автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Широкополосная вибраторная антенна для многоканального радиовещания

А. В. Ершов

ШИРОКОПОЛОСНАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО РАДИОВЕЩАНИЯ

- ^

На правах рукописи

Ершов Алексей Валентинович

ШИРОКОПОЛОСНАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО РАДИОВЕЩАНИЯ

Специальность-05.12.04 - «Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Диссертация выполнена на кафедре «Конструирование и производство радиоаппаратуры» Южно-Уральского государственного университета, г. Челябинск.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Войтович Николай Иванович. Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Сташкевич Александр Иванович;

- кандидат технических наук, доцент Шабунин Сергей Николаевич.

Ведущая организация (предприятие) - Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный ракетный центр «КБ им. академика В.П. Макеева», Челябинская область, г. Миасс.

Защита состоится с£ 2004 года в /2-СС на заседании

диссертационного совета Д 212.285.11 Уральского государственного технического университета по адресу: 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 32, радиотехнический факультет УГТУ-УГТИ, ауд. Р-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, УГТУ-УПИ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.285.11 Важенину В.Г.

Автореферат разослан /^с^т лс^ь 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационное совета Д 212.285.11,

кандидат технических наук, доцент У-У______________ Важенин В.Г.

РОС НАЦИОНАЛЫ»** I

1РОС. НАЦИОНАЛЫ»»»I БИБЛИОТЕКА |

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена решению проблемы обеспечения многоканального УКВ ЧМ радиовещания с типовой антенной опоры областных радиотелевизионных передающих центров. В работе выполнено исследование оригинальной симметричной вибраторной антенны УКВ диапазона, отличающейся широкой полосой рабочих частот. Либерализация доступа к эфиру, платёжеспособная потребность в рекламе, повышение значимости местного и регионального вещания, вещания на языках народов России привели в настоящее время в нашей стране к интенсивному развитию сети телевизионного и УКВ ЧМ радиовешания. С другой стороны, фактором, влияющим на характер технического развития радио- и телевизионной передающей сети, является отсутствие затратного финансирования. Примером тому служит несостоявшееся строительство новой радиотелевизионной башни в г. Челябинске, затянувшееся строительство новой радиотелевизионной башни в г. Екатеринбурге Таким образом, налицо значительная потребность в антенно-фидерных устройствах (АФУ) для новых каналов радиовещания и телевидения, которые должны быть введены в строй быстро и при минимальных затратах. Поскольку антенная опора (радиотелевизионная башня) является дорогим и обычно долго строящимся инженерным сооружением, то для размещения антенно-фидерных устройств вновь открываемых каналов телерадиовещания приходится ориентироваться на использование незанятых позиций на башне, считавшихся непригодными для этих целей до недавнего времени.

Новый подход к построению и размещению антенн на нетрадиционных позициях на башне, открывающий путь к увеличению количества каналов, вещаемых с одной антенной опоры, предложен в патенте Войтовича Н И «Антенная система для установки на поясе башни»1, а также в работах автора диссертации [2], [3] и [4]. Основой нового подхода является использование для

'Патент на изобретение №2121738, Россия - МПК6Н01 () 3/00 -№ 97103285/09, заявлено 04 03 97, опубл 10 11 98 Бюл №31 Приоритет 04 03 97 (Россия)

построения передающих антенн закономерностей в структуре поля дифракции электромагнитных волн на поясах антенной опоры. Реализация подхода предполагает использование пространственной антенной решетки, в качестве излучающих элементов которой используются вибраторные антенны Известные вибраторные антенны являются узкополосными. Их диапазон рабочих частот на уровне коэффициента стоячей волны (КСВ), равном величине 1,15, не превышает 3...5%.2

Антенные системы, реализующие указанный подход и использующие в качестве излучающего элемента широкополосную вибраторную антенну, исследуемую в настоящей диссертационной работе, решают проблему введения новых каналов, поскольку они обеспечивают работу с несколькими передатчиками в одном-двух диапазонах частот УКВ ЧМ радиовещания. При этом антенны обладают небольшой массой и малой парусностью. Такие антенные системы могут быть смонтированы на поясе антенной опоры Гбашни) ниже вершины на незанятых другими антеннами местах, и обеспечивать при этом круговую диаграмму направленности (ДН) в горизонтальной плоскости.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования в настоящей работе является оригинальная симметричная вибраторная антенна, представляющая собой два параллельных вибратора, связанных друг с другом двояко: «сильной» распределённой электромагнитной связью и гальванически посредством двух короткозамыкателей.

Антенна возбуждается в зазоре между плечами одного из вибраторов источником, включенным последовательно с согласующим устройством; причём с плечами возбуждаемого вибратора соединён также отрезок короткозамкнутой двухпроводной линии, играющий роль симметрирующего устройства.

Предметом исследования в настоящей работе являются электродинамические характеристики предложенной антенны, такие как входной импеданс и диаграмма направленности.

7 Ширина полосы частот указана относительно средней частоты диапазона - здесь и далее

Целью диссертационной работы является:

1) Решение проблемы обеспечения многоканального УКВ ЧМ радиовещания с типовой антенной опоры областных радиотелевизионных передающих центров;

2) разработка численной модели предложенной автором антенны, обеспечивающей достаточную точность прогнозирования электродинамических параметров рабочих образцов антенны;

3) выявление с помощью численной модели основных закономерностей в поведении входного сопротивления предложенной антенны;

4) экспериментальные исследования согласования с фидером образца предложенной антенны.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Решена проблема обеспечения многоканального УКВ ЧМ радиовещания с типовой решётчатой опоры с обеспечением круговой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.

2. Разработана новая вибраторная антенна, отличающаяся широкой полосой рабочих частот. Диапазон рабочих частот предложенной антенны при уровне КСВ ниже 1,15 составляет 17,6%. Такой полосы достаточно для перекрытия, например, третьего и частично второго диапазонов УКВ радиовещания3 Новизна технического решения подтверждается патентом РФ на изобретение [1]. Антенна состоит из первого и второго вибраторов, соединённых короткозамыкающими проводниками, симметрирующего устройства и устройства компенсации реактивной составляющей входного импеданса. При этом массогабаритные характеристики и парусность новой антенны остаются на уровне обычных вибраторных антенн, что является несомненным преимуществом по отношению к панельным антеннам, применяемым в практике телевизионного и радиовещания с 50-х годов

3 Согласно ГОСТ Р 51269-99 диапазону радиовещания УКВ 1 соответствуют частоты 65,9 73,9 МГц, диапазону УКВ 2 - 87.5 100,0 МГц, диапазону УКВ 3 - 100,0 107,9 МГц

прошлого столетия до настоящего времени. Входное сопротивление антенны 75 Ом или 50 Ом, коэффициент усиления равен 2,5 дБ.

3. Решена электродинамическая задача о распределении тока по проводникам предложенной антенны, находящейся в свободном пространстве, при заданном источнике возбуждения. При этом использованы интегральная форма теоремы взаимности и тонкопроволочное приближение. Получена система линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), коэффициенты при неизвестных и свободные члены которой найдены с помощью обобщённого метода наведённых ЭДС. Решением системы являются амплитуды при функциях кусочно-синусоидального базиса, используемого для аппроксимации функции распределения тока.

4. Для определения коэффициентов СЛАУ найдено поле в ближней зоне диполя, плечи которого имеют произвольную (неравную друг другу) длину и расположены под углом, отличающимся по величине от 180°. Вывод формул проведён на основе решения уравнений Максвелла с помощью метода запаздывающего векторного электрического потенциала При этом приняты допущения о нитевидности и синусоидальном законе распределения тока вдоль пробного диполя, об идеальной проводимости проводников рассматриваемой антенны.

5. Исследована зависимость входного импеданса предложенной антенны от размеров её элементов. С помощью численных экспериментов определены оптимальные размеры антенны по критерию её согласования с фидером во втором и третьем диапазонах частот УКВ радиовещания.

Показано, что использование в конструкции антенны второго вибратора, короткозамыкающих проводников и устройства компенсации реактивной составляющей импеданса антенны позволяет расширить полосу частот согласования антенны с фидером по уровню КСВ, равному 1,15, в 4 раза по сравнению с полосой рабочих частот известной вибраторной антенной с симметрирующим устройством.

Установлено, что основными размерами предложенной антенны, влияющими на её частотные свойства, являются:

1) длина согласующего отрезка коаксиальной линии, определяющая реактивную составляющую импеданса антенны;

2) расстояние между вибраторами, равно как и расстояние между короткозамыкающими проводниками, определяющие действительную часть импеданса антенны;

3) длины вибраторов, определяющие центральную частоту рабочей полосы частот антенны;

4) радиусы проводников вибраторов, а также короткозамыкающих проводников.

Теоретическую значимость и прикладную ценность представляют следующие результаты работы:

1. Решена проблема обеспечения многоканального УКВ ЧМ радиовещания с типовой решётчатой опоры с формированием всенаправленного излучения в горизонтальной плоскости.

2. Разработана новая вибраторная антенна, обладающая широкой полосой частот согласования с фидером и, одновременно, преимуществом в отношении массогабаритных характеристик и парусности по сравнению с известными панельными антеннами.

3. Разработаны численная модель, алгоритмы и программы расчёта на ЭВМ характеристик предложенной антенны.

