 3, секции со штуцером 4, фильтра погло­щения волн высших типов 5, волновода круглого сечения 6, возбужда­емого на волне Н₁₁, корректора эллип­тичности 7, поляризационного селекто­ра 8, нагрузки 9, гофрированного гиб­кого эллиптического волновода 10, служащего для соединения приемопе­редающей аппаратуры СВЧ с верти­кальной частью тракта, герметизирую­щей вставки 11.

Волноводные плавные переходы используют для соединения между со­бой волноводов с различными размера­ми поперечного сечения, а также пря­моугольных волноводов с круглыми. Эти пере­ходы должны обеспечивать хорошее согласование соединяемых волноводов, поэтому длина их должна быть боль­шой. Так, для соединения отрезка прямоугольного волновода, идуще­го от РПА, с круглым волноводом длина перехода составляет 50 см. При этом обеспечивается также низкий уровень возбуждения паразит­ных волн высших типов.

Сохранение высоких электрических параметров волноводных трактов требует защиты внутреннего волноводного объема от попада­ния атмосферных осадков. Эта задача реализуется герметизацией сты­ков всех волноводных элементов и применением герметизирующих волноводных вставок, устанавливаемых в месте соединения волново­да с аппаратурой и в верхней части тракта, если антенна не является герметичной. Герметизирующая секция, устанавливаемая вблизи ан­тенны, должна иметь сливные отверстия для удаления влаги из антен­ны. Для обеспечения в круглом волноводе циркуляции осушенного воздуха используется секция круглого волновода со штуцером для при­соединения воздухопровода и с отверстиями для подачи в волновод осушенного воздуха.

Фильтр поглощения волн высших типов предназначен для умень­шения в круглом многоволновом волноводе уровня паразитных волн Е₀₁и Е₁₁, которые возбуждаются на несимметричных неоднороднос­тях (сдвиг осей волноводов, изгиб волновода), переходных сек­циях между волноводами разных диаметров, в герметизирующих встав­ках. Поглощение волны Е₀₁, имеющей интенсивную продольную составляющую электрического поля, достигается установкой в волново­де параллельно его оси стержня из материала с низкой проводимостью.

Обычно поглотитель представляет собой пенопластовый вкладыш в форме челнока. Вдоль продольной оси челнока имеется отверстие, в котором установлен стеклянный стержень. Поверхностный слой стерж­ня покрыт окислом металла, обладающим свойством полупроводника. Аналогично подавляется волна Е₁₁, имеющая две области с максималь­ной напряженностью продольной составляющей электрического поля.

Как отмечалось, вследствие некоторой эллиптичности попереч­ного сечения волновода линейно поляризованная волна на выходе вол­новода преобразуется в эллиптическую, что приводит к уменьшению поляризационной развязки между каналами приема и передачи. При­чиной возникновения волны с поперечной поляризацией является разность фазовых скоростей ортогональных состав­ляющих электромагнитного поля в волноводе, приводящая к появле­нию фазового сдвига между этими составляющими. Компенсация это­го сдвига и получение линейной поляризации поля в волноводе осу­ществляются с помощью корректора эллиптичности, включаемого в круглый волновод и представляющего собой отрезок эллиптического волновода с плавными переходами к круглому сечению по концам. Размеры корректора должны обеспечивать дополнительный сдвиг фаз между составляющими электромагнитного поля после их прохожде­ния по корректору, равный по величине и противоположный по знаку фазовому сдвигу между этими составляющими в крутом волноводе. Целесообразно, чтобы фазовый сдвиг между ортогональными состав­ляющими поля в корректоре эллиптичности заведомо превышал фазо­вый сдвиг в круглом волноводе. В этом случае путем выбора взаимно­го расположения эллипсов поперечного сечения корректора эллиптич­ности и круглого волновода может быть обеспечена линейная поляри­зация поля в волноводе (строго вертикальная или горизонтальная).

По аналогичной схеме собирается антенно-волноводный тракт земной станции спутниковой связи. Для удобства рассмотрения весь тракт принято разделять на три участка: совмещенный тракт, тракт передачи и тракт приема.

Совмещенный тракт начинается герметизирующей секцией, от­деляющей внутренность фидерного тракта от антенны и внешнего пространства, далее следует поляризационный блок, обеспечивающий разделение сигналов приема и передачи. Элементы этой части тракта выполнены на базе волновода крутого сечения и работают одновре­менно в разнесенных диапазонах частот передачи и приема.

