Pole záclon - Curtain array

Pole záclon v Rádio Svobodná Evropa místo vysílače, Biblis, Německo
Záclonové pole na mezinárodní krátkovlnné vysílací stanici, Moosbrunn, Rakousko. Skládá se ze 4 sloupů vodorovných drátěných dipólů, zavěšených před drátěným sítem. Viditelné jsou svislé rovnoběžné přívody drátu ke každému sloupci dipólů. Celá anténa je namontována na rotující konstrukci krovu, což umožňuje její nasměrování do různých směrů.

Pole závěsů jsou třídou velkého multielementu směrový drátové rádiové vysílání antény, použitý v krátkovlnný rozhlasová pásma.[1] Jsou druhem reflexní anténa, skládající se z více vodičů dipólové antény, zavěšený ve svislé rovině, často před „záclonovým“ reflektorem vyrobeným z plochého svislého stínítka z mnoha dlouhých paralelních drátů.[1] Ty jsou zavěšeny podpěrnými dráty navlečenými mezi páry vysokých ocelových věží, až do výšky 90 stop (90 stop).[1] Používají se na dlouhé vzdálenosti nebeská vlna (nebo přeskočit) přenos; vysílají paprsek rádiových vln v mělkém úhlu na oblohu těsně nad obzorem, což se odráží od ionosféra zpět na Zemi za horizont. Záclonové antény jsou většinou používány mezinárodními krátkými vlnami rozhlasové stanice vysílat do velkých oblastí na transkontinentální vzdálenosti.[1]

Kvůli svým silným směrovým charakteristikám se záclonová pole často používají ve vládních propagandistických rozhlasových stanicích k přenosu propaganda vysílá přes státní hranice do jiných národů. Například pole závěsů používala Rádio Svobodná Evropa a Rádio Svoboda vysílat do východní Evropa.

Dějiny

Pole závěsů byla původně vyvinuta ve dvacátých a třicátých letech minulého století, kdy se hodně experimentovalo na velké vzdálenosti krátkovlnný vysílání. Základním konceptem bylo dosáhnout zlepšení v zisku a / nebo směrovosti oproti jednoduchému dipólová anténa, případně složením jednoho nebo více dipólů do menšího fyzického prostoru, nebo uspořádat více dipólů tak, aby se jejich vyzařovací vzorce navzájem posilovaly, a tak soustředily více signálu do dané cílové oblasti.

Na počátku 20. let Guglielmo Marconi, průkopník rádia, pověřil svého asistenta Charles Samuel Franklin provést rozsáhlou studii přenosových charakteristik vln s krátkými vlnovými délkami a určit jejich vhodnost pro přenosy na velké vzdálenosti. V roce 1924 vynalezl Franklin první anténní systém se záclonovým polem, známý jako „Franklin“ nebo „anglický“ systém.[2][3]

Mezi další pole rané záclony patřilo pole Bruce patentované společností Edmond Bruce v roce 1927,[4] a Sterba opona, patentovaný Ernestem J. Sterbou v roce 1929.[5] Pole Bruce produkuje vertikálně polarizovaný signál; Pole Sterba (a pozdější antény HRS) produkují horizontálně polarizovaný signál.

První pole záclon k dosažení popularity bylo Sterba opona, patentovaný Ernestem J. Sterbou v roce 1929[5] a toto používaly Bell Labs a další během 30. a 40. let. Závěs Sterba je však úzkopásmový a je řiditelný pouze mechanickými prostředky.

Anténa G1 na Hörby krátkovlnná stanice, kterou provozoval Rádio Švédsko ale byl odstaven v roce 2011. Skládal se ze 16 horizontálních drátových dipólů v poli 4 × 4, zavěšených před drátěnou clonou. Každý ze 4 sloupců dipólů je napájen samostatným otevřeným přenosovým vedením, které lze vidět vystupovat pod úhlem ze středu každého sloupce. Diagonální dráty v popředí jsou kotevní dráty. Označení CCIR pro tento typ antény (níže) je HR 4/4 / 0,5

V některých z prvních byla použita záclonová pole radar systémy, například britské Chain Home síť. Během Studená válka, velká opona pole byly použity Hlas Ameriky, Rádio Svobodná Evropa, a Rádio Svoboda a obdobné západoevropské organizace vysílat propagandistické vysílání do komunistických zemí, což cenzurovalo západní média.

Popis

The poháněné prvky jsou obvykle půlvlnné dipóly, napájeny fází, namontovány v rovině1⁄4 vlnová délka před rovinou reflektoru.[1] Dráty reflektoru jsou orientovány rovnoběžně s dipóly. Dipóly mohou být svislé a vyzařující dovnitř vertikální polarizace, ale jsou nejčastěji horizontální, protože horizontálně polarizovaný vlny jsou méně absorbovány odrazy Země.[1] Nejnižší řada dipólů je namontována více než1⁄2 vlnová délka nad zemí, aby se zabránilo interferenci odrazů země se vzorem záření.[1] To umožňuje, aby většina záření byla koncentrována v úzkém hlavní lalok mířil několik stupňů nad horizont, což je ideální pro nebeská vlna přenos.[1] Pole záclon může mít a získat z 20dB větší než jednoduchá dipólová anténa.[1] Vzhledem k přísným požadavkům na fázi měly dřívější pole se záclonami malou šířku pásma, ale moderní pole se záclonami lze vytvořit s šířkou pásma až 2: 1, což jim umožňuje pokrýt několik krátkovlnných pásem.[1][6]

Spíše než krmení každého dipólu v jeho středu, což vyžaduje komplikovanou „stromovou“ strukturu přenosového vedení impedanční přizpůsobení, více dipólů je často spojeno do série, aby to bylo komplikované skládaný dipól struktura, kterou lze napájet v jednom bodě.

Aby bylo možné paprsek řídit, je někdy celé pole zavěšeno konzolovými rameny z jedné velké věže, kterou lze otáčet. Vidět ALLISS-anténa. Alternativně jsou některé moderní verze konstruovány jako fázovaná pole ve kterém lze paprsek elektronicky zabít bez pohybu antény. Každý dipól nebo skupina dipólů je napájena elektronicky nastavitelným fázový posunovač, realizované buď pasivní sítí kondenzátorů a induktorů, které lze zapínat a vypínat, nebo samostatným výstupem RF zesilovače. Přidání konstanty fázový posun mezi sousedními vodorovnými dipóly umožňuje směr paprsku, který má být zabit dovnitř azimut až +/- 30 °, aniž by došlo ke ztrátě radiačního profilu.[7]

Systémy se třemi poli

Přenosové systémy jsou optimalizovány z geopolitických důvodů. Geopolitická nutnost vede některé mezinárodní vysílací společnosti k tomu, aby občas používaly tři samostatná anténní pole: vysokopásmové a středopásmové, stejně jako nízkopásmové závěsy HRS.

Použití tří závěsových polí k pokrytí vysokofrekvenčního vysílacího spektra vytváří vysoce optimalizovaný přenosový systém HF, ale budování a údržba tří nebo více závěsových polí může být nákladná a od poloviny 90. let nebyly postaveny žádné nové vysokofrekvenční reléové stanice. Moderní design antény HRS má dlouhou životnost, takže stávající krátkovlnné přenosové systémy HRS postavené před rokem 1992 pravděpodobně po určitou dobu zůstanou k dispozici.

Nomenklatura

Bývalý Radio France Internationale (RFI) Reléová stanice Issoudun podavače a pole záclon

Od roku 1984 CCIR vytvořil standardizovanou nomenklaturu pro popis závěsových antén, Vysílací antény CCIR HF skládající se z 1 až 4 písmen následovaných třemi čísly:

První dopis
Označuje orientaci dipólů v poli.
  • „H“ označuje, že dipóly jsou orientovány vodorovně, takže anténa vyzařuje vodorovně polarizované rádiové vlny.
  • „V“ označuje, že dipóly jsou orientovány vertikálně, takže anténa vyzařuje vertikálně polarizované rádiové vlny.
Druhé písmeno (je-li k dispozici)
Udává, zda má anténa reflektor.
  • „R“ označuje, že na jedné straně pole je jednoduchý (pasivní) reflektor, takže anténa vyzařuje jediný paprsek.
  • „RR“ označuje, že pole má nějaký druh „reverzibilního reflektoru“, takže směr paprsku lze přepínat o 180 °. Jen velmi málo z tohoto typu bylo kdy postaveno. RCI Sackville v Kanadě mohou mít 2 antény typu HRRS - možná jediné v Severní Americe.
  • Pokud chybí „R“ a „RR“, anténa nemá reflektor, takže dipólové pole bude vyzařovat svou energii ve dvou paprskech v obou směrech kolmých na jeho rovinu, vzdálených 180 °.
Třetí písmeno (je-li k dispozici)
  • „S“ označuje, že pole je řiditelné.
Za písmeny následují tři čísla
„x / y / z“.

„x“ a „y“ určuje rozměry obdélníkového pole dipólů, zatímco „z“ udává výšku nad zemí ve spodní části pole:

  • „x“ (celé číslo) je počet kolineárních dipólů v každé vodorovné řadě. (Počet sloupců v poli)
  • „y“ (celé číslo) je počet vertikálně uspořádaných dipólů v každém sloupci. (Počet řádků v poli)
  • „z“ (desetinný zlomek) je výška nad zemí ve vlnových délkách nejnižší řady dipólů v poli.
Simulované radiační vzor záclonové antény 15,1 MHz HR 6/4/1 (24 horizontálních dipólů uspořádaných do 4 řad po 6 prvcích před reflektorem), poháněné vysílačem 500 kW. Vysílač je umístěn v Seattle a vzor pokrývá Střední Ameriku a části Jižní Ameriky, což ukazuje dlouhé vzdálenosti dosažené touto anténou. Hlavní lalok vzoru je lemován dvěma postranní laloky, které se díky globální projekci mapy zdají zakřivené.

Například závěsová anténa „HRS 4/5 / 0,5“ má obdélníkové pole 20 dipólů, 4 dipóly široké a 5 dipólů vysoké, přičemž nejnižší řada má poloviční vlnovou délku od země a za ní plochý reflektor a směr paprsku lze otočit. Přepínatelná anténa HRS 4/4 / 0,5 se 16 dipóly je jedním ze standardních typů pole, které lze vidět na krátkovlnných vysílacích stanicích po celém světě.

Poznámky k nomenklatuře HRS
  • Antény HRS typu HRS 1/1 / z jako takové nejsou definovány (taková věc by sestávala pouze z jednoho dipólu).
  • Antény HRS typu HRS 1/2 / z a 2/1 / z existují, ale v krátkovlnném vysílání mají malé praktické využití. Anténa s označením „H 1/2 / z“ se běžně označuje jako „Lazy-H“ anténa. VKV a UHF opakovače pro FM rádio nebo televizi v EU Spojené království docela často používají dvojici horizontálních dipólů (nebo krátkých yagis) nad sebou (tj. HRS 1/2 / z), aby soustředili vysílací výkon ve vertikální rovině.
  • Rus Duga Radar přes horizont může použít anténu typu HRS 32/16 / 0,75 (odhad - neověřeno) s potenciálním směrovým ERP v rozsahu gigawattů.

HRS anténa

The Anténa typu HRS je příklad pole záclon anténa. Má to Horizontální dipóly s a Refektor za nimi a paprsek je Svyměnitelný. Tyto antény jsou také známé jako „HRRS“ (pro a Reversible Reflector), ale extra R se používá jen zřídka.

Již v polovině třicátých let však Radio Netherlands používalo pro globální pokrytí otočnou anténu HRS. Od padesátých let se design HRS stal víceméně standardem pro vysoký výkon na dlouhé vzdálenosti (> 1 000 km) krátkovlnný vysílání.

Příklad simulovaného vyzařovacího diagramu antény HRS z a krátkovlnná reléová stanice v Kanadě. Skládá se z hlavního laloku se dvěma hlavními postranní laloky. Postranní laloky vypadají zakřivené kvůli projekci mapy.

Popis HRS

Anténa typu HRS je v podstatě obdélníkové pole konvenčních dipólových antén navlečených mezi nosnými věžemi.[8] V nejjednodušším případě je každý dipól oddělen od dalšího1⁄2 λ vertikálně a středy každého dipólu jsou rozmístěny 1λ vodorovně od sebe. Opět platí, že v nejjednodušším případě (pro soustředěný paprsek) jsou všechny dipóly poháněny ve fázi navzájem a se stejným výkonem. Záření je soustředěno bokem k oponě.

Za řadou dipólů, obvykle asi1⁄3 λ daleko bude „reflektor“ skládající se z mnoha paralelních vodičů ve stejné orientaci jako dipóly. Pokud by to nebylo přítomno, záclona by vyzařovala stejně dopředu i dozadu.

Řízení

ALLISS anténa při pohledu zespodu

Pokud je v označení antény písmeno „S“, jedná se o řiditelný design. Na základě doporučení ITU by se to dalo nazvat „otočný design“.[7] Toho lze dosáhnout elektronicky nastavením fází elektrických vln signálů přiváděných na sloupce dipólových anténních prvků nebo fyzicky namontováním anténního pole na velký rotační mechanismus. Příklad toho lze vidět na NRK Kvitsøy, kde kruhová železnice nese dvojici kolových plošin, z nichž každá nese věž na opačných koncích ramene s průměrem. Pole závěsné antény je zavěšeno mezi věžemi a otáčí se s nimi, když věže obcházejí okružní železnici. Další technika fyzické rotace je využívána ALLISS systém, kde je celé pole postaveno na centrální otočné věži s velkou silou.

Elektricky otočená anténní pole mohou být obvykle zaměřena v rozsahu ± 30 ° od fyzického směru antény, zatímco mechanicky otočená pole mohou pojmout celých 360 °. Elektrické otáčení se obvykle provádí v horizontální rovině, přičemž ve vertikální rovině je možné určité nastavení.

Šířka paprsku azimutu

  • U dipólového pole o šířce 2 je šířka paprsku kolem 50 °
  • U 3-širokého dipólového pole je šířka paprsku kolem 40 °
  • U 4-širokého dipólového pole je šířka paprsku kolem 30 °

Vertikální úhel spuštění

Počet dipólových řad a výška nejnižšího prvku nad zemí určují výškový úhel a následně vzdálenost k obsluhované oblasti.

  • Dvouřadé vysoké pole má typický úhel vzletu 20 °
se nejčastěji používá pro komunikaci středního dosahu.
  • Čtyřřadé vysoké pole má typický úhel vzletu 10 °
se nejčastěji používá pro komunikaci na velké vzdálenosti.
  • 6řadé pole je podobné 4řadému, ale může dosáhnout vzletových úhlů 5 ° až 10 °.
lze použít v krátkovlnných komunikačních obvodech o délce 12000 km a je vysoce směrový.[7]

Všimněte si, že je možné, že podrobnosti o místě antény způsobí zmatek s plány konstruktérů, takže může být nepříznivě ovlivněn úhel vzletu a shoda.

Příklady antén HRS

Toto je příklad teoretického návrhu HRS krátkovlnných reléových stanic. To může pomoci lépe pochopit směrovost antény HRS.

Krátkovlnné reléové stanice využívající pouze antény HRS

Toto je neúplný seznam stanic, které používají pouze antény HRS, seřazené podle názvu země.

Aktivní stránky

Brazílie

Německo

Nový Zéland

Spojené království

Vyřazené stránky z provozu

Austrálie

  • CVC International, Darwin, NT na poloostrově Cox. Bylo to dříve a Radio Australia předávací stanice. Vzhledem k tomu, že pozemek byl v roce 2008 předán vlastníkům domorodých pozemků na základě rozhodnutí soudu, byl pozemek demontován v roce 2009. V současné době není známo, zda existují nějaké anténní věže HRS.

Německo

Kanada

  • Radio Canada International Sackville, NB. Krátkovlnná služba Radio Canada International byla ukončena v červnu 2012 z důvodu rozpočtových škrtů Canadian Broadcasting Corporation v důsledku snížených federálních dotací. Anténní věže HRS byly zbořeny v roce 2014.

Španělsko

USA

Radarové systémy využívající antény typu HR

Mobilní vícepásmový radarový systém 55Zh6M Nebo-M vyvinutý společností NNIIRT

Některé přenosné taktické anténní systémy stále používají antény typu HR, většinou ne HRS, protože antény jsou otočné.

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j Griffith, B. Whitfield (2000). Radio-electronic Transmission Fundamentals, 2. vyd. Nakladatelství SciTech. str. 477. ISBN  1884932134.
  2. ^ John Bray (2002). Inovace a komunikační revoluce: Od viktoriánských průkopníků po širokopásmový internet. IET. str. 73–75. ISBN  9780852962183.
  3. ^ Beauchamp, K. G. (2001). Dějiny telegrafie. IET. str. 234. ISBN  0-85296-792-6. Citováno 2007-11-23.
  4. ^ US patent č. 1813143, Anténní systém Archivováno 09.11.2013 na Wayback Machine, E. Bruce, podaná 25. listopadu 1927, udělená 7. července 1931
  5. ^ A b US patent č. 1885151, Směrnicový anténní systém Archivováno 2012-01-27 na Wayback Machine, E.J. Sterba, podaná 30. července 1929, udělena 1. listopadu 1932
  6. ^ Telefunken, Fachbereich Hochfrequenztechnik, Ulm (1976). „Širokopásmové antény pro krátkovlnné vysílání“ (PDF) (v němčině). Citováno 2019-05-02.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  7. ^ A b C „Vysílací antény ve vysokofrekvenčním vysílání“ (PDF). DOPORUČENÍ ITU-R BS.80-3. Citováno 2019-07-22.
  8. ^ http://www.antenna.be/tci-611.pdf
  9. ^ SVĚT. „NOVÉ VIDEO - Imploze srazily 48 věží VOA v Beaufort County“. www.witn.com. Citováno 2019-06-13.

externí odkazy

Portály ALLISS Technology