4. Установлены зависимости ширины полосы пропускания антенны от её размеров. По критерию максимальной ширины полосы рабочих частот определены оптимальные параметры антенны, предназначенной для работы во втором и третьем УКВ диапазонах радиовещания.

Реализация результатов работы:

1. Изготовлены и испытаны 16 образцов предложенной антенны, предназначенные для работы в диапазоне частот 96... 108 МГц в составе передающей антенной решётки. Данная антенная решётка в июне 2003 г.

смонтирована на антенной опоре Челябинского областного радиотелевизионного передающего центра, введена в эксплуатацию и обеспечивает работу шести УКВ ЧМ передатчиков в диапазоне частот 96,4... 107,8 МГц. При этом диаграмма направленности антенны с учётом влияния башни имеет форму круга в горизонтальной плоскости.

2. Численная модель, алгоритмы и программы расчёта антенны используются в учебном процессе в Южно-Уральском государственном университете в курсах «Техническая электродинамика», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Антенны и устройства СВЧ», «Информатика».

3. Методика расчета и программное обеспечение для расчёта электродинамических параметров линейных антенн с нагрузками используются в ООО «Инжиниринг, глиссады, антенны» (г. Челябинск) для разработки новых образцов вибраторных антенн для телевизионного и радиовещания, для связи и радиотехнических систем специального назначения

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на:

1) ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2000-2004 гг.);

2) третьем Всероссийском семинаре «Техническая политика в развитии современного телевизионного вещания в России» (г Сочи, 5-8 июня 2001 г.);

3) семинаре директоров филиалов ГУП Российская Телевизионная и Радиовещательная Сеть на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке (г. Челябинск, май 2003г.);

4) международной научно-практической конференции «СВЯЗЬПРОМ-2004» (г. Екатеринбург, 5-7 мая 2004 г.)

Выступления получили одобрение в научных кругах и в эксплуатирующих организациях, а результаты обсуждения использованы в дальнейшей работе По результатам работы опубликован патент [1], три доклада [3], [4], [5], одна статья [2], одно учебное пособие [6].

На защиту выносятся:

1. Решение проблемы обеспечения многоканального УКВ ЧМ радиовешания с типовой решётчатой опоры областных радиотелевизионных передающих центров. При этом обеспечивается круговая диаграмма направленности антенной системы в горизонтальной плоскости.

2. Новый подход к разработке широкополосной вибраторной антенны, заключающийся в обеспечении равенства активной составляющей импеданса антенны волновому сопротивлению фидера на двух частотах в заданном диапазоне за счёт применения двух излучающих проводников, связанных между собой двояко: «сильной» распределённой электромагнитной связью и гальванически посредством двух короткозамыкателей.

3. Физическая, математическая и численная модели предложенной антенны.

4. Закономерности в поведении электродинамических характеристик предложенной антенны в зависимости от геометрических размеров антенны.

5. Методика синтеза антенны для работы с фидером с заданным волновым сопротивлением.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав и заключения; содержит 160 страниц текста, включающего 61 графическую иллюстрацию, 16 таблиц и библиографический список из 87 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена актуальность представленной диссертации; рассмотрена проблема обеспечения многоканального УКВ ЧМ радиовещания при размещении антенн на типовых башнях; приведён обзор антенн, применяемых в радиостанциях УКВ ЧМ радиовещания; сформулированы объект, предмет исследования и цель работы; поставлены задачи для достижения цели; кратко изложено содержание диссертации; отмечены научная новизна полученных результатов, их теоретическая значимость и прикладная

ценность; представлены данные по реализации результатов работы и апробации работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе разработаны физическая, математическая и численная модели предложенной антенны. Работа выполнена в три этапа.

На первом этапе разработана физическая модель антенны, устройство которой показано на рис. 1. Антенна представляет собой два параллельных друг другу полуволновых вибратора 1 и 2 с «сильной» распределённой электромагнитной связью, имеющих гальваническую связь друг с другом в двух сечениях посредством коротких по сравнению с длиной волны проводников (короткозамыкателей) 3. Антенна возбуждается в зазоре между плечами 8 и 9 первого вибратора 1 источником, включенным последовательно с согласующим устройством в виде отрезка коаксиальной линии передачи 5; причём с плечами 8 и 9 возбуждаемого вибратора 1 соединён также отрезок короткозамкнутой двухпроводной линии 4. Длина двухпроводной линии 4 равна четверти длины волны на средней рабочей частоте. Короткозамкнутый четвертьволновый отрезок двухпроводной линии выполняет функцию симметрирующего устройства. Вибраторы, короткозамыкатели и симметрирующее устройство выполнены из цилиндрических проводников, радиусы цилиндров которых много меньше длины волны. Предполагается, что все проводники обладают идеальной проводимостью. Антенна расположена в свободном пространстве. Цифрой 6 на рис.1 обозначен коаксиальный фидер, цифрой 7 - радиочастотный соединитель.

На втором этапе в рамках предложенной физической модели сформулирована краевая электродинамическая задача. Так как антенна представляет собой конструкцию из цилиндрических проводников, диаметр которых не превышает 0,014 длины волны (40 мм), а продольный размер велик по сравнению с диаметром проводников, при решении задачи использовано тонкопроволочное приближение. В основу разработки математической модели антенны положена теорема взаимности. Исследуемая антенна представлена совокупностью N диполей, называемых «истинными источниками», с

неизвестными комплексными амплитудами тока, для определения которых вводится в рассмотрение N «пробных» диполей. Рассмотрено взаимодействие двух линейных электрических источников, «истинного» и «пробного», расположенных в ближней зоне. Связь между пробным и истинным источниками определена с помощью взаимного сопротивления. Далее полученные результаты обобщаются на систему N электрически коротких «истинных» диполей, имеющих синусоидальное распределение тока, электромагнитно связанных с N «пробными» диполями. Каждый из диполей анализируемой антенны образован из двух соседних сегментов, на которые разбиты проводники антенны. При этом плечи соседних диполей перекрываются, что позволяет аппроксимировать распределённый вдоль антенны ток с достаточно хорошим приближением.

а) общий вид; б) вид по стрелке

На третьем этапе составлена СЛАУ, решаемая относительно амплитуд токов в данных диполях, являющихся коэффициентами кусочно-синусоидальной аппроксимации функции распределения тока вдоль проводников анализируемой антенны. Используется численное представление интегралов, входящих в выражения для взаимных сопротивлений диполей, по методу Симпсона. На основе найденного распределения тока определяются входной импеданс и диаграмма направленности антенны.

Описанная выше методика аналогична известному методу Ричмонда анализа проволочных антенн. Методика включает три основных этапа:

1) разбиение проводников антенны на электрически короткие сегменты, из которых составляются диполи; задание возбуждения в виде вектора [V], элементы которого соответствуют значениям напряжений источников диполей;

2) составление матрицы [Z] взаимных сопротивлений «истинных» и «пробных» диполей, элементы которой для т-го «пробного» и и-го «истинного» диполей вычисляются по формуле:

7-тп (D

sin { sm kd„

где / - координата вдоль оси сегмента;

/„ - продольная координата стыка и-1-го и и-го сегиентов;

к - волновое число;

dn.j и d„- длины сегментов с номерами и-1 и и соответственно;

К-1 и К~ касательные орты соответствующих сегментов, направлены в

сторону положительного направления тока;

Ет напряженность электрического поля в точке интегрирования, создаваемая /я-ным «пробным» диполем;

3) решение СЛАУ относительно комплексных амплитуд функции, аппроксимирующей токовую функцию, в виде вектора [I]:

[V]=[Z][I] (2)

Для реализации данного метода найдены соотношения для вычисления напряжённости электрического поля диполя с синусоидальным распределением тока, первое плечо которого имеет длину du второе - d2, а угол между плечами отличается от 180° на величину а (рис. 2). Поле определяется в точке наблюдения Щр, 0, zm). Решение найдено на основе уравнений Максвелла с помощью метода запаздывающего векторного электрического потенциала.

Рис. 2. Расположение диполя в цилиндрической системе координат

Электрическое поле такого диполя в цилиндрической системе координат определяется соотношениями:

Ег = £,0) + £j2>cosa + £<г) sin а; Ер - Е™ + £,msinacosx + cos a cos у; (3)

Ef = ~E¡2) sin а sin y - E'f eos а sin f,

где

В?"

-iWIB ¡е-»* е-**

Ef

,, e'"** ьу&мл , 1 |z„

- costó,---Ч Л+— —

4jrsmkd¡ [ R, ^ * ( R^jR*

,WIt fsinM, zj smfaj, | 1

4írpsinfe/, [ к Ло Л

£í2) =

-zff7„ IsinW-

4írsinfa/2 1

Я,

г costó, +-

-jiRj

Я<2» iWl"

1 4#psmtó2

%mkd, e'l№' zi sinfcrf,

(4)

(5)

(6)

(7)

Я2 = -J(p - rfг sin ecos у)2 +(г„ +<¿2 cosa)2 +(rf2 sin asín у)г;

у- угол между проекцией второго плеча диполя на плоскость хОу и осью Oy, W- волновое сопротивление среды; /о - амплитуда тока в диполе.

Проанализированы возможные источники возникновения погрешностей решения СЛАУ. Точность нахождения коэффициентов СЛАУ, соответствующих месту соединения проводников разного радиуса, существенно улучшена тем, что линия интегрирования смещена от оси проводника на половину радиуса, что обеспечивает симметрию расположения «истинных» и «пробных» диполей.