Тракт приема соединяет один из выходов поляризационного бло­ка с приемной аппаратурой. Он состоит из элементов, защищающих входные цепи приемника от возможного попадания сигналов передат­чика, а также элементов, обеспечивающих вращение антенны по ази­муту и углу места. Герметизирующая секция, включаемая в эту часть тракта, отделяет наружную часть тракта от негерметизированной, рас­положенной в помещении. Все элементы тракта приема соединяются между собой отрезками прямоугольного волновода и угловыми пере­ходами в плоскостях Е и Н.

Передающий, а также совмещенный тракты рассчитаны на пе­редачу высокого уровня мощности. В трактах предусмотрена система защиты от СВЧ пробоя, для чего в некоторые угловые переходы вмон­тированы датчики, реагирующие на световой поток, возникающий при появлении дуги в случае пробоя в тракте. Сигналы от этих датчиков используют для выключения передатчиков.

Для снижения потерь в приемной части тракта на некоторых зем­ных станциях приемное оборудование либо располагают в специаль­ных кабинах, вращающихся вместе с антенной вокруг вертикальной оси, либо подключают непосредственно к выходу поляризационного блока. При этом существенно сокращается длина приемного тракта и исключается одно (или оба) вращающееся сочленение. Такие моди­фицированные фидеры применяют на некоторых земных станциях си­стемы «Орбита».

Дальнейшее снижение потерь можно обеспечить в фидерном тракте с лучеводами. В таких трактах отсутствуют приемные и пере­дающие вращающиеся сочленения, длины трактов могут быть сдела­ны сравнительно небольшими с минимальным числом изгибов. Важ­ным преимуществом лучеводов являются повышенные линейность фа­зовых характеристик трактов и надежность.

Вариант фидерного тракта с лучеводом показан на рисунке 6. Он состоит из большого 5 и малого 6параболических зеркал (фокусы зеркал совпадают) и системы вспомогательных зеркал 1. 4, создающих беспро­водную линию передачи между облучателем-рупором и малым зерка­лом. Заметим, что рупор находится на довольно большом расстоянии от малого зеркала (десятки метров) не в фокусе последнего. Используя пред­ставления геометрической оптики, принцип действия лучеводами можно пояснить следующим образом.

Сферическая волна, излучаемая коническим рупором, падает на плоское вспомогательное зеркало 1, составляющее угол 45° с осью симметрии системы, и преобразуется им в сферическую же волну с виртуальным фазовым центром в точке О’ (зеркальное изображение фазового центра рупора).

Рисунок 6. Фидерный тракт с лучеводом

Эта волна облучает несимметричное вспо­могательное зеркало 2 («вырезка» из параболоида вращения), фокус которо­го совмещен с точкой О’ ось симмет­рии О’А параллельна оси симметрии рупора, совмещенной с осью симмет­рии системы. Поэтому падающая на зеркало 2 сферическая волна трансфор­мируется в плоскую, распространяю­щуюся параллельно оси симметрии па­раболоида. Это плоская волна, падаю­щая под углом 45° на плоские зеркала 3 и 4, направляется на малое параболичес­кое зеркало 6 двухзеркальной антенны. После отражения от малого зеркала сфе­рическая волна падает на большое зер­кало, трансформируется им в плоскую и направляется на корреспондента.

К волноводным элементам АФТ относятся поляризационные селекторы, циркуляторы, корректор эллиптичности, поглотитель высших волн, герме­тизирующие вставки, согласующие переходники от волновода од­ного сечения к волноводу другого сечения, а также секции со шту­цером. Все эти элементы должны иметь хорошее согласование с волноводом, иначе могут возникнуть большие попут­ные потоки.

Поляризационный селектор (ПС) предназна­чен для разделения или объединения волн с разной поляризацией. Конструктив­но ПС представляет собой волноводный тройник, выполненный из отрезков вол­новодов круглого и прямо­угольного сечения (рисунок 7).

В отрезке круглого волновода установлена продольная метал­лическая пластина 1, у конца которой для улучшения согласова­ния с плечом С расположен стержень 3. Прямоугольный волно­вод соединяется с волноводом круглого сечения через щель и диа­фрагму, образованную из пластин треугольной формы 2. Для улуч­шения согласования в ПС предусмотрен винт регулировки 4.

