Главная Радиорелейная связь



Фидерные гранты РРЛ

Волноводные элементы фидерных трантов

Изготовление и настройка на радиорелейных станциях круглых волноводов н изготовление корректоров эллиптичности могут быть существенно упрощены, если фазовый сдвиг между ортогональными составляющими поля в корректоре эллиптичности заведомо превыщает фазовый сдвиг в круглом волноводе. В этом случае оказывается возможным [4] обеспечить линейную поляризацию поля в волноводе путем выбора взаимного расположения эллипсов поперечного сечения корректора эллиптичности и круглого волновода. При этом корректор эллиптичности для всех волноводов может быть изготовлен одинаковым.

На рис. 3.14 приведены основные размеры корректора эллиптичности, обеспечивающего компенсацию фазового сдвига в круглом волноводе, соответствую-


Рис. 3.14. Корректор эллиптичности

Рис. 3.15. 90-градусный изгиб прямоуго.1ьиого

волновода

щего уровню паразитной кросс-поляризованной волны, равному или меньшему -10 дБ в диапазоне 4 ГГц и -15 дБ в диапазоне 6 ГГц. Уровень кросс-поляризованной волны корректора эллиптичности в диапазоне 8 ГГц ниже -20 дБ и работа корректора эллиптичности в этом диапазоне частот мало эффективна.

Волноводные изгибы

При проектировании волноводных трактов РРЛ встречается необходимость поворота или смещения оси прямоугольного волновода, что может быть осуществлено применением волноводных изгибов.

Основным требованием, предъявлямым к волноводным изгибам прямоугольного волновода, является обеспечение высокого согласования, что достигается выбором величины радиуса изгиба и тщательной обработкой волновода в месте пайки фланцев. На рис. 3.15 приведен волноводный изгиб на 90° прямоугольного волновода в плоскости Е для диапазона частот 4 ГГц, выполненный из отрезка волновода сечением 58x25 мм. Изгибы из отрезков волноводов сечением 40X20 мм н 28,5x12,6 мм для диапазонов частот 6 и 8 ГГц выполняются аналогично.

В табл. 3.6 приведены размеры радиуса изгибов на 90° прямоугольных В0.ДНОВ0Д0В для диапазонов частот 4, 6 и 8 ГГц.

ТАБЛИЦА 3.6

Радиус изгиба прямоугольного волновода

Диапазон частот, ГГЦ

3.4-3.9

5,67-6.176

7.9-8,4

Изгиб Изгиб

в плоскости Е, мм в плоскости Н, мм

248 248

86 86

60 60

Основным требованием, предъявляемым к волноводному изгибу круглого волновода, является низкий уровень возбуждения высших типов волн. Для обеспечения высоких электрических параметров волноводного тракта, содержащего длинный участок круглых волноводов и изгибы круглого волновода сечением 70 мм и работающего в диапазонах частот 4, 6 и 8 ГГц, необходимо, чтобы радиус изгиба волновода был не менее 1,5 м [5].

На рис. 3.16а показан изгиб круглого волновода на 45° с радиусом R= - 1,5 м. Изгиб изготавливается из отрезка волновода методом насечки без последующей калибровки волноводного канала.




L, УМ

.л; чи

а, мм

263С

3270

- 6)

Рис 3.16. Изгиб круглого волновода: ,

о - 45-градусный изгиб; б - 90-градусный изгиб; в - s-образный изгиб

Уровень паразитной кросс-поляризованной волны волноводного изгиба на 45° при совпадении плоскости возбуждения с главными плоскостями изгиба составляет не более -30 дБ, а при отклонении плоскости возбуждения от главных плоскостей изгиба на угол ±15° он составляет не более -20 дБ для всех рабочих диапазонов частот 4, 6 и 8 кГц.