Во второй главе выполнено исследование предложенной антенны с помощью численной модели. Найдены размеры элементов антенны, при которых обеспечивается КСВ в фидере ниже величины 1,15 в диапазоне частот 96,5... 108,5 МГц (12%):

1) длины вибраторов равны 1317 мм;

2) радиус проводников вибраторов и короткозамыкающих проводников (короткозамыкателей) равен 10 мм;

3) расстояние между вибраторами равно 56 мм;

4) расстояние между короткозамыкающими проводниками равно 360 мм;

5) длина симметрирующего устройства равна 725 мм;

6) расстояние между проводниками симметрирующего устройства равно 140 мм;

7) радиус проводников симметрирующего устройства равен 20 мм;

8) длина согласующего отрезка фидера равна 125 мм.

Исследование распределения тока вдоль проводников антенны показало, что закон распределения тока вдоль обоих вибраторов, за исключением центрального участка, близок к синусоидальному закону, что характерно для обычного полуволнового вибратора. Практически нулевой ток в проводниках симметрирующего устройства вблизи их соединения с первым вибратором, свидетельствует о высоком входном сопротивлении симметрирующего

устройства и, следовательно, о его малом влиянии на распределение тока вдоль первого вибратора.

Проведены численные исследования активной и реактивной частей входного сопротивления антенны в диапазоне частот (рис. 3), рассмотрено согласование антенны с фидером с волновым сопротивлением 75 Ом (рис.4). Показано, что зависимость КСВ от частоты в фидере антенны имеет три характерных участка: крутой низкочастотный фронт, участок постоянного КСВ, крутой высокочастотный фронт. В области низкочастотного фронта зависимости КСВ от частоты действительная часть входного импеданса антенны больше отклоняется от оптимального значения, чем мнимая часть, т.е. на низких частотах поведение КСВ определяется поведением действительной части импеданса. Поведение высокочастотного фронта КСВ определяется в большей степени поведением мнимой части импеданса, отклонение которой от нуля значительно больше, чем отклонение действительной части от величины, равной 75 Ом.

»0 1.6 1.4 1,3 ■В 1,2 1,1 5 \ / У

| I |/

/

г 70 о со У 1 1 /

■ 1 'П / 1 \ / )

г до Г к .1 2 1 {

/ / 1\ \ п

1 ) )

О 10 0 -10 ; г г ✓ \ V г!

N. ✓ ✓ /

\

Ю 95 К Ю 1С в 11 й 11 Ю »5 К Ю 105 1 0 11

Рис 3 Расчётная зависимость активной (1) и реактивной (2) части входного импеданса антенны от частоты

Рис 4 Расчётная зависимость КСВ от частоты предложенной антенны (1)

и полуволнового вибратора с симметрирующим устройством (2)

Проведено исследование влияния размеров антенны на её входной импеданс и согласование с фидером в диапазоне частот. Исследовалась величина импеданса при изменениях длины согласующего отрезка фидера, длин первого и второго вибраторов, расстояния между вибраторами,

расстояния между короткозамыкающими проводниками, радиусов проводников вибраторов и короткозамыкателей, длины симметрирующего шлейфа, расстояния между проводниками симметрирующего шлейфа.

Исследование влияния размеров антенны показало, что:

1. Длина согласующего отрезка фидера существенно влияет на величину реактивной составляющей входного сопротивления антенны и практически не оказывает влияния на величину активной составляющей входного сопротивления антенны.

2. При симметричном одновременном укорочении обоих вибраторов относительно их исходных размеров (в пределах -5%) уменьшается величина активной составляющей входного сопротивления антенны.

3. При увеличении длины первого вибратора на некоторую величину и уменьшении длины второго вибратора на точно такую же величину (в пределах ±5%) входное сопротивление антенны изменяется в небольших пределах.

4. С ростом расстояния между вибраторами (в пределах 15%) увеличивается как активная составляющая, так и реактивная составляющая входного импеданса антенны.

5. С ростом расстояния между короткозамыкающими проводниками (в пределах 15%) увеличивается и активная, и реактивная составляющие входного импеданса антенны

6. Одновременным изменением расстояний между вибраторами и короткозамыкателями, например, увеличением расстояния между вибраторами и уменьшением расстояния между короткозамыкателями при неизменных других размерах антенны можно получить одну и ту же зависимость входного сопротивления антенны и, соответственно, зависимость согласования антенны с фидером во всём диапазоне рабочих частот.

7. С ростом радиуса вибратора и радиуса короткозамыкателей (в пределах 30 %; при сохранении площади плоской поверхности, опирающейся на контур рамки, образованной вибраторами и короткозамыкателями) уменьшается как активная, так и реактивная составляющие входного импеданса антенны.

8 С ростом длины симметрирующего шлейфа (в пределах 12%) увеличивается активная составляющая входного импеданса антенны Его реактивная составляющая увеличивается в нижней части и уменьшается в верхней части рабочего диапазона частот.

9. Изменение расстояния между проводниками симметрирующего шлейфа (в пределах ±20%) не оказывает существенного влияния на входное сопротивление антенны и, соответственно, на согласование антенны с фидером.

10. Антенна с симметрирующим шлейфом, выполненным из более тонких проводников, имеет более широкую полосу согласования по сравнению с антенной, симметрирующий шлейф которой выполнен из более толстых проводников.

Разработана методика синтеза антенны, обеспечивающая согласование антенны с фидером с заданным волновым сопротивлением. С помощью выбора ллины вибраторов, радиуса вибраторов и короткозамыкателей, расстояния между вибраторами, расстояния между короткозамыкателями, длины симметрирующего шлейфа можно обеспечить равенство активной составляющей входного сопротивления антенны заранее заданному волновому сопротивлению фидера (стандартному или специальному) на двух частотах в заданном диапазоне. Выбором длины согласующего отрезка фидера, изменением длины вибраторов, расстояния между вибраторами, расстояния между короткозамыкателями, длины симметрирующего шлейфа можно обеспечить равенство нулю реактивной составляющей импеданса на средней частоте диапазона В результате удаётся обеспечить согласование антенны с фидером на уровне КСВ=1,15 в широком диапазоне частот. В других вариантах настройки представляется возможным идеальное согласование антенны с фидером на одной частоте и хорошее согласование на других частотах диапазона.

Показана возможность расширения рабочей полосы частот предложенной антенны с помощью подбора величины радиуса проводников вибраторов и короткозамыкателей. Показано, что можно обеспечить согласование на уровне

КСВ, ниже 1,15, в полосе частот 89,9... 107,3 МГц (17,6%) при увеличении значения радиуса указанных элементов до 25 мм и укорочении согласующего отрезка фидера до 45 мм.

Установлено, что диаграмма направленности предложенной антенны (рис. 5) близка к ДН полуволнового вибратора. Предложенная антенна имеет круговую ДН в плоскости Н. Коэффициент направленного действия (КНД) антенны составляет величину, равную 2,5 дБ.

а) б)

Рис. 5. Расчетная ДН широкополосной вибраторной антенны на частоте 104 МГц в плоскости Н{а) и в плоскости Е (б)

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований согласования предложенной антенны с фидером. Для проведения экспериментов был изготовлен макет антенны (рис. 6), конструкция которого позволяет изменять его геометрические размеры.

Исследованный макет антенны согласован с 75-омным фидером на уровне КСВ, равном 1,15 в диапазоне частот 95,5...110,5 МГц (рис. 7), что составляет 14,6 %. Ниже частоты 95,5 МГц и выше частоты 110,5 МГц уровень КСВ в фидере быстро увеличивается. Наилучшее согласование достигается при следующих размерах макета антенны:

1) длины обоих вибраторов равны 1317мм;

2) радиус проводников вибраторов и короткозамыкающих проводников равен 10 мм;

3) расстояние между вибраторами равно 60 мм;

4) расстояние между короткозамыкающими проводниками равно 360 мм;

5) длина симметрирующего устройства равна 725 мм;

6) расстояние между проводниками симметрирующего устройства равно 140 мм;

7) радиус проводников симметрирующего устройства равен 20 мм;

8) длина согласующего отрезка коаксиальной линии равна 119 мм.

Рис 6 Макет широкополосной вибраторной антенны

I !

\

\

I

V

\ /

' ч /

90 95 100 105 110 115 120 Частота, МГц

Рис 7 Экспериментальная зависимость КСВ макета антенны от частоты

Данные размеры близки к соответствующим размерам в численной модели. Отличия заключаются в следующем: расстояние между вибраторами макета на 4 мм (6,7 %) больше и длина согласующего отрезка фидера макета на 6 мм (5 %) короче, чем в численной модели. Отличие расстояния между вибраторами макета от расстояния, найденного теоретически, объясняется ограничениями тонкопроволочного приближения, лежащего в основе модели. Различие в длинах согласующего отрезка фидера экспериментального макета и в численной модели обусловлено наличием паразитной ёмкости между участком центрального проводника, расположенным в зазоре, и плечами первого вибратора.

Экспериментально определено влияние на согласование антенны с фидером следующих параметров антенны: длины согласующего отрезка фидера, длин вибраторов, расстояния между вибраторами, расстояния между короткозамыкающими проводниками, длины симметрирующего шлейфа. Поведение зависимости КСВ в фидере от частоты при изменении размеров антенны соответствует закономерностям, найденным на этапе численного моделирования.

Измеренная диаграмма

направленности широкополосной симметричной вибраторной антенны в плоскости Н близка по форме к круговой.