Рассмотрим принцип работы селектора. Допустим, что к кон­цу В круглого волновода подводится энергия из антенны. Если при этом вектор электрического, поля Е₂ перпендикулярен плас­тине 1, то энергия от антенны беспрепятственно пройдет к левому концу круглого волновода А. Если же поступит волна, вектор на­пряженности поля которой Е₁ будет параллелен пластине 1, то она отразится от этой пластины и через щель с диафрагмой 2 попа­дет в прямоугольный волновод. Чтобы выделить волну с напряженностью поля Е₂, следует повернуть селектор на 90°. Таким образом, для разделения волн с ортогональной поляризацией нуж­ны два селектора, включенных так, чтобы угол между продоль­ными осями отрезков прямоугольных волноводов был равен 90°. Переходное затухание между плечами А и С селектора состав­ляет 35. 40 дБ; потери энергии между плечами В и С не превы­шают 0,1 дБ.

Корректор эллиптичности (КЭ) служит для выравни­вания фазовых скоростей ортогональных составляющих электро­магнитного поля в круглом волноводе. Разность в фазовых ско­ростях получается из-за наличия эллиптичности в волноводе. При этом появляется дополнительный фазовый сдвиг между состав­ляющими и нарушается их ортогональность.

Рисунок 7. Устройство поляризационного селектора

В результате ухуд­шается развязка между трактами передачи и приема. Корректор представляет собой отрезок эллиптического волновода с плавным переходом к круглому сечению по концам. Вращая КЭ вокруг продольной оси, изменяют расположение эллипса корректора по отношению к эллиптической неоднородности круглого волновода, добиваясь требуемой степени компенсации.

Герметизирующие волноводные вставки (ГВ) ус­танавливаются в месте соединения волновода с аппаратурой, а также в верхней части АФТ, когда антенна не является герметич­ной. Применяются герметизирующие вставки круглого (диамет­ром 70 мм) и прямоугольного сечений. В вставках круглого се­чения используются колпачки из диэлектрика или пенопластовый вкладыш, которые плотно прижимаются к внутренней поверхнос­ти волновода резиновыми уплотнительными кольцами. Гермети­зирующая вставка прямоугольного сечения представляет собой отрезок прямоугольного волновода с дополнительной шайбой, меж­ду которыми устанавливается прокладка из диэлектрика. На ГВ имеется штуцер, через который подается осушенный воздух.

Поглотитель высших типов волн (ПВВ) предназна­чен для поглощения паразитных волн с продольной составляю­щей электрического поля: волны Е₀₁(в диапазонах частот 4, 6и 8 ГГц). Основным эле­ментом ПВВ являются один или четыре стеклянных стержня, в поверхностном слое, которых содержатся окислы металлов, обла­дающие свойствами полупроводника. Стержни закрепляются внут­ри волновода. Поглотители обеспечивают ослабление высших волк примерно на 25 дБ, создавая малые потери для основных волю (не более 0,1 дБ).

Ферритовый циркулятор (ФЦ) представляет собой волноводный (или коаксиальный) тройник, внутри которого помещен ферритовый вкладыш, находящийся в постоянном магнитном по­ле. Устройство волноводного циркулятора и схемы его использования показаны на рисунке 8. Циркулятор, изображенный на рисунке 8 получил название Y-циркулятора.Основным свойством циркулятора является то, чтосигнал, поступивший в плечо I,выходит из плеча II;сигнал, поступивший в плечо II, выходит из плеча III, а сигнал, поступив­ший в плечо III, выходит из плеча I. Это свойство позволяет использовать ФЦ для совмещения в общем волноводе прямо­угольного сечения (коаксиальном кабеле) трактов передачи и приема, а также для поглощения отраженного сигнала.

Рисунок 8. Волноводный циркулятор и схемы его использования

Как вид­но из рисунка 8, б, сигнал, поступивший из передатчика в пле­чо I, через ФЦ попадает в антенный фидер, соединенный с плечом II. Принятый антенный сигнал из фидера поступает в плечо II и далее в плечо III, к которому подключен приемник.