В круглых волноводных трактах изгиб волновода на 45° используется для создания 90-градусного изгиба и s-образного изгиба. На рис. 3.166 и в показаны основные геометрические размеры этих изгибов. Размеры s-образного изгиба даны для трех различных поставляемых заводом длин прямолинейных отрезков круглого волновода, включаемых между двумя изгибами на 45°. Используя любой из этих трех отрезков или собирая s-образный изгиб без такого отрезка, можно получить необходимое смещение оси круглого волновода и обеспечить Удобное крепление волновода к опоре.

3-12



Фцдерные тракты РРЛ

Волноводные элементы фидерных

Волноводные плавные переходы

в волноводных трактах РРЛ используются плавные переходы от волновода квадратного сечения 72x72 мм к круглому волноводу диаметром 70 мм, от круглого волновода с диаметром 32 мм к круглому волноводу диаметром 70 мм (для диапазона частот 8 ГГц), от круглого волновода с диаметром 43 мм к круглому волноводу с диаметром 70 мм (для диапазона частот 6 ГГц). Кроме того, применяются также волноводные скрутки прямоугольного сечения для изменения направления плоскости поляризации эллиптического волновода.

Волноводные плавные переходы, предназначенные для соединения выхода рупорно-параболической антенны с размерами сечения волновода на вы.ходе антенны 72x72 мм с круглым волноводом диаметром 70 мм, должны обеспечивать хорошее согласование. Это достигается использованием длинного перехода (/«500 мм). Волновод перехода изготавливается методом гальванического наращивания меди на стальную оправку. Фланцы для соединения перехода с антенной и с круглым волноводом устанавливаются на волноводе перехода и припаиваются высокотемпературным серебряным припоем.

Другой тип плавных переходов, предназначенных для соединения поляри-заццоиных селекторных фильтров с круглым волноводом, включаемых в нижней части круглого волноводного тракта, должен также обеспечить высокое согласование и, кроме того, должен иметь низкий уровень возбуждения паразитных высших типов волн.

Плавный волноводный переход с осевой симметрией возбуждает пара.знт-ные высшие типы волн £11 и Uti, из которых волна типа Ец существует в круглом волноводе с диаметром "70 мм в диапазоне частот 6 ГГц, волны типа И12 и £11 -в диапазоне 8 ГГц [6].

Уменьшение уровня возбуждения паразитных высших типов волн достигается выбором длины н формы образующей волноводного перехода. Длина вол1оводных переходов L=500 мм.

Для обеспечения минимального уровня возбуждения паразитных высших типов волн зависимости радиуса поперечного сечения от координаты вдоль продольной оси 2 должны определяться полиномом четвертой степени с нулевой прои.чводной в концевых точках перехода [6].

На рис. 3.1Т показано изменение радиуса поперечного сечения волноводных переходов от волноводов с радиусом поперечного сечения 21,5 мм (для диапа-

трантов

r(z),m

500мм, 0,078 г,-35мм а

0 100 2Ш) 300 т 1,мм

Рис. 3.17. Образующая волноводного перехода

2 Z круглого поперечного се-

)•-;- чеиия

зона 6 ГГц) и с радиусом поперечного сечения 16 мм (для диапазона 8 ГГц) к волноводу с радиусом 35 мм, обеспечивающих минимальный уровень возбуждения высших типов при заданной длине перехода /.=500 мм [6].

Потери энергии основной волны на преобразование в волну типа Ец в переходе рис. 3.17 (кривая а) изменяются в пределах рабочего диапазона 6 ГГц вт -40 дБ до -50 дБ [6].

Потери энергии основной волны на преобразование в волны типа £i, и Я12 в переходе рис. 3.17 (кривая Ь) составляют примерно -20 дБ, при irom основные потерн обусловлены возбуждением волны £11.

Общий вид волноводиой скруткн прямоугольного сечения, представляющей собой отрезок прямоугольного волновода, у которого сечение волновода на входе и выходе друг относительно друга повернуто на 90° приведен на рис. 3.18.