Изготовлены и исследованы 16 образцов предложенной антенны, которые были включены в состав антенной системы, установленной на антенной опоре Челябинского областного радиотелевизионного передающего центра (рис. 8). Указанная антенная система введена в эксплуатацию и обеспечивает работу 96,4... 107,8 МГц.

При настройке антенны изменению могут подвергаться: длина согласующего отрезка кабеля, длины первого и второго вибраторов, положение короткозамыкающего проводника симметрирующего устройства.

В заключении сформулированы основные итоги работы, которые сводятся к следующему:

1. Установлено, что существует значительная потребность в антенно-фидерных устройствах для новых каналов радиовещания, телевидения и связи. Либерализация доступа к эфиру, платёжеспособная потребность в рекламе,

Рис 8 Широкополосные вибраторные антенны в составе антенной решётки

шести передатчиков в полосе частот

повышение значимости местного и регионального вещания, вещание на языках народов России обуславливают дальнейшее интенсивное развитие сети телевизионного и УКВ ЧМ радиовещания, сети связи с подвижными объектами.

2. Предложена новая симметричная вибраторная антенна, отличающаяся широкой полосой рабочих частот, решающая проблему одновременной передачи сигналов нескольких радиостанций. Рабочий диапазон частот антенны при КСВ, не превышающим величину, равную 1,15, составляет 17,6% от средней рабочей частоты.

3. Разработана математическая модель предложенной антенны. С использованием допущений тонкопроволочного приближения исходная краевая задача электродинамики сведена к интегральному уравнению.

4. Разработана численная модель предложенной антенны. Основываясь на обобщённом методе наведённых ЭДС, интегральное уравнение сведено к СЛАУ. Полученная система представлена в вице матричного уравнения, решение которого относительно вектора тока получено методом моментов. Разработано программное обеспечение для расчёта электродинамических характеристик антенны.

5. Теоретически и экспериментально исследована зависимость электрических параметров антенны от длины и радиуса проводников первого и второго вибраторов, от длины согласующего отрезка коаксиальной линии, от расстояния между вибраторами и между короткозамыкающими проводниками Установлено, что антенна обеспечивает:

-симметричную диаграмму направленности в плоскости Е (без раздвоения диаграммы и без отклонения максимума диаграммы направленности от плоскости, перпендикулярной к вибраторам антенны);

-круговую диаграмму направленности в плоскости Я;

-низкий КСВ в линии питания за счёт согласования входных сопротивлений антенны и фидера в широкой полосе частот;

-удобный монтаж антенны на поясе решётчатой башни;

-другие преимущества, указанные в тексте диссертации.

6. Разработана методика параметрического синтеза антенны. Показано, что предложенная антенна выбором её размеров может быть согласована с фидером с заранее заданным волновым сопротивлением, в том числе с фидером с волновым сопротивлением, равным 75 Ом или 50 Ом.

На основе представленных в диссертации исследований разработана, изготовлена и использована в качестве излучателей 16-элементной антенной решётки симметричная вибраторная антенна, обеспечивающая передачу нескольких радиовещательных станций в диапазоне 96... 108 МГц с антенной опоры Челябинского областного радиотелевизионного передающего центра.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Войтович Н. И., Ершов А. В. Широкополосная симметричная вибраторная антенна. Патент на изобретение, Россия- МПК7 Н 01 Q 9/16-№2001105333/09; заявлено 26.02.2001, опубл 27.02.2003. Бюл. №6. Приоритет 26.02.2001 (Россия).

2. Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Бахтин А.Ю. УКВ антенны для телевизионного и УКВ-ЧМ вещания. Вестник связи - 1999- №12 - С. 67-69.

3 Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Ершов A.B. Передающие антенны УКВ диапазона для радиовещания и связи // Доклад на МНПК «Связьпром -2004» г. Екатеринбург, 5-7 мая 2004г., Тезисы докладов.

4. Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Ершов A.B. Широкополосная симметричная вибраторная антенна // Доклад на Третьем Всероссийском семинаре «Техническая политика в развитии современного телевизионного вещания в России», 5-8 июня 2001 г, г. Сочи. Министерство по связи и информатизации, УНЦ «Содействие», Тезисы докладов - С.63-75.

5. Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Ершов A.B. Широкополосная симметричная вибраторная антенна // Доклад на 3-й МНТК «На передовых рубежах науки и инженерного творчества», г. Екатеринбург, 28-30 окт. 2004г. Тезисы докладов.

6. Войтович Н.И., Ершов A.B., Соколов А.Н. Вибраторные антенны. Учебное пособие,- Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2002.

i

1

I

i

i »

I

I

!

I !

!

I

i i

Тираж 100 экземпляров

«19 54Î

РНБ Русский фонд

2005-4 17045

Список основных обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКАЯ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ И ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛИ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ.

1.1 Введение.

1.2 Физическая модель.

1.3. Формализация геометрии антенны.

1.4. Математическая модель.

1.5. Введение нагрузок.

1.6. Напряжённость электрического поля, создаваемого пробным диполем.

1.7. Определение основных электродинамических параметров антенны.

1.8. Погрешности, возникающие в численной модели.

1.9. Выводы.

ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ НА ЕЁ ПАРАМЕТРЫ.

2.1. Введение.

2.2. Исходный вариант модели антенны.

2.3. Исследование влияния размера согласующего отрезка фидера на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.4. Исследование влияния длин вибраторов на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.5. Исследование влияния расстояния между вибраторами на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.6. Исследование влияния расстояния между короткозамыкающими проводниками на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.7. Исследование совместного влияния расстояния между вибраторами и между короткозамыкателями на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.8. Исследование влияния радиуса проводников вибраторов и короткозамыкателей на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.9. Исследование влияния длины симметрирующего шлейфа на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.10. Исследование влияния радиуса проводников симметрирующего шлейфа на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.11. Исследование влияния расстояния между проводниками симметрирующего шлейфа на полосу согласования ШСВА с фидером.

2.12. Согласование антенны с фидером 50 Ом.

2.13 Расширение полосы согласования антенны с фидером 75 Ом.

2.14. Диаграмма направленности ШСВА в плоскостях Н и Е, коэффициент направленного действия антенны.

2.15. Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ НА ЕЁ ПАРАМЕТРЫ.

3.1. Введение.

3.2. Конструкция макета широкополосной симметричной вибраторной антенны.

3.3. Условия проведения экспериментов (описание оборудования и полигона).

3.4. Параметры коаксиальных кабелей и нагрузок, применявшихся при измерениях.

3.5. Влияние согласующего отрезка коаксиальной линии на согласование макета антенны с фидером.

3.6. Влияние длин вибраторов на согласование макета антенны с фидером.

3.7. Влияние расстояния между вибраторами на согласование макета антенны с фидером.

3.8. Влияние расстояния между короткозамыкающими проводниками на согласование макета антенны с фидером.

3.9. Влияние длины симметрирующего устройства на согласование макета антенны с фидером.

ЗЛО. Влияние диэлектрических конструктивных элементов на согласование макета антенны с фидером.

3.11. Определение допусков для изготовления антенны.

3.12. Рекомендации по настройке антенны.

3.13. Антенны для установки на башню.

3.14. Диаграмма направленности антенны в плоскости Н.

4.15. Выводы.

Во многих практических приложениях радиотехники: в радиосвязи, в радиолокации и радионавигации, в устройствах специального назначения и других областях к передающей антенне, как правило, предъявляется требование работы в широком диапазоне частот. Стремительный рост количества каналов УКВ ЧМ радиовещания и телевизионного вещания, наблюдающийся в последнее время, обуславливает потребность в широкополосных передающих антеннах, которые могли бы обеспечить работу нескольких радиостанций при использовании общего фидера от передатчиков, установленных на поверхности Земли, к антенне, установленной на высоте несколько сотен метров относительно поверхности Земли. Такие антенные системы должны обеспечивать передачу сигналов нескольких передатчиков, работающих на разных частотных каналах и перекрывать один или несколько диапазонов радиовещания, например УКВ1, УКВ2 или УКВЗ1. При этом должна обеспечиваться высокая степень согласования антенны с фидером и круговая диаграмма направленности (ДН) антенны в горизонтальной плоскости.

Принципиальные технические вопросы, связанные с построением антенн с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости были решены еще до появления УКВ ЧМ вещания, а именно в коротковолновом диапазоне, в 30-х годах прошедшего столетия. Однако в коротковолновом диапазоне эти решения оказались невостребованными. Реализация этих принципов сводилась к тому, что вибраторы располагались либо нормально к оси опоры и питались токами, сдвинутыми друг относительно друга по фазе на угол, равный геометрическому углу между вибраторами, либо располагались параллельно стороне многоугольника (по периметру опоры). В последнем случае можно было осуществлять как синфазное питание вибраторов, так и питание со сдвигами фаз, равными геометрическому углу между вибраторами.

1 Согласно ГОСТ Р 51269-99 диапазону радиовещания УКВ1 соответствуют частоты 65,9. .73,9 МГц; диапазону УКВ2 - 87,5. .100 МГц; диапазону УКВЗ - 100. .107,9 МГц

Наиболее характерными разработками, основанными на этих принципах, являются трёхэтажные турникетные антенны Московского и Киевского телецентров, выполненные из одинарных плоскостных вибраторов [27] и типовые турникетные антенны из сдвоенных плоскостных вибраторов [27].