На рисунке 8, в показана схема использования ФЦ для поглощения сигнала, отраженного от входа приемника. Сигнал из антенны по­ступает в плечо II и далее через плечо III на вход приемника. Возникшая отраженная волна от входа приемника возвращается в плечо III и через плечо I попадает в поглощающую нагрузку. Отраженные от приемника волны в антенну не возвращаются.

В зависимости от рабочего диапазона частот и конструкции развязка между плечами циркулятора (ЦР) составляет 25. 30 дБ, а по­тери, вносимые в тракт передачи, не превышают 0,1. 0,2 дБ.

Устройства разделения и объединения стволов (РОС) обеспечивают возможность использования одной ан­тенны и питающего ее АФТ одновременно для передачи и приема сигналов нескольких стволов. В многоствольных системах пере­дачи разделительные фильтры выполняются по последовательным схемам. Объясняется это тем, что при параллельном включении фильтров возникают большие трудности по их согласованию.

В системах передачи сантиметрового диапазона нашли приме­нение три типа разделительных устройств: с полосовыми фильт­рами, с режекторными фильтрами и в сочетании полосовых фильт­ров и ЦР. Из них наиболее простыми и перспективными являются РОС с полосовыми фильтрами и ферритовыми ЦР.

На рисунке 9 приведена структурная схема РОС с использо­ванием ЦР и полосовых фильтров, центральная частота которых выбирается в зависимости от частоты ствола. На рисунке показано объединение сигналов передатчиков и разделе­ние сигналов приемников для четырехствольной системы. Остановимся на работе устройства объединения сигналов пе­редатчиков. При передаче сигнал с частотой от передатчика Пд₄ через полосовой фильтр поступает на вход ЦР Ц’₄, где обеспечивается его передача из плеча 1 в плечо 2и затем в плечо 3ЦР Ц’₃. Поскольку в плечо 1ЦР Ц’₃ включен фильтр, настроенный на частоту , пришедшие колеба­ния с частотой отразятся от него и поступят в плечо 2данного ЦР.

Рисунок 9. Структурная схема РОС с использо­ванием циркуляторов и

Сигнал с частотой от передатчика Пд₃ через по­лосный фильтр поступает на вход 1 ЦР Ц’₃ и проходит в направлении плеча 2.Таким образом на вход 3ЦР Ц’₂ поступят сигналы двух передатчиков с частотами и По вышеописанной схеме они попадают на выход 2этого ЦР, где к ним добавится сигнал с частотой передатчика Пд₂. Аналогичная картина будет иметь место и в ЦР Ц‘₁ на выходе которого образуется суммарный сигнал, состоящий из сиг­налов четырех передатчиков с частотами Через поляри­зационный селектор ПС этот суммарный сигнал поступает в ан­тенну и излучается. Нагрузка ПН₁служит для поглощения волны, возникшей из-за недостаточной согласованности между соседними ЦР, например Ц’₄ и Ц’₃. Отраженный сигнал прохо­дит в направлении от плеча 2к плечу 3Ц’₄ и попадает в ПН₁.

Принятые антенной сигналы с частотами f₁. f₄через ПС посту­пают в плечо 1 ЦРЦ₁.Поскольку полосный фильтр в его плече 2настроен на частоту первого ствола, то сигнал с час­тотой f₁ поступит в приемник Пм₁ а остальные отразятся и через плечо 3 пройдут на вход 1 Ц₂.Здесь выделится сигнал с часто­той f₂ и так далее, пока не будут выделены сигналы всех стволов. Из антенны наряду с полезными сигналами в РОС поступают также сигналы других станций, которые отражаются от фильтра четвертого ствола и через плечи 2 и 3 Ц₄ попадают в нагрузку ПН₁ где и поглощаются. Для улучшения согласования устрой­ства РОС с АФТ включаются дополнительные ЦР Ц_д.

Разделительное устройство стволов на режекторных фильтрах состоит из режекторных фильтров и коаксиально-волноводных тройников (рисунок 10). Коаксиально-волноводный тройник является простейшим волноводным разветвителем. Выполнен он из отрезка прямоугольного волновода, разде­ленного с помощью фигурной перегородки П на два волновода с узкими стенками В₁ и В₂ (рисунок 10, а). Узкий конец перегородки К через круглое отверстие в боковой стенке волновода проходит в отрезок прямоугольного волновода С. Этот отрезок совместна с К представляет собой коаксиальное плечо. При возбуждении тройника со стороны А энергия делится между В₁ и В₂ пополам и в плечо С не поступает. При возбуждении со стороны коак­сиального плеча С волноводы B₁ и В₂ возбуждаются с одинако­вой амплитудой, но с противоположной фазой. В плечо А в этом случае энергия не поступает.

