Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Активный ретранслятор представляет собой приемо-передающую станцию, которая принимает, усиливает и передает дальше радиосигнал. Пассивный ретранслятор является плоским отражателем, спутником связи, зеркальной антенной, поясом иголок и т. д., который рассеивает или отражает радиоволны. Ретранслятор имеет вид двунаправленного усилителя. При помощи направленной внешней антенны усилитель принимает радиосигнал от базовой станции и, усиливая, направляет сигнал к абоненту. Антенна, направленная в сторону базовой станции, называется донорной. Антенна, которая действует в направлении абонентской станции, называется сервисная.

Системы мобильной телефонной связи делятся по своему способу построения на обычные и системы с использованием репитера. В обычных системах устанавливается прямая связь между абонентами на одном определенном канале. Ретрансляторы применяются уже более 50 лет, помогая принимать и передавать радиосигналы в труднодоступных зонах.

Ретрансляторы используют в служебной и любительской связях. Служебные репитеры работают в КВ– и УКВ-диапазонах, а любительские – в диапазоне 145 МГц. Мощность любительского ретранслятора, как правило, равняется 100 Вт.

Репитеры увеличивают зону обслуживания и покрытия сетей беспроводных связей. Они улучшают работу мобильных телефонов в «мертвых» и труднодоступных зонах, таких как подземные гаражи, выставочные залы и другие находящиеся на достаточно удаленном расстоянии объекты. При разговоре абонентов по мобильному телефону осуществляется переход на использование частотных каналов, и тем самым происходит снижение радиуса зоны обслуживания. Базовая станция сети передает недостаточный уровень сигнала, в результате образуются места, где связь или отсутствует, или является крайне неустойчивой. В основном барьером для радиосигналов служат затенения высотных домов или неравномерный рельеф местности. Внутри же помещений стены и перекрытия делают сигнал более слабым или поглощают его совсем. Ретранслятор может решить многие проблемы, принимая и передавая радиосигналы.

По сути, ретранслятор представляет собой разновидность антенного усилителя, его называют усилителем для сотового телефона. Отличие репитера от антенного усилителя состоит в том, что усилитель связан с телефоном по кабелю, а ретранслятор по радиоканалу. При рабочем режиме к приему и передаче сигналов подключаются внешние направленные антенны и внутренние. Внешние антенны крепятся на стенах и крышах зданий, а внутренние направленные антенны устанавливаются внутри зданий. Антенны, которые находятся в здании, ретранслируют радиосигналы от мобильных телефонов, тем самым создавая зону, в которой поддерживается стабильная связь. Ретранслятор обеспечивает работу множества пользователей одновременно. Репитер работает в дуплексном режиме, в котором можно усиливать и передавать сигналы как с первой на вторую линии, так и наоборот. Ретранслятор предназначается для круглосуточной работы без перерывов в закрытых помещениях.

Ретрансляторы устанавливаются не только на суше, но и на водных судах. Они дают возможность экипажу корабля пользоваться мобильной связью не только в морских портах, но и по всей прибрежной акватории.

Ромбическая антенна

Ромбическая антенна – это остронаправленная диапазонная антенна, которая используется для магистральной связи на коротких волнах. Ромбическая антенна является разновидностью антенны бегущей волны.

Она представляет собой рамку, сделанную из проводов, которая имеет форму ромба.

Ромбическая антенна является естественным продолжением модернизации антенны Бевереджа, с улучшенными параметрами и характеристиками. Немного позже антенны Бевереджа появилась антенна, которую сконструировал Г. Айзенберг. Это так называемая двойная ромбическая антенна, состоящая из двух ромбических антенн. Антенны смещены на определенные расстояния как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

Ромбическая антенна выполняет функции направленной приемной и передающей антенны для радиовещания и радиосвязи. Работает ромбическая антенна в метровых и дециметровых диапазонах волн. Для нее характерна зависимость коэффициента направленного действия, коэффициента усиления и размеров. Если рассмотреть антенну ближе, то она предстанет симметричной линией, провода которой находятся на сторонах ромба. Линия питания соединена с одним углом, к другому углу подключается активная нагрузка. Сопротивление активной нагрузки равняется волновому сопротивлению линии. Постоянное, не изменяющееся волновое сопротивление обеспечивает антенне режим бегущей волны.