Типовые конструкции в СССР были созданы в комплексе со свободностоящей башней высотой 180 м, предназначенной для размещения турникетной телевизионной антенны и антенны радиостанции двухпрограммного УКВ ЧМ вещания. Верхняя часть башни была выполнена в виде призмы размерами 1,75x1,75x25 м3, вокруг которой располагались вибраторы уголковой антенны УКВ ЧМ вещания, работающие на одной из частот в диапазоне 65,9.73,9 МГц. Телевизионная антенна устанавливалась непосредственно над призмой, на вершине башни.

Позднее с целью обеспечения многопрограммного телевизионного вещания были разработаны два типовых многопрограммных комплекса, устанавливаемых на опорах высотой 235 и 350 м. При этом антенны располагали одну над другой. Причём высота антенной части могла составлять в зависимости от числа программ и используемых диапазонов частот величину, равную 100-150 м.

Проблема перехода к двухпрограммному телевизионному вещанию в областных центрах, обладающих опорами высотой 180 м, в своё время была решена путём укорочения антенны УКВ ЧМ вещания и размещения на освободившейся части призмы 8-ми этажной антенны из 32 панелей.

В соответствии с типовым проектом уголковая антенна представляет собой 6 этажную антенную решётку. После демонтажа 3-х верхних этажей антенны, укороченная антенна имеет в вертикальной плоскости диаграмму направленности, содержащую три лепестка равной интенсивности. Один из них, как того и требуется, ориентирован вдоль горизонта. Второй и третий лепестки ориентированы вдоль оси опоры, создавая, с одной стороны, недопустимую по санитарным нормам плотность потока мощности у поверхности земли в окрестности опоры, с другой стороны, уменьшая коэффициент направленного действия антенны. Этот пример приведён для того, чтобы показать, что предложенных ранее технических решений оказалось недостаточно для решения задач перехода к многопрограммному УКВ ЧМ и телевизионному вещанию с существующими башнями.

Потребовались новые идеи, новые технические решения, которые позволили бы на существующих опорах размещать дополнительно не предусмотренные ранее антенны. В связи с этим представляет интерес новый подход к построению передающих антенн УКВ ЧМ, предложенный в [37]. В указанной работе рассмотрен способ построения антенной решётки, расположенной на поясе антенной опоры. Основой подхода является использование закономерностей в структуре поля дифракции электромагнитных волн на поясах опоры. Показано, что при учёте явления огибания решётчатая опора для электромагнитных волн метрового диапазона является достаточно прозрачной для того, чтобы можно было обеспечить круговую диаграмму направленности решётки в горизонтальной плоскости. При этом антенные решётки оказывается возможным построить из таких простых элементов, как симметричные вибраторы, т.е. из лёгких, хорошо обтекаемых потоком воздуха, удобных при монтаже антенн. В [36] автором диссертации предложена конструкция вибраторной антенны, отличающейся широкой полосой рабочих частот. Применение широкополосной симметричной вибраторной антенны [36] в качестве излучающего элемента упомянутой ранее антенной решётки [37] решает проблему обеспечения многоканального радиовещания в диапазоне УКВ с антенных опор областных радиотелевизионных центров.

Обзор антенн для многоканального УКВ ЧМ радиовещания.

При построении антенных систем в качестве излучателей обычно применяются панельные антенны. В работе [28] описана конструкция такой антенны, предназначенной для работы в диапазоне УКВЗ. Рефлектор этой панельной антенны имеет решётчатую апериодическую конструкцию. Применён один активный вибратор. Габаритные размеры антенны составляют

1800x1400x940 мм при весе 35 кг. Антенна предназначена для работы с фидером с волновым сопротивлением 75 Ом. В диапазоне частот 100. 108 МГц обеспечивается КСВ ниже величины, равной 1,24. По уровню КСВ, равному величине 1,15 полоса рабочих частот антенны лежит в пределах 101. 106 МГц, что составляет 5% от средней частоты рабочего диапазона. Ширина диаграммы направленности по уровню -ЗдБ составляет 120°. При монтаже антенных решёток, состоящих из панельных антенн, на опорах с размерами поперечного сечения много меньше длины волны для обеспечения равномерной ДН в горизонтальной плоскости рекомендуется использовать по 2 панели на каждом этаже. Для монтажа на опору с размерами сечения близкими к длине волны рекомендуется использовать не менее 4 панелей на этаж. Таким образом, четырёхэтажная антенная решётка без учёта веса делителя мощности обладает массой около 600 кг.

В работе [28] описана конструкция несимметричного вибратора, устанавливаемого на электрически тонкой антенной опоре. Применена антенная система, конструкция которой содержит расположенные в одном горизонтальном сечении два несимметричных вибратора. При этом центральные проводники соответствующих фидеров подключены к плечам вибраторов, а внешние проводники соединены с опорой. Обеспечена противофазная запитка вибраторов. Такая конструкция излучателя не возбуждает проводящую опору. В случае, если пара несимметричных вибраторов в плоскости горизонта расположена под углом 180°, они представляют собой симметричный горизонтальный вибратор, с соответствующей полосой рабочих частот, составляющей 3% при уровне КСВ ниже 1,15. Диаграмма направленности такого вибратора имеет нули в плоскости горизонта в направлениях, совпадающих с продольной осью вибраторов. Пистолькорсом А.А. [22] была предложена конструкция уголкового вибратора, где пара несимметричных вибраторов расположена под углом 90° друг к другу. При этом неравномерность ДН в горизонтальной

2 Ширина полосы частот указана относительно средней частоты диапазона - здесь и далее. плоскости не превышает ±ЗдБ. В горизонтальном сечении могут быть установлены три или четыре несимметричных вибратора, что способствует обеспечению более равномерной ДН в горизонтальной плоскости.

В работе [54] проведён анализ характеристик шунтового вибратора. Показано, что полоса частот согласования шунтового вибратора по сравнению с обычным вибратором, имеющим те же размеры, значительно шире, причём расширение полосы происходит в сторону более длинных волн. Это достигается за счёт того, что реактивная часть импеданса антенны близка к нулю. Входное сопротивление шунтового вибратора зависит от геометрических параметров шунта и обычно составляет несколько сотен Ом.

В работе [23] исследована вибраторная антенна, содержащая разнесенные по оси первое и второе плечи вибратора, симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого четвертьволнового отрезка двухпроводной линии, причем внешний проводник коаксиального фидера соединен с первым плечом вибратора в зазоре между плечами вибратора, а центральный проводник фидера соединен со вторым плечом вибратора в упомянутом зазоре. При этом обеспечивается симметричное относительно середины проводника распределение тока. Антенна имеет узкий диапазон рабочих частот, не превышающий 4% на уровне КСВ в линии питания, равного 1,2. Габаритные размеры антенны, рассчитанной для работы на средней частоте 104 МГц, составляют 1300x100x50 мм, а масса не превышает 3 кг.

В работе [4] предложена вибраторная антенна, содержащая полуволновый вибратор и симметрирующее устройство в виде короткозамкнутого четвертьволнового отрезка двухпроводной линии, причём плечи вибратора выполнены в виде круговых металлических конусов, обращённых вершинами навстречу друг другу. Фидер в точке питания антенны подключен последовательно с разомкнутым четвертьволновым отрезком коаксиальной линии. Полоса рабочих частот антенны шире полосы частот обычного полуволнового вибратора и зависит от угла при вершине конусов, который составляет величину 30.60°. Однако массогабаритные характеристики такой антенны значительно хуже, чем у обычного полуволнового вибратора.

В работе [52] описан способ построения двухчастотной антенны, представляющей собой пространственную проволочную конструкцию, содержащую линейные (вертикальные) и кольцевые проводники и реактивные нагрузки. Антенна имеет шунтовое питание. Антенна работает в двух диапазонах: 65,9.74 МГц с обеспечением горизонтальной поляризации и 100. 108 МГц с обеспечением вертикальной поляризации. Согласование с фидером достигнуто с помощью применения Y-трансформатора и конструктивной ёмкости. Масса антенны составляет 3,5 кг, при габаритах 1300x500x500 мм. Ширина полоса рабочих частот по уровню КСВ 1,2 составляет 2%.

В работе [28] показано, что при соединении отдельных излучателей в антенной системе с помощью схемы с «эхопоглощением» можно расширить полосу рабочих частот антенны. Суть таких схем заключается в том, что за счёт разности путей прохождения сигнала от делителя мощности (ДМ) до отдельных антенн отражённые от антенн сигналы, вернувшись в ДМ складываются противофазно, тем самым способствуя снижению уровня КСВ на входе ДМ. В наиболее простом случае двух антенн для обеспечения «эхопоглощения» длина одного из фидеров должна отличаться на четверть длины волны в кабеле. В [28] рассматриваются схемы одно- и двухуровневого «эхопоглощения». Для антенной системы, содержащей панельные антенны с уровнем КСВ, равным величине 1,5 на рабочей частоте, применение одноуровневого «эхопоглощения» обеспечивает по уровню КСВ 1,15 полосу частот шириной 30%, а применение двухуровневого «эхопоглощения» обеспечивает полосу частот шириной 50%. Однако отмечено, что полной компенсации отражённых волн в таких системах не происходит из-за трансформации фидерами входных импедансов антенн, вследствие чего импедансы нагрузок ДМ отличаются друг от друга, что приводит к искажению формы ДН.

