Глава 10.

АНТЕННЫ НА ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТАХ 10.1. Антенны летательных аппаратов

На летательных аппаратах применяются различные типы линейнын и апертурных антенн, антенны вращающейся поляризации и антенны поверхностных волн.

Антенны летательных аппаратов, полет которых происходит в плотных слоях атмосферы, должны иметь малое аэродинамическое сопротивление, небольшие размеры и массу, высокую механическую прочность, способность надежно работать в условиях длительных вибраций и пр. В каждом отдельном случае выполнение поставленных требований удовлетворяется выбором типа антенны, ее правильным размещением на объекте, выбором прочных материалов. Антенны на космических летательных аппаратах должны надежно работать в условиях повышенного уровня радиации, наличия микрометеоров, длительного воздействия ультрафиолетового солнечного излучения. Передающие антенны должны обладать достаточной электрической прочностью для того, чтобы независимо от высоты полета не возникали высокочастотные электрические разряды, приводящие к потерям мощности и искажающие форму сигнала.

На скоростных самолетах и ракетах в настоящее время стремятся создавать невыступающие антенны. В качестве таких антенн используют шлейфы, возбуждающие киль или крылья са/молета. Для этого антенна укрепляется на прочной диэлектрической вставке, заделанной в оперение и являющейся его частью (рис. 10.1).

На самолетах для пеленгации применяют рамочные антенны с магнитным сердечником. Рамочная антенна из аэродинамических соображений помещается заподлицо с обшивкой самолета в углублении (ванне цилиндрической формы). Раскрыв ванны закрывают диэлектрической пластиной. В этом случае из-за токов, возникающих на обшивке са.молета, минимум диаграммы направленности может сместиться. Это явление называется радиодевиацией, и если его невозможно полностью исключить, то производят измерение величины девиации (в зависимости от направления пеленга) и вводят корректировку в шкалы.

В качестве невыступающих антенн особенно удобно применять щелевые антенны. Для их установки не обязательно прорезать обшивку самолета или пакеты. Вместо итого можно сделать накладной резонатор, выполнив его из металлической пластины, укрепленной на диэлектрике. Простейшей ненаправленной щелевой антенной метровых волн может служить уголковая щелевая антенна с накладным резонатором, установленная внизу фюзеляжа. Длина щели, как и в «уголке Пистолькорса», примерно равна длине волны.

Рис. 10.1. Возбуждение корпуса самолета })азличными возбудителями:

/ - изолированная закоицовка киля; 2-изолированная законцовка крыла; 3 - емкостной шлейф; 4 - индуктивный шлейф; 5 - комбинированный шлейф

Для того чтобы получить всенаправленную антенну, излучающую не только в горизонтальной плоскости и в сторону земли, но и во всех направлениях, следует над нижней антенной установить точно такую же антенну на верх-лей части фюзеляжа. При соответствующем питании поля антенн будут складываться в горизонтальной плоскости, нижняя антенна будет излучать в нижнюю полусферу, а верхняя - в верхнюю. Остронаправленные щелевые антенные системы, используемые для специальных целей на самолетах и ракетах, обычно представляют собой фазированные невыступающие антенные решетки сантиметрового диапазона волн.

Зеркальные антенны сантиметрового диапазона могут быть размещены в носовых частях самолета или ракеты под диэлектрическим обтекателем, имеющим соответствующую аэродинамическую форму.

Бортовые антенны ИСЗ служат для приема и передачи по радиолиниям Земли - ИСЗ и обратно сигналов телевидения, связи, управления и т. д. Антенны телевизионного вещания должны удовлетворять следующим требованиям:

диаграмма направленности антенны должна иметь такую ширину, чтобы обеспечивать в течение телепередачи прием сигналов телецентра и их ретрансляцию на обслуживаемую зону;

коэффициент направленного действия антенны должен при заданной мощности бортового передатчика обеспечивать необходимый для нормального приема уровень напряженности электрического поля;

размеры спутниковых антенн в процессе их вывода на орбиту должны позволять их размещение в обтекателе ракеты носителя;

антенны должны иметь малую массу и сохранять работоспособность в условиях глубокого вакуума, выдерживать, не изменяя геометрической формы, солнечное излучение и т. п.