Когда волноводы B₁ и В₂ возбужда­ются в противофазе, энергия поступает в плечо С и не попадает в волновод А. На рисунке 10, б показано разделительное устройство для трех­ствольной системы. Оно состоит из трех блоков, в которые входят по два тройника 1 и режектор­ных фильтра 2. Режекторные фильтры имеют общую широ­кую стенку и сдвинуты относи­тельно друг друга на λ_в/4. В первом блоке фильтры настрое­ны на частоту f₁ и отражают сигналы с этой частотой, кото­рые возвращаются в тройник 1.

Из-за наличия сдвига на λ_в/4 з конструкции фильтров отра­женные волны приходят в плечи B₁ и В₂ тройника в противофазе и ответвляются в коаксиально-волноводное плечо С первого тройника. Волны с частотами f₂ и f₃ приходят ко входам В₁ и В₂ второго тройника с одинаковыми фазами и попадают на выход А и далее во второй блок, где выделяется сигнал с часто­той f₂. Аналогично выделяются сигналы и других стволов. Если часть энергии вследствие неполной симметрии блока попадает в плечо С второго тройника, то она будет поглощена нагрузкой 3.

Рисунок 10. Разделительное устройство стволов на режекторных фильтрах

Рассмотренное устройство получается компактным, но из-за недо­статочной избирательности режекторных фильтров требуется уста­новка дополнительных полосовых фильтров на входе приемников.

Звено включает в себя два двойных тройника Т, полосовые фильтры Ф₁ и Ф₂, широкополосный и узкополосный фазовращатели ФВ_ш и ФВ_у. Полосовые фильтры звена настроены на одну частоту, например на f₁. Колебания с частотами других стволов фильтры отражают. Каждый из ФВ создает сдвиг на 90°.

Рассмотрим работу одного звена (см. рисунок 11, б). Пусть на вход Б лево­го тройника поступают сигналы с частотами f₁…f₄. По описанному выше правилу они пройдут в плечи А и В со сдвигом фаз на 180°.

Рисунок 11. Разделительное устройство стволов на полосовых фильтрах

Сигнал с частотой f₁ с выхода В левого тройника пройдет через ФВ_ш, Ф_1, ФВ_У и поступит в плечо В ’ правого тройника. Сигнал с выхода А левого трой­ника через Ф₂ попадает на вход А’ правого. Поскольку между В и В’ вклю­чены ФВ_ш, Ф₁ и ФВ_У, а между А и А’ только Ф, то волны в плечах А’ и В’ будут иметь одну фазу и поэтому колебания поступают в плечо Г’ и далее в приемник, настроенный на f₁. Отразившиеся от Ф₁ и Ф₂ волны с частота­ми f₂, f₄ приходят в плечи А и В также в фазе и поступают в плечо Г левого тройника и далее в следующее звено (рисунок 8,в), где произойдет выделение сигналов второго ствола, и т. д. Если часть энергии, приходящей через плечи А’ и В’правого тройника, вследствие неполной симметрии звена попадает в плечо Б’, то эта энергия будет поглощена нагрузкой Н.

1. Назовите особенности работы антенн в системах спутниковой связи по срав­нению с наземными системами связи.

2. Какие факторы ограничивают реализацию большого коэффициента усиления антенн для систем спутниковой связи?

3. Приведите возможные схемы лучевода и перечислите их особенности по срав­нению с волноводными линиями питания антенн.

4. Перечислите основные требования к бортовым антеннам систем спутниковой связи.

5. Какие типы антенн используются в качестве бортовых антенн систем спутни­ковой связи? Перечислите их основные характеристики.

6. Какие требования предъявляются к элементам антенно-фидерного тракта и тракту в целом для РРЛ и систем спутниковой связи.

7. Перечислите типы фидерных трактов и дайте им характеристику.

8. Нарисуйте структурную схему АФТ. Поясните назначение отдельных эле­ментов.

9. Объясните назначение и принцип работы поляризационного селектора, ферритового ЦР.

10. Какие типы волноводов применяются в АФТ?

Источник