Рис 3.18. Скрутка волновода прямоугольного сечения


>

Герметизирующие волноводные секции

Со.хранение высоких электрических параметров волноводных трактов при длительной эксплуатации требует защиты внутреннего волноводного объема от попадания атмосферных осадков. Задача герметизации внутреннего объема волновода обеспечивается путем герметизации стыков всех волноводных элементов и применением герметизирующих волноводных вставок, устанавливаемых в нижней части тракта, в месте соединения волновода с аппаратурой, и в верхней части тракта в случае, когда антенна не является герметичной.

Герметизирующие волноводные Секции должны обеспечивать прохождение электромагнитной энергии, высокое согласование и надежную герметизацию внутреннего объема волноводного тракта. Герметизирующая волноводная секция, устанавливаемая вблизи антенны, должна также иметь сливные отверстия для удаления влаги из антенны. Применяются волноводные герметизирующие секции круглого и прямоугольного сечений.

На рис. 3.19 показаны волноводные герметизирующие секции круглого сечении. Как видно, герметизации осуществляется с помощью пенопластового вкладыша (рис. 3.19а) или с помощью двух колпачковых прокладок из поли-этилснтерефталатной (ПЭТФ) пленки (рис. 3.196). 4



Рис. 3.19. Герметизирующие секции круглого поперечного сечения:

0 -герметизирующая секция с пенопластовым вкладышем:

1,7 - отрезки круглого волновода; 2 - вкладыш из пенопласта; 3 - водосливная трубка; 4 - нагревательные элементы; 5 - защитный кожух; 6 - резиновые уплотнительиые кольца; Л-разъем для подключения источника тока; б -герметизирующая секция с колпачковыми прокладками:

1 - волновод; 2 - колпачковые прокладки; 3 - нагревательный элемент; 4 -• водосливные трубки; 5 - стержень-распорка



Фидерные тракты РРЛ

Система осушки «олноводных траитов (СОВТ)

Пенопластовый вкладыш герметично прижимается к волноводу через резиновые уплотнительные кольца. Согласование герметизирующей секции обеспечивается конической формой пенопластового вкладыша. Для стока воды из антеииы предусмотрены две трубки, обогреваемые спиральными нагревательными элементами для удаления из антеииы гололеда. Питание нагревательиьк элементов осуществляется постоянным током, напряжением 24 В. Мощность, потребляемая элементами, составляет примерно 40 Вт.

Герметизирующая волноводная секция с пенопластовым вкладышем может быть использована в волноводных трактах, работающих в диапазоне 4 ГГц. В диапазонах 6 и 8 ГГц эта гермовставка не пригодна, так как является возбудителем высшей волны типа Ец.

В волноводных трактах для диапазонов частот 4, 6 и 8 ГГц может быть использована герметизирующая секция, изображенная на рис. 3.196. Как видно из этого рисунка, герметизирующими элементами в этой секции являются два колпачка, выполненные из пленки ПЭТФ. Необходимую жесткость колпачкам придает пенопластовый стержень - распорка. В герметизирующей секций предусмотрены сливные отверстия для удаления влаги н электронагревательные элементы для предохранения от обледенения сливных отверстий.

Волноводная герметизирующая секция прямоугольного сечения представляет собой отрезок прямоугольного волновода сечением 25x58 мм (для работы в диапазоне 4 ГГц), 40x20 мм (для работы в диапазоне 6 ГГц) и 28,5Х Х12,6 мм (для работы в диапазоне 8 ГГц) и дополнительной шайбы, имеющей размеры внутреннего сечения, совпадающие с размерами внутреннего сечения волновода, и прижимаемой к фланцу волновода стяжными болтами (рнс. 3.20).


Рис. 3.20. Герметизирующа» вставка прямоугольного сечения:

I - волновод: 2 - прокладка; 3 - штуцер: 4 - дополнительная шайба

Герметизация обеспечивается установкой между фланцем волновода и шайбой прокладки из пленки ПЭТФ. На волноводе герметизирующей секции имеется штуцер с отверстием в волноводе, через которое внутрь волновода подается осушенный воздух.