Для изготовления антенны иа ИСЗ используются алюминий, титан, инвар я композиты. Так, например, графитоэпоксидные композиты обладают хорошими механическими свойствами, близким к нулю коэффициентом линейного расширения, малым удельным весом и большой жесткостью. Возможно, они станут основным материалом для изготовления бортовых конструкций зеркальных и линзовых антенн, антенных решеток и т. п.

10.2. Судовые и поездные антенны

Радиосвязь на море обеспечивается на средних, коротких и метровых волнах. В настоящее время на транспортных судах в качестве главных антенн, работающих на средних волнах, применяются однопроводные и мно--гопроводные Т- и Г-образные антенны, горизонтальные полотна которых, как; правило, подвешиваются на судовых мачтах. Кроме того, все чаще применя--ются антенны-мачты разных схем и конфигураций. Дело в том, что проволоч--ные антенны просты и имеют малую стоимость, но усложняют работу гру- зовых стрел и портальных кранов. Деформация судовых мачт в штормовых: условиях, неисправность такелажа и т. п. могут привести к повреждению антенны. Изоляторы антенны подвержены загрязнению продуктами дымогарных; газов, покрытию солями, гололедом и пр. В результате из-за утечки энергий через изоляторы излучаемая мощность падает.

1 •

Y /y /yyy. 7777777777Л

Y777777777777777777777,

а)Г . Ю

Рис. Т0.2. Локомотивные аитениы:

а - заземлеиный шлейф (индуктивный); б - незаземленный шлейф (емкостной) или Г-

образная антенна;

/ - шлейф; 2 - согласующее устройство; 3 - локомотивная радиостанция

Свободны от этих недостатков антеннычмачты, особенно в тех случаях,, когда все металлические излучающие части антенны и линии передачи, подводящие KfjHHM энергию, заключены в ствол (оболочку) из диэлектрического-материала. Таким материалом, обладающим большой механической прочностью, высокой коррозионной стойкостью, незначительным водопоглощением и-поверхностью с хорошими гиирофобными свойствами (не смачиваемой водой), является стеклопластик.

В качестве аварийных антенн иногда применяют пневматические вертикальные антенны, токонесущая часть которых представляет собой несколько соединенных между собой проводов, расположенных по образующим длинного надувного цилиндра. Нижняя часть цилиндра свободна о- проводов и выполняет функции опорного изолятора. Наполнение баллона осуществляется за-несколько минут в„ духодувкой.

Для радиопеленгации на судах используются экранированные рамочные антенны. Кроме штыревых антенн на коротких волнах применяют вибраторы типа «диполя Надененко», штыревые антенны с пониженным волновым сопротивлением, дискоконусные антенны и пр.

Особенности антенн поездной радиосвязи определяются возможностями их установки на подвижном составе. Ограниченность пространства над локомотивом (мосты, эстакады и пр.) не позволяет применять высокие антенны. Поэтому их КПД в диапазоне средних волн очень мал. Следует отметить, что на характеристики антенн влияют не только их собственные размеры и расположение, но и размеры и форма локомотива илн вагона, на которых они установлены.

На локомотивах применяются главным образом «шлейфы», заземленные на корпус локомотива. Они представляют собой горизонтальный провод длиной примерно 8... 10 м, подвешенный параллельно крыше локомотива на высоте 0,6... 1 м. Один из концов провода подключен через согласующее устройство к радиостанции, а другой соединен с корпусом локомотива (рис. 10.2,а).

Некоторое число локомотивов оборудовано Г-образными незаземленными антеннами (рис. 10.2,6).

Для связи на близких расстояниях применяются метровые волны. В качестве антенн применяются вертикальные штыревые антенны, вертикальные петлевые несимметричные вибраторы и иногда, когда требуется направленность, антенны типа «волновой канал».

Антенны на автомобилях обычно выполняются в виде коротких штырей иле активных антенн (см. гл. 5).