Схема антенно-фидерного тракта

Фидеры. Назначение. Волны с ортогональной поляризацией подводят к приемопередающей антенне РРС либо по одному фидеру, выполненному в виде круглого волновода, либо по двум волноводам эллиптического (иногда прямоугольного) сечения. В первом случае разделение этих волн выполняет поляризационный селектор. В диапазонах 2 ГГц и ниже фидером служит коаксиальный кабель, поскольку поперечные размеры волноводов на этих частотах велики. В диапазонах 4, 6 и 8 ГГц применяют круглый волновод диаметром d=70мм. Такой большой диаметр обеспечивает погонные потери энергии основной волны a₁ не более 0, 02дБ/м на частоте 4 ГГц и еще меньше в других диапазонах. Основной тип волны – Н₁₁. В волноводе диаметром 70 мм на частоте 4 ГГц кроме Н₁₁ может распространяться волна типа Е₀₁; на частоте 6 ГГц к ним добавляются волны Е₁₁, Н₀₁, Н ₂₁, Н ₃₁, а на частоте 8 ГГц и другие волны высших типов. Такой волновод называют многоволновым. Одноволновый режим работы можно получить, уменьшив d. В эллиптическом волноводе основной тип волны с Н ₁₁, в прямоугольном – Н ₁₀. Размер поперечного сечения этих волноводов выбирают, исходя из условия одноволновой работы для каждого частотного диапазона. Поэтому они дают большие, чем круглый волновод, погонные потери основной волны a₂»0, 045 дБ/м. Из эллиптических и прямоугольных волноводов выполняют, как правило, только короткие участки фидера.

К точности изготовления внутренней поверхности многоволновых волноводов предъявляют жесткие требования. Тем не менее, реальный волновод из-за технологических допусков всегда имеет неоднородности в виде изменения среднего диаметра, изломов и изгибов продольной оси, эллиптичности поперечного сечения. На неоднородностях круглого волновода, например, около приемной антенны, возникают волны высших типов. Вместе с волной Н₁₁ они распространяются по волноводному, отставая от нее из-за различия в групповых скоростях распространения. Затем на других неоднородностях, например в месте подключения РФ, часть энергии паразитной волны преобразуется в энергию основной волны и попадает на вход приемника. Так возникает запаздывающий сигнал, который порождает переходные шумы в каналах точно так же, как и отраженный сигнал. Уменьшают такие шумы подавлением паразитных волн с помощью заграждающих или поглощающих фильтров (ФП) волн высших типов, включаемых в фидер. Фильтры следует устанавливать рядом с источниками паразитных волн.

Неоднородности круглого волновода в виде эллиптичности поперечного сечения поворачивают плоскость поляризации поля на некоторый угол Y_в. Из-за поворота плоскости поляризации появилась кроссполяризованная составляющая Е_г*. Она является помехой для сигналов с горизонтальной поляризацией Е_г. В фидерах РРЛ принято компенсировать кроссполяризованную волну с помощью корректора эллиптичности (КЭ).

Круглый волновод устанавливают на открытом воздухе. Его надо защищать от попадания внутрь пыли и влаги. При колебаниях температуры воздуха внутри волновода может сконденсироваться влага, что увеличивает потери энергии основной волны. Чтобы исключить их, волновод герметизируют, а воздух в нем периодически осушают. С этой целью в фидере устанавливают герметизирующие вставки (ГВ) и волноводные секции (ВСШ) со штуцером для присоединения воздухопровода и с отверстиями для подачи в волновод осушенного воздуха.

Для разделения волн разной поляризации в волноводах устанавливают поляризационные селекторы (ПС), для согласования волноводов разного сечения – плавные волноводные переходы (ПВ).

Схемы антенно-фидерных трактов. Антенно-фидерный тракт с АДЭ для работы на волнах двух поляризаций в диапазоне 6 ГГц (рисунок 8.4а) включает вертикальный участок на круглом биметаллическом волноводе (КВБ) и два горизонтальных участка на эллиптических гибких волноводах (ЭВГ). Обычно РРС оснащают монтажными комплектами КВБ длиной 5…120 мм и монтажными комплектами ЭВГ 1, 5…30 м, позволяющими наращивать необходимую длину фидера. Монтажный комплект ЭВГ содержит арматуру (концевые заделки) для стыковки ЭВГ с прямоугольным волноводом. Назначение вспомогательных устройств КЭ, ФП, ПС, ГВ И ВСШ пояснено выше. Поскольку облучатель АДЭ герметичен, то гермовставки ГВ1 установлены только снизу. Они выполнены на волноводе прямоугольного сечения и имеют штуцер для подачи воздуха.

Вертикальный волновод соединен с облучателем АДЭ посредством двух плавных изгибов ПИ по 45 ⁰. Эти изгибы увеличивают уровень волн высших типов (Е₁₁ и Н₁₂), поэтому рядом установлен заграждающий фильтр, состоящий из двух идентичных волноводных переходов ПВ1 и ПВ2 круглого сечения 70/43 мм. Переход ПВ1 плавно уменьшает диаметр волновода до 43 мм, а ПВ2 включен ему навстречу. Волновод диаметром 43 мм на частоте 6 ГГц является двухволновым, поэтому стык двух ПВ пропускает только волны двух типов Н₁₁ и Е₀₁. Последнюю поглощает ФП. В диапазоне 6 ГГц ПС имеет вход в виде круглого волновода диаметром 43 мм. Поэтому перед ним включен ПВ3, идентичный ПВ1. Замыкает вертикальный участок поглощающая нагрузка R, устраняющая резонансные явления.

В диапазоне 8 ГГц схема АФТ такая же, но с другими переходами ПВ1 – ПВ3, ПС и ЭВГ. В этом диапазоне двухволновый волновод имеет d =32 мм. Поэтому применены ПВ 70/32 мм и вход ПС имеет d = 32 мм. Размеры поперечного сечения ЭВГ падают с ростом частоты

 

 

 

Рисунок 8.4 – Схемы АФТ для диапазона 6 ГГц с АДЭ (а), РПА (б)

 

В диапазоне 4 ГГц в круглом волноводе d=70 мм волны Е₁₁ и Н₁₂ не распространяются, а вход ПС имеет d=70 мм, поэтому исключены ПВ1 – ПВ3. Но при этом ФП рекомендуют устанавливать ближе к антенне, до КЭ.

С РПА фидер соединяют (рисунок 8.4б) с помощью плавного перехода ПВ4. Со стороны РПА он имеет квадратное сечение 72´ 72 мм, со стороны волновода – круглое d =70 мм. В фидере установлена верхняя герметизирующая вставка ГВ2 на круглом волноводе, так как облучатель РПА не герметичен; ПВ1 и ПВ2 не нужны, поскольку трасса круглого волновода без изгибов. Короткие АФТ выполняют полностью на ЭВГ.

Основные параметры АФТ. Приемный фидер ослабляет сигнал и ухудшает отношение сигнал-шум на входе приемника. Так же влияет передающий фидер, уменьшая ЭИИМ.