В работе [63] рассмотрены некоторые способы увеличения числа передаваемых частотных каналов радиотелевизионным центром. Показано, что применением суммирующего устройства можно ввести вещание дополнительного канала УКВ ЧМ диапазона, используя существующую типовую передающую антенну. Отмечается, что суммирующее устройство обладает ограничением на разнос частот суммируемых сигналов величиной 16 МГц. Рассмотено применение широкополосных антенных систем, способных обеспечить передачу сигналов радиопередатчиков, работающих в одном или нескольких соседних диапазонах. Одна широкополосная антенная система должна заменять собой несколько типовых антенных систем, которыми, как правило, оборудовались радиотелевизионные передающие центры. При этом высвобождается место на антенной опоре и становится возможной установка на опору новых антенн. Как альтернатива использованию широкополосных антенных систем с устройствами суммирования, предложено использование антенн с несколькими независимыми входами. Такое конструктивное решение свободно от недостатка устройства сложения, связанного с частотными ограничениями. Рассмотрено применение двухполяризационных антенн и возможность излучать поле с круговой поляризацией.

В [61] подробно рассмотрен расчёт антенной системы в виде антенной решётки с несколькими независимыми входами, предназначенной для работы на нескольких смежных частотных каналах. Определены условия, при соблюдении которых для такой антенной системы возможно добиться равномерной ДН в горизонтальной плоскости.

В [77] описан принцип работы и схемы построения двухвходовой и четырёхвходовой антенн. Четырёхвходовая антенна, содержащая 32 вертикальных волновых вибратора, образующих восьмиэтажную конструкцию по 4 вибратора на этаже, обладает ДН в горизонтальной плоскости, отличающейся от круга не более чем на ±1,5 дБ для каждого из входов. КСВ на входах антенны не превышает величину, равную 1,1 на средней частоте рабочего диапазона.

Принципы построения разреженных антенных решеток исследованы в [82]. Метод применим к антенным решёткам, состоящим из направленных излучателей, например, панельных антенн. Показано, что за счёт определённой ориентации максимумов ДН излучателей решётки можно увеличить шаг размещения излучателей, однако при этом сокращается полоса рабочих частот антенны. При шаге размещения излучателей в горизонтальной кольцевой четырёхэлементной антенной решётке, равном 3,3 длины волны на верхней частоте рабочего диапазона обеспечивается близкая к кругу ДН в горизонтальной плоскости; полоса рабочих частот собственно решётки (зависящая от множителя решётки) составляет 28%.

Минимизация числа излучателей антенной решётки рассмотрена также в работе [62]. Выведены соотношения, с помощью которых определяются оптимальная ширина и уровень боковых лепестков ДН излучателя. Получены формулы для нахождения оптимальной ориентации ДН излучателей.

Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена исследованию оригинальной симметричной вибраторной антенны, отличающейся широкой полосой рабочих частот, предназначенной для многоканального УКВ ЧМ радиовещания. Либерализация доступа к эфиру, платёжеспособная потребность в рекламе, повышение значимости местного и регионального вещания, вещания на языках народов России привели в настоящее время в нашей стране к интенсивному развитию сети телевизионного и УКВ ЧМ радиовещания. С другой стороны, фактором, влияющим на характер технического развития радио- и телевизионной передающей сети, является отсутствие затратного финансирования. Примером тому служит несостоявшееся строительство новой радиотелевизионной башни в г. Челябинске, затянувшееся строительство новой радиотелевизионной башни в г. Екатеринбурге. Таким образом, налицо значительная потребность в антенно-фидерных устройствах (АФУ) для новых каналов радиовещания и телевидения, которые должны быть введены в строй быстро и при минимальных затратах. Поскольку антенная опора (радиотелевизионная башня) является дорогим и обычно долго строящимся инженерным сооружением, то для размещения антенно-фидерных устройств вновь открываемых каналов телерадиовещания приходится ориентироваться на использование позиций на башне, считавшимися непригодными для этих целей до недавнего времени.

Новый подход к построению и размещению антенн на нетрадиционных позициях на башне, открывающий путь к увеличению количества каналов, вещаемых с одной антенной опоры, предложен в патенте Войтовича Н.И. «Антенная система для установки на поясе башни»3, а также в работах автора диссертации [36], [39], [40], [41] и [42]. Основой нового подхода является использование для построения передающих антенн закономерностей в структуре поля дифракции электромагнитных волн на поясах антенной опоры. Реализация подхода предполагает использование пространственной антенной решетки, в качестве излучающих элементов которой используются вибраторные антенны. Известные вибраторные антенны являются узкополосными. Их диапазон рабочих частот на уровне коэффициента стоячей волны (КСВ), равном величине 1,15, не превышает 3.5%.

Антенные системы, реализующие указанный подход и использующие в качестве излучающего элемента широкополосную вибраторную антенну, исследуемую в настоящей диссертационной работе, решают проблему введения новых каналов, поскольку они обеспечивают работу с несколькими передатчиками в одном-двух диапазонах частот УКВ ЧМ радиовещания. При этом антенны обладают небольшой массой и малой парусностью. Такие антенные системы могут быть смонтированы на поясе антенной опоры (башни) ниже вершины на незанятых другими антеннами местах, и обеспечивать при этом круговую диаграмму направленности (ДН) в горизонтальной плоскости.

3 Патент на изобретение №2121738, Россия. - МПК6Н01 Q 3/00.-№ 97103285/09; заявлено

04.03.97, опубл. 10.11.98. Бюл.№31. Приоритет 04.03.97 (Россия)

Объект и предмет исследования. Объектом исследования в настоящей работе является оригинальная симметричная вибраторная антенна, представляющая собой два параллельных вибратора, связанных друг с другом двояко: «сильной» распределённой электромагнитной связью и гальванически посредством двух короткозамыкателей.

Антенна возбуждается в зазоре между плечами одного из вибраторов источником, включенным последовательно с согласующим устройством; причём с плечами возбуждаемого вибратора соединён также отрезок короткозамкнутой двухпроводной линии, играющий роль симметрирующего устройства.

Предметом исследования в настоящей работе являются электродинамические характеристики предложенной антенны, такие как входной импеданс и диаграмма направленности.

Целью диссертационной работы является:

1) разработка численной модели предложенной широкополосной вибраторной антенны, обеспечивающей достаточную точность прогнозирования электродинамических параметров рабочих образцов антенны;

2) выявление с помощью численной модели основных закономерностей в поведении входного сопротивления широкополосной вибраторной антенны;

3) экспериментальные исследования согласования с фидером образца широкополосной вибраторной антенны.

Для достижения поставленной цели в работе предполагается:

1) разработать физическую модель конструкции предложенной широкополосной вибраторной антенны; применительно к физической модели в рамках создания численной модели решить электродинамическую задачу о нахождении распределения тока вдоль проводников антенны, находящейся в свободном пространстве, при заданном источнике возбуждения в виде источника сторонней ЭДС; для постановки задачи использовать тонкопроволочное приближение; распределение тока найти в виде значений амплитуд разложения искомой токовой функции с помощью кусочно-синусоидального базиса, применив при этом обобщённый метод наведённых ЭДС для составления системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ); на этапе разработки численной модели интегралы, входящие в выражения для коэффициентов при неизвестных СЛАУ, представить по методу Симпсона;

2) на основе полученного распределения тока вдоль проводников антенны и значения величины ЭДС возбуждающего источника вычислить диаграмму направленности и входное сопротивление антенны;

3) исследовать поведение входного сопротивления антенны в диапазоне частот с использованием численной модели при изменении размеров одного или нескольких элементов антенны; произвести выбор оптимальных размеров для образца антенны по критерию максимально широкой полосы частот согласования антенны с фидером;

4) исследовать поведение согласования антенны в диапазоне частот с помощью проведения экспериментов с макетом предлагаемой антенны; сопоставить полученные результаты с результатами численного моделирования.

Содержание диссертационной работы.

В первой главе разрабатываются физическая, математическая и численная модели предложенной антенны. Физическая модель основана на конструкции предложенной антенны. При разработке математической модели используется метод тонкопроволочного приближения, обосновывается справедливость его применения. Рассмотрение теоремы взаимности в интегральной форме приводит к описанию антенны с помощью взаимных сопротивлений между отдельными электрически короткими отрезками её проводников. На основе этого описания составляется СЛАУ, в результате решения которой находится функция распределения тока вдоль проводников антенны. Для определения коэффициентов СЛАУ при неизвестных выводятся выражения для ближнего поля вибратора, плечи которого имеют произвольную длину и расположены под углом друг к другу, отличающимся от 180°. Численное представление интегралов соответствует методу Симпсона. Анализируются возникающие погрешности вычислений.

Во второй главе производится исследование предложенной антенны с помощью численной модели. Находятся зависимости от частоты активной и реактивной частей входного сопротивления антенны, а также КСВ в фидере. Определяется поведение указанных частотных зависимостей при изменении размеров антенны: длины согласующего отрезка фидера, длин вибраторов, расстояния между вибраторами, расстояния между короткозамыкающими проводниками, радиуса проводников вибраторов и короткозамыкателей, длины симметрирующего шлейфа, расстояния между проводниками симметрирующего шлейфа. Разрабатывается методика согласования антенны с фидером с заданным волновым сопротивлением. Также в главе 2 рассматриваются способы расширения полосы рабочих частот антенны. Исследована ДН антенны в диапазоне частот.