Поглотитель высших типов волн

Поглотитель высших типов волн предназначен для уменьшения в круглом волноводе уровня паразитных высших волн с продольной составляющей электрического поля вдоль оси волновода. К числу высших воли такого типа относится волна типа £01, существование которой возможно в волноводе диаметром 70 мм в диапазонах частот 4, 6 и 8 ГГц, и волна типа £if, могущая возбудиться в волноводе в диапазонах частот 6 и 8 ГГц. .

Для диапазона частот 4 ГГц поглотитель представляет собой пенопластовый вкладыш в форме челнока (рис. 3.21), вдоль продольной оси которого имеется отверстие в котором установлен стеклянный стержень. Поверхностный слой стержня содержит окислы некоторых металлов, обладающие свойствами

"°"вм«;те" установки стержня - вдоль оси волновода - имеет место максимальное значение продольной составляющей напряженности поля паразитной волны типа £oi, возбуждающей в стержне продольный ток, при этом энергии волны £0. переходит в тепло и рассеивается. Вкладыш из пенопласта с малым удельным весом и с поглощающим стержнем, помещенный в волновод сиаб-

женныи коническими переходами, практически не оказывает влияния, иа- согласование и затухание основной волиы Яц, так как эта волиа ие имеет составляющей электрического поля вдоль оси поглощающего стержня.

2 К


Рис. 3.21. Поглотитель паразитной волны:

/ - стеклянный поглощающий стержень; 2 - пенопластовый вкладыш

В диапазонах частот 6 и 8 ГГц наряду с паразитной волной типа £01 возможно существование паразитной волны типа £11, имеющей максимум продольной составляющей электрического поля в двух точках, отстоящих от осн вол-

Рис. 3.22. Поглотитель пара знтных волн: *S-

1 - волновод; 2 - стеклянный поглощающий стержень; 3- нить


новода на расстоянии г «0,4а. Составляющая электрического поля волны Ец вдоль оси волновода (г=0) равна нулю, и поглотитель рис. 3.21 для волиы типа £ц не является эффективным. Конструкция поглотителя волны £11 приведена на рис. 3.22. Как видно, четыре стеклянных поглощающих стержня подвешены на нитях внутри отрезка волновода диаметром 70 мм. Применение четырех стержней обеспечивает поглощение энергии волны £,, прн любой поляризации поля.

Поглотитель поля £i, обеспечивает поглощение также волны £01, так как в местах расположения стержней имеется продольная составляющая электрического поля также и у волны £01, и поэтому он может быть использован также в круглом волноводе, работающем в диапазоне частот 4 ГГц,

Затухание для паразитной волны £01, вносимое поглотителем рис, 3.21, по расчетным и экспериментальным данным не менее 25 дБ.

Расчетное значение затухания для паразитной волны типа £01, вносимое поглотителем рис. 3.22, составляет примерно 15 дБ. Затухание для волны Ец 26 дБ. Влияние фильтров на согласование и затухание для основной волныЯа весьма мало.

Волноводная секция со штуцером

Волноводная секция со штуцером предназначена для создания в круглом волноводе циркуляции осушенного воздуха и представляет собой отрезок круглого волновода со штуцером для присоединения воздухопровода и с отверстиями для подачи в волновод осушенного воздуха.

3.6. СИСТЕМА ОСУШКИ ВОЛНОВОДНЫХ ТРАКТОВ (СОВТ)

Уменьшение температуры окружающего воздуха и охлаждение с+енок волновода может привести к выпаданию росы внутри волновода, если температура стенок волновода окажется ниже температуры точки росы воздуха в волноводе. При этом происходит увеличение потерь электромагнитной энергии в волноводе, что приводит также к ухудшению согласования и может вызвать переч рыв связи.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [10] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69


0.0268