Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Зеркальная антенна

Зеркальная антенна – это антенна, в которой радиоволны отражаются от металлического зеркала и преобразуют электромагнитные волны, направленные источником. Основными элементами зеркальной антенны являются зеркало и облучатель. Металлическое зеркало выступает в роли рефлектора. Источником электромагнитных волн является элементарная антенна, облучатель зеркала. Зеркало изготовляют из сплавов алюминия, делая его сплошным или решетчатым. Форма поверхности делается такой, которая обеспечивает формирование необходимой диаграммы направленности.

Выделяют несколько типов зеркальных антенн. Это параболоидные антенны, в частности параболоид, усеченный параболоид и параболический цилиндр. Кроме этого, бывают зеркальные антенны специальной формы, сферические, плоские, угловые зеркала, зеркальнорупорные антенны.

Параболические зеркальные антенны используются в оптических, коротковолновых, сантиметровых и дециметровых диапазонах волн. Зеркальные антенны сконструированы достаточно просто, их достоинство заключается в хороших диапазонных свойствах. Параболическую зеркальную антенну составляют металлическая поверхность и слабонаправленная антенна.

Зеркальная антенна входит в состав апертурных антенн. Апертура, или раскрыв антенны, возникает при проекции зеркала на перпендикулярную лучам плоскость. Если антенна имеет размер раскрыва 2—2,5 м, то она изготавливается, как правило, по однозеркальной, или офсетной, схеме. Облучатель такой антенны выносится за зону действия основного луча. Таким образом, он не загораживает раскрыв антенны, и при малом уровне боковых лепестков достигается мощное усиление. Чем меньше антенна, тем эффективней вынос облучателя.

У многих антенн раскрыв имеет форму эллипса или другой, не круглой фигуры. В линии передачи облучателя в таких зеркальных антеннах распространяется только специфический для нее тип электромагнитной волны. В раскрыв облучателя из окружающего пространства электромагнитная волна поступает в несимметричное поле. Чтобы изменить несимметричность распределения волн, зеркало должно иметь не круглую форму. Офсетные антенны с раскрывом зеркала в форме эллипса наиболее распространены в России, особенно зеркала серии СТВ (№ 1).

Зеркальная апланатическая антенна состоит из двух зеркал, управляемого изменения диаграммы направленности. Применяется такая антенна в радионавигации и радиолокации для волн сантиметрового диапазона. Облучатель перемещается по определенной кривой, что приводит к сканированию, изменению диаграммы направления. Вспомогательное зеркало отражает на основное энергию, которая подводится к облучателю. Ширину диаграммы направленности определяет размер главного зеркала. Вспомогательное зеркало представляет собой систему проводов, которые располагаются параллельно вектору напряженности. Этот вектор принадлежит к электрической составляющей электромагнитного поля облучателя. Вектор напряженности составляющей электромагнитного поля отражается от основного зеркала. Через вспомогательное зеркало он свободно проходит, так как находится перпендикулярно его проводам.

Степень искажения диаграммы направленности определяет соотношение расстояний лучей. Если расстояния всех лучей одинаковы, то искажения получаются минимальными, за счет чего антенна становится апланатической.

Наравне с зеркальными антеннами существуют не зеркальные – фазированные антенные решетки. Они отличаются от зеркальных антенн меньшим объемом и лучшими радиотехническими параметрами. Масса фазированных антенных решеток обычно больше массы зеркальных антенн. Дискретные излучатели распределяют поле в разрыве антенных решеток. Основным достоинством фазированных антенных решеток является то, что их можно преобразовать в активные решетки, в которых усилительный элемент соответствует каждому излучателю. Луч антенны можно передвигать в пространстве, изменяя фазировку между несколькими усилительными элементами. Благодаря такому свойству фазированные антенные решетки смогут принимать спутниковое телевидение, транслирующееся для пассажиров авиалайнера.

На территории России, в городе Уссурийске, находится самая большая зеркальная антенна, диаметр основного зеркала которой составляет 70 м.

Измерительный генератор

Измерительный генератор – радиоэлектронное устройство, измеряющее воспроизведение электромагнитного сигнала. Сигнал может быть различной формы: специальной, синусоидальной, шумовой и импульсной. Используются измерительные генераторы для настраивания и проверки каналов связи, радиоэлектронных устройств, а также для калибрования измерительных средств.

Измерительный генератор содержит в себе функциональные узлы, которые зависят от вида сигнала. К узлам относится источник исходного сигнала, которым представляются перестраиваемый генератор с самовозбуждением, а также кварцевый синтезатор частоты. Кроме этого, узлами могут быть устройства, формирующие выходные сигналы, усилители, блок питания, выходной аттенюатор, цепи управления и стабилизации выходного уровня. Кроме основных составляющих генератора, в его состав могут входить устройства, формирующие временные интервалы, разнообразные модуляторы и др. С помощью цифрового метода во многих генераторах синтезируется форма выходного сигнала. Другие модели генераторов, такие, как генераторы сигнала оптического диапазона, основываются на методах кварцевой электроники.