В третьей главе описывается экспериментальный макет предложенной антенны. Приводятся результаты экспериментальных исследований поведения согласования антенны с фидером при изменениях размера согласующего отрезка фидера, длин вибраторов, расстояния между вибраторами, расстояния между короткозамыкающими проводниками, длины симметрирующего шлейфа. Полученные экспериментальные зависимости сравниваются с аналогичными зависимостями, рассчитанными с помощью численной модели. Также приводятся зависимости от частоты КСВ шестнадцати широкополосных вибраторных антенн, предназначенных для установки на антенной опоре Челябинского ОРТПЦ, производится статистический анализ этих зависимостей. Анализируется экспериментально полученная ДН антенны в плоскости Н.

Основные выводы по диссертационной работе сформулированы в заключении.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана новая вибраторная антенна, отличающаяся широкой полосой рабочих частот. Диапазон рабочих частот предложенной антенны при уровне КСВ ниже 1,15 составляет 17,6%. Такой полосы достаточно для перекрытия, например, третьего и частично второго диапазонов УКВ радиовещания. Новизна технического решения подтверждается патентом РФ на изобретение [36]. Антенна состоит из первого и второго вибраторов, соединённых короткозамыкающими проводниками, симметрирующего устройства и устройства компенсации реактивной составляющей входного импеданса. При этом массогабаритные характеристики и парусность новой антенны остаются на уровне обычных вибраторных антенн, что является несомненным преимуществом по отношению к панельным антеннам, применяемым в практике телевизионного и радиовещания с 50-х годов прошлого столетия до настоящего времени. Диаграмма направленности антенны в свободном пространстве в плоскости Н по форме близка к кругу. Входное сопротивление антенны 75 Ом или 50 Ом, коэффициент усиления равен 2,5 дБ.

2. Решена электродинамическая задача о нахождении распределения тока по проводникам конструкции предложенной антенны, находящейся в свободном пространстве, при заданном источнике возбуждения. При этом использованы интегральная форма теоремы взаимности и тонкопроволочное приближение. Получена система линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), коэффициенты при неизвестных и свободные члены которой найдены с помощью обобщённого метода наведённых ЭДС. Решением системы являются амплитуды при функциях кусочно-синусоидального базиса, используемого для аппроксимации функции распределения тока.

3. Для определения коэффициентов СЛАУ найдено поле в ближней зоне диполя, плечи которого имеют произвольную (неравную друг другу) длину и расположены под углом, отличающимся по величине от 180°. Вывод формул проведён на основе решения уравнений Максвелла с помощью метода запаздывающего векторного электрического потенциала. При этом приняты допущения о нитевидности и синусоидальном законе распределения тока вдоль пробного диполя, идеальной проводимости проводников рассматриваемой антенны.

4. Исследована зависимость входного импеданса предложенной антенны от размеров её элементов. С помощью численных экспериментов определены оптимальные размеры антенны по критерию её согласования с фидером во втором и третьем диапазонах частот УКВ радиовещания.

Показано, что использование в конструкции антенны второго вибратора, короткозамыкающих проводников и устройства компенсации реактивной составляющей импеданса антенны позволяет расширить полосу частот согласования антенны с фидером по уровню КСВ, равному 1,15, в 4 раза по сравнению с известной вибраторной антенной с симметрирующим устройством.

Установлено, что основными размерами предложенной антенны, влияющими на её частотные свойства, являются:

1) длина согласующего отрезка коаксиальной линии, определяющая реактивную составляющую импеданса антенны;

2) расстояние между вибраторами, равно как и расстояние между короткозамыкающими проводниками, определяющие действительную часть импеданса антенны;

3) длины вибраторов, определяющие центральную частоту рабочей полосы частот антенны;

4) радиусы проводников вибраторов, а также короткозамыкающих проводников.

Теоретическую значимость и прикладную ценность представляют следующие результаты работы:

1. Предложена новая вибраторная антенна, обладающая широкой полосой частот согласования с фидером и, одновременно, преимуществом в отношении массогабаритных характеристик и парусности по сравнению с известными панельными антеннами.

2. Разработаны численная модель, алгоритмы и программы расчёта на ЭВМ характеристик предложенной антенны.

3. Установлены зависимости ширины полосы пропускания антенны от её размеров. По критерию максимальной ширины полосы рабочих частот определены оптимальные параметры антенны, предназначенной для работы во втором и третьем УКВ диапазонах радиовещания.

Реализация результатов работы:

1. Изготовлены и испытаны 16 образцов предложенной антенны, предназначенные для работы в диапазоне частот 96. 108 МГц в составе передающей антенной решётки. Данная антенная решётка в июне 2003 г. смонтирована на антенной опоре Челябинского областного радиотелевизионного передающего центра, введена в эксплуатацию и обеспечивает работу шести УКВ ЧМ передатчиков в диапазоне частот 96,4. 107,8 МГц.

2. Численная модель, алгоритмы и программы расчёта антенны используются в учебном процессе в Южно-Уральском государственном университете в курсах «Техническая электродинамика», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Антенны и устройства СВЧ», «Информатика».

3. Методика расчета и программное обеспечение для расчёта электродинамических параметров линейных антенн с нагрузками используются в ООО «Инжиниринг, глиссады, антенны» (г. Челябинск) для разработки новых образцов вибраторных антенн для телевизионного и радиовещания, для связи и радиотехнических систем специального назначения.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на:

1) ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2000—2004 гг.);

2) третьем Всероссийском семинаре «Техническая политика в развитии современного телевизионного вещания в России» (г. Сочи, 5-8 июня 2001 г.);

3) семинаре директоров филиалов ГУЛ Российская Телевизионная и Радиовещательная Сеть на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке (г. Челябинск, май 2003г.);

4) международной научно-практической конференции «СВЯЗЬПРОМ-2004» (г. Екатеринбург, 5-7 мая 2004 г.)

Выступления получили одобрение в научных кругах и в эксплуатирующих организациях, а результаты обсуждения использованы в дальнейшей работе. По результатам работы опубликован патент [36], три доклада [39], [40], [41], одна статья [38], одно учебное пособие [42].

На защиту выносятся:

1. Новый подход к разработке широкополосной вибраторной антенны, заключающийся в обеспечении равенства активной составляющей импеданса антенны волновому сопротивлению фидера на двух частотах в заданном диапазоне за счёт применения двух излучающих проводников, связанных между собой двояко: «сильной» распределённой электромагнитной связью и гальванически посредством двух короткозамыкателей.

2. Конструкция новой вибраторной антенны.

3. Физическая, математическая и численная модели предложенной антенны.

4. Закономерности в поведении электродинамических характеристик предложенной антенны в зависимости от геометрических размеров антенны.

5. Методика синтеза антенны для работы с фидером с заданным волновым сопротивлением.

Вывод

Создана новая полезная вибраторная антенна, обеспечивающая излучение сигналов в широкой полосе частот и тем самым решающая проблему ввода новых радиотелевизионных станций и станций связи с подвижными объектами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Barzilani G. Mutual impedance of parallel aerials // Wireless Engr vol.25.-1948.-p. 343.

2. Burke G. J., Poggio A. J. Numerical electromagnetics code (NEC), Part I: Program description Theory, Lawrence Livermore Laboratory, Livermore, CA, 1996 (1977).

3. Burke G. J., Poggio A. J. Numerical electromagnetics code (NEC), Part III: User's guide, Lawrence Livermore Laboratory, Livermore, CA, 1996 (1977).

4. Dash G., Straus I. Reference antennas for emission detection. Патент 4719699 США. -МКИ B26F 13/00. №794780.-Заявл. 4.11.1985. Опубл. 19.01.1988.

5. Harrington R.F. Field computation by moment methods, New York, 1993.

6. Harrington R.F. Time-harmonic electromagnetic fields, New York, 1961.

7. Harrington R.F., Mautz J.R. IEEE Transactions on antennas and propagation., vol. AP-19, p. 622(1971).

8. Harrington R.F., Mautz J.R. IEEE Transactions on antennas and propagation., vol. AP-19, p. 629(1971).

9. King R.W.P. Theory of linear antennas- Harvard Univ. Press. Cambridge, Mass., 1956.

10. Mei K.K. IEEE Transactions on antennas and propagation, vol. AP-14 (1965), p. 374.

11. Onnigian P.K. Balanced antenna feed system. Патент 5068672 США.-Заявл. 6.03.1989. Опубл. 26.11.1991.

12. Otto D.V., Richmond J.H., IEEE Transactions on antennas and propagation., vol. AP-17 (1969), p. 98.

13. Popovic B.D. Polinomial approximation of current analog thin symmetrical cylindrical dipoles Pros. IEE, 1970, vol. 117, N5.

14. Rambabu K., Ramesh M., Kalghatgi A.T. Broadband equivalent circuit of a dipole antenna- IEE Proc.-Microwave Antennas Propagation, No. 6 (1999), pp. 391-393.

15. Richmond J.H. A wire-grid model for scattering by conducting bodies. IEEE Transactions on antennas and propagation., vol. AP-14, No. 6 (1966), pp. 782786.

16. Richmond J.H. Computer analysis of three-dimensional wire antennas, Techn. Rept. No. 2708—4, Electro-Science Lab., Ohio State University, Columbus, Ohio, 1969.

17. Richmond J.H. Digital computer solutions of the rigorous equations for scattering problems. Proc. IEEE, vol. 53 (1965), pp. 796-804.