Ромбические антенны выполняются в двух вариантах – оптимальном и неоптимальном. В оптимальной ромбической антенне высота подвешивания равняется длине волны. Сопротивление нагрузки антенны составляет 400 Ом, а КПД достигает 90%. Если переходить на более короткие волны, характеристики антенны останутся постоянными и неизменными. В неоптимальной ромбической антенне половина длины волны превышает сторону ромба, высота ее подвешивания составляет менее четверти длины волны. Неоптимальной она называется потому, что КПД подобной антенны равняется всего 10—20%, а остальные 80% мощности просто рассеиваются на нагрузочном резисторе. Ромбическая антенна не нуждается в настройке, и если имеется в наличии большое количество проводов и подходящая точка опоры для антенны, то она сможет работать во всех любительских диапазонах. Если переходить на верхние диапазоны, то неоптимальная антенна становится оптимальной.

За счет больших размеров и значительной высоты подвеса ромбические антенны вполне подвергаются статическому электричеству и попаданию молнии. Статический заряд, который накапливается в антенне, может прожечь и повредить трансформатор и радиоаппаратуру.

Чтобы снять статический заряд, полотно антенны заземляется через резистор, который может сгореть при попадании в него молнии. Чтобы защитить резистор от перенапряжения, в антенне применяются специальные разрядники, т. е. подстроечные конденсаторы и т. д.

При наличии посторонних предметов в непосредственной близости от ромбической антенны они мало могут повлиять на ее функционирование.

Ромбическая антенна излучает интенсивные электромагнитные волны, которые имеют горизонтальную и вертикальную составляющие.

Между проводами антенного полотна возникает электромагнитное поле, в результате чего антенна наводит токи в горизонтальных и вертикальных проводах. Провода находятся как внутри ромбической антенны, так и на большом расстоянии от нее. Наведение токов в проводах приводит к возникновению радиопомех, от которых избавиться очень трудно. Какова бы ни была стоящая рядом антенна – штыревая, рамочная, дипольная и т. д., из-за ромбической она будет работать плохо. Ромбическая антенна не влияет на работу окружающих антенн только в том случае, когда расстояние от полотна до внутренней антенны меньше длины волны внутренней антенны. Идеальным местом размещения ромбической антенны является пространство, которое свободно от посторонних предметов.

Рупорная антенна

Рупорная антенна – это антенна, которая состоит из металлического рупора и радиоволновода, присоединенного к рупору. Рупорные антенны используются при направленном излучении и приеме радиоволн СВЧ-диапазона.

Кроме этого, рупорные антенны применяются как самостоятельные антенны в устройствах и приборах измерительной техники, спутниках связи и т. д. Диаграмма излучения антенны зависит от распределения поля в наибольшем сечении раструба, т. е. раскрыва рупора. Раскрыв определяется формой и геометрическими размерами поверхностей рупора. По форме различаются секториальный рупор, конический, пирамидальный и т. д. Кроме этого, бывают модификации рупорных антенн, такие как антенны с поверхностью в виде плавной кривой, с гладкой внутренней поверхностью и т. д. Подобные модификации улучшают электрические характеристики рупорной антенны. Они используются для получения диаграммы излучения с низкой мощностью боковых лепестков, с симметричной осью и т. д. Для коррекции свойств направлений рупорной антенны в раскрыв рупора помещают ускоряющие или замедляющие линзы. В частных случаях, чтобы рупорная антенна лучше согласовывалась с радиоволноводом, в них встраивают подстроечные элементы и согласующие секции, при этом рупор имеет параболическую образующую поверхность. Рупор антенны имеет поперечное сечение, которое увеличивается с одного конца раструба до другого. Благодаря сечению создается плавный переход от волновода к свободному пространству волнового сопротивления.

В рупорно-параболической антенне рупор излучает волны, падающие на сегмент параболоида. Отражаясь от сегмента, волны излучаются через раскрыв раструба. Чтобы получить плоские волны, фокус рефлектора должен быть смещен с фазовым центром рупора.