Измерительные генераторы делятся на генераторы качающейся частоты, шумовых сигналов, специальной формы сигналов, высокочастотные, низкочастотные и импульсные. Но некоторая часть генераторов носит промежуточный характер между низкочастотными и высокочастотными, по виду сигнала они комбинируются.

Оптические генераторы также имеют свою классификацию. Различаются стандартные оптические генераторы; генераторы, составляющие измерительную аппаратуру; имеющие отраслевое значение. Также существуют генераторы шума, которые имитируют розовый или белый шумы, – Г2-37, Г2-59. Генераторы высокой частоты Г4-129, РГ4-14 предназначаются для радиочастотного диапазона. Генераторы низкой частоты Г3-102, Г3-109, с частотой 20 Гц – 200 кГц. Генераторы сигналов специальной формы Г6-17, Г6-22, воспроизводящие последовательности треугольных, трапецеидальных, пилообразных и других импульсов. Генераторы импульсов Г580, Г5-89, воспроизводящие последовательные прямоугольные импульсы. Генераторы оптического диапазона ОГ4-163, ОГ-2-1, генераторы Г8 качающейся частоты и генераторы отраслевого значения, воспроизводящие сигналы сложной формы, в авионике – ГКС-69, И-331, телевизионный генератор ГТИС-01.

Характеристиками генераторов являются диапазоны воспроизводимых частот и установки напряжения и мощности, точность установки частоты и выходного уровня. Дополнительные характеристики могут быть у разных типов генераторов: характеристики импульсов и модуляции.

Для начала работы переменный аттенюатор генератора соединяется с входом мостового сумматора. Диапазонный генератор сигналов подключается к другому входу мостового сумматора. Вход приемника подключается к выходу сумматора, а выход к вольтметру, сам приемник настраивается на одну частоту с кварцевым генератором. Диапазонный генератор настраивается на частоту уже настроенного приемника.

Изолятор

Изолятор – это прибор из изоляционных материалов, используемый для подвешивания электрических проводов и кабелей или для ввода проводов в здание. Название прибора происходит от французского слова isolateur. Изолятор обеспечивает безопасную передачу электроэнергии и сводит к минимуму потерю энергии в процессе передачи.

По своему применению изолятор может быть опорно-стержневым, линейным, фарфоровым, стеклянным и полимерным (композитным).

Опорно-стержневой изолятор применяется как опорный изолирующий элемент. Он поддерживает шины, проводящие ток, и ножи наружных разъединителей. Опорно-стержневой изолятор изолирует и крепит несколько частей, ведущих ток в электрических аппаратах и трансформаторных подстанциях. Кроме этого, опорно-стержневой изолятор входит в состав шинной опоры. Линейный изолятор применяется на электростанциях и подстанциях переменного тока. Линейный изолятор содержится в распределительных устройствах электростанции. Он незаменим на высоковольтных линиях электрической передачи. С помощью линейного изолятора подвешивают кабели и провода на опорах воздушных электрических передач. У фарфорового изолятора имеется ряд недостатков. Он склонен к разрушению и растрескиванию своей основы, может работать только при низком механическом напряжении, его прочностные свойства некрепки. Полимерный изолятор, в отличие от фарфорового, обладает рядом достоинств. Внешняя полимерная изоляция такого устройства при загрязненной атмосфере подтверждает свою особую стойкость. Такой изолятор изготавливается из электротехнического фарфора, покрывается глазурью и обжигается в печах. Из закаленного стекла изготавливаются стеклянные изоляторы с большой механической прочностью и малой массой. Полимерный изолятор, состоящий из специальных пластических масс, может применяться при различных диапазонах механических нагрузок и с разной температурой, что способствует его надежности и долговечности. Защитную оболочку стеклопластика, основной части полимерного изолятора, покрывает кремнийорганическая резина. Резина помогает изоляции быть стабильной и устойчивой даже в очень суровом климате. Любому воздействию механических и электрических нагрузок полимерные изоляторы противостоят и не разрушаются. Изолятору присущи малая масса и экономичность при замене и монтаже. Вид конструкции, класс напряжения, климатическое исполнение, материал защитной оболочки и т. д. – все это определяет тип полимерного изолятора. Арматура такого изолятора представляет собой оконцеватели (фланцы). На ремонт полимерных изоляторов приходится малое количество расходов, так как они обладают высокой устойчивостью к ударным нагрузкам и не используют мобильных телевышек для монтажа.