18. Richmond J.H. Scattering by wire loops and square plates in the resonance region, Techn. Rept. No. 2097-1, Electro-Science Lab., Ohio State University, Columbus, Ohio, 1966.

19. Richmond J.H., Geary N.H. Mutual impedance between coplanar-skew dipoles. IEEE Transactions on antennas and propagation., vol. AP-18, pp. 414-416 (1970).

20. Weldon T.P. Enclosed dipole antenna and feeder system. Патент 5999141 США. Заявл. 7.7.1997. Опубл. 7.12.1999.

21. А.с. № 302775 (СССР). Двухчастотный сумматор/ Е.А. Анфилов, В.К. Парамонов.

22. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М. и др. Коротковолновые антенны / Под. ред. Г.З. Айзенберга- Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1985.

23. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Часть I. М.: Связь.- 1977.

24. Анфилов Е.А., Денисова С.В., Дужич Л.П. и др. Широкодиапазонная передающая ТВ УКВ ЧМ антенна диапазона 66-108 МГц // Электросвязь — 1989.- №6.- С.47—49.

25. Балдин Е.Б. Оценка входного импеданса проволочных антенн по амплитудно-фазовому распределению излучающего тока // Радиотехника и электроника.- 1999.-№5.-С.500-504.

26. Брауде Б.В. Развитие техники антенн // Радиотехника-1969.- №26 — С.1-11.

27. Брауде Б.В., Трусканов Д.М. Передающие телевизионные антенны // Телевизионная техника-М.: Связь 1971.-С.303-326.

28. Бузов A.JI. УКВ антенны для радиосвязи с подвижными объектами, радиовещания и телевидения-М.: Радио и связь, 1997.

29. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Минкин М.А. и др. Принципы моделирования антенно-фидерного устройства как сложной пространственной структуры обобщёнными LC-цепями // Физика волновых процессов и радиотехнические системы 1998.- №4 - С. 38—41

30. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М., Филиппов Д.В. и др. Преобразование интегрального уравнения Поклингтона к сингулярному интегральному уравнению // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1999 Т. VII.- Вып. 1.-С. 59-63.

31. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М., ФилипповД.В. Электродинамические методы анализа проволочных антенн / Под ред. В.В.Юдина.- М.: Радио и связь, 2000.- 153с.

32. Бузов А.Л., Юдин В.В. Современные методы электродинамического анализа проволочных антенн. Проблемы, решения, заблуждения // Антенны 2003- вып. 1(68).- С.9-13.

33. Бузова М.А. Интегральное уравнение Фредгольма второго рода для линейного вибратора, имеющее смысл граничного условия для магнитного поля // Антенны, выпуск 9(76), 2003.- С. 18-22.

34. Варывдин B.C. Использование преобразования Гильберта для расчёта реактивной части входного импеданса вибраторных антенн // Радиотехника.- 1990.- №8.- С.53-57.

35. Внешняя и внутренняя защита антенных установок от молний. AuBerer und innerer Blitzschutz bei Antennenanlagen // DE: Elektromeister + dtsch. Elektrohandwerk 1992 - 67, No 12 - 93 g.

36. Войтович Н. И., Ершов А. В. Широкополосная симметричная вибраторная антенна. Патент на изобретение, Россия- МПК7 Н 01 Q 9/16- № 2001105333/09; заявлено 26.02.2001, опубл. 27.02.2003. Бюл. №6. Приоритет 26.02.2001 (Россия).

37. Войтович Н.И. Антенная система для установки на поясе башни. Патент на изобретение №2121738, Россия.- МПК6 Н 01 Q 3/00.- № 97103285/09; заявлено 04.03.97, опубл. 10.11.98. Бюл.№31. Приоритет 04.03.97 (Россия).

38. Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Бахтин А.Ю. УКВ антенны для телевизионного и УКВ-ЧМ вещания. Вестник связи 1999 - №12.- С. 6769.

39. Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Ершов А.В. Передающие антенны УКВ диапазона для радиовещания и связи // Доклад на МНПК «Связьпром -2004» г. Екатеринбург, 5-7 мая 2004г., Тезисы докладов.

40. Войтович Н.И., Вахтин Ю.И., Ершов А.В. Широкополосная симметричная вибраторная антенна // Доклад на 3-й МНТК «На передовых рубежах науки и инженерного творчества», г. Екатеринбург, 28-30 окт. 2004г. Тезисы докладов (в печати).

41. Войтович Н.И., Ершов А.В., Соколов А.Н. Вибраторные антенны. Учебное пособие. Ученое пособие Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2002.

42. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика / Под ред. Г.З. Айзенберга-М.: Связь, 1971.

43. Вычислительные методы в электродинамике: Под ред. Р. Митры. Пер. с англ./Под ред. Э.Л. Бурштейна- М.: Мир, 1977.

44. Гостюхин В.Л., Гринева К.И., Трусов В.Н. Вопросы проектирования активных ФАР с использованием ЭВМ / Под ред. B.JL Гостюхина М.: Радио и связь - 1983.

45. Замулин O.JI. Работа нескольких передатчиков на одну антенну в неперекрывающихся полосах частот // Радиотехника.- 1988 №6 - С. 7678.

46. Казанский JI.C. Способ расчёта проволочной антенны произвольной конфигурации с помощью обобщённой эквивалентной цепи // Радиотехника и электроника 1999- №6 - С. 705-709.

47. Казанский JI.C. Способ расчёта прямых антенн с помощью обобщённой эквивалентной цепи: провод переменного радиуса // Радиотехника и электроника.- 1998.- №2- С. 175-179.

48. Киселёв В.П., Сайко В.Г., Ильинов М.Д. и др. Широкополосные малогабаритные антенны УКВ диапазона // Зарубеж. электрон- 1990 — №21-С.54-60.

49. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике М.: Наука, 1977.

50. Корнилов М.В., Калашников Н.В., Рунов А.В. и др. Численный электродинамический анализ произвольных проволочных антенн // Радиотехника.- 1989.-№7.-С. 82-83.

51. Красильников А.Д. Двухчастотные антенны ОВЧ ЧМ вещания // Антенны.- 2003- вып. 1(68).- С.39-42.

52. Кудрявцев JI.C. Курс математического анализа. В 3 т.- 2-е изд, перераб. и доп.-М.: Высшая школа, 1988.

53. Кузнецов В.Д. Шунтовые вибраторы // Радиотехника.- 1955 №10 - С.57-65.

54. Локшин Г.К., Шур А.А., Кокорев А.В. и др. Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справочник М.: Радио и связь, 1988.

55. Марков Г.Т., Петров Б.М. Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов М.: Сов. радио, 1979.-376с.

56. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн- М.: Радио и связь, 1983.

57. Неганов В.А. Сингулярное обобщение уравнения Халлена для электрического вибратора // Физика волновых процессов и радиотехнические системы 2001.- т.4 - №2 - С.40-43.

58. Неганов В.А., Матвеев И.В. Сингулярное интегральное уравнение для расчёта тонкого вибратора // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Т. 2 1999- №2 - С. 27-33.

59. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Наука, 1989.

60. Носов Ю.Н. Антенны для телевизионного вещания в смежных частотных каналах // Электросвязь 1992 - №6 - С.20-23.

61. Носов Ю.Н. Минимизация числа излучателей слабонаправленных антенных решёток // Труды НИИР.- 1991.- С.6-11.

62. Носов Ю.Н. Увеличение числа передаваемых программ телевидения и УКВ ЧМ вещания // Труды НИИР.- 1993.- С.9-12.

63. Обзор развития теории антенн. Antenna Theory: A review / Balanis С.А. // Proc. IEEE.- 1992,- 80, Nol.-pp.7-23.

64. Овсянников B.B. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками М.: Радио и связь, 1985.

65. Патент №2151455 (Россия). Трёхдиапазонная двухполяризационная антенна. Красильников А.Д.

66. Передающие антенны нового поколения IV-V ТВ диапазонов // Электросвязь 1980 - №5 - С.33-37.

67. Пистолькорс А.А., Бахрах Л.Д., Курочкин А.П. Развитие отечественной антенной техники (к 100-летию изобретения радио) // Радиотехника.— 1995 .-№7-8.- С.26-41.

68. Радциг Ю.Ю., Сочилин А.В., Эминов С.И. Исследование методом моментов интегральных уравнений вибратора с точными и приближёнными ядрами // Радиотехника 1995 - №3 - С. 55-57.

69. Рунов A.B. О специализации интегрального уравнения тонкой проволочной антенны произвольной геометрии к некоторым частным случаям // Радиотехника и электроника. Вып. 6.- Минск: Вышейшая школа, 1976.-С. 161-167.

70. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ- М.: Высшая школа, 1988 — 432с.

71. Современное радиопередающее оборудование телевизионных и УКВ ЧМ вещательных станций. / Под ред. А.И. Лебедева-Карманова.- М.: Связьиздат, 1974.

72. Справочник по специальным функциям / Под. ред. М. Абрамовича и И. Стигана.- М.: Наука, Главная ред. Физматлит, 1979.- 832с.

73. Стрижков В.А. Математическое моделирование электродинамических процессов в проволочных антенных системах // Мат. моделир- 1989.- 1, №8.-С. 127-138.

74. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач Изд. 3-е, исправленное - М.: Наука, 1986.

75. Трусканов Д.М., Иванов А.Ф. Ненаправленные антенны с несколькими независимыми входами // Электросвязь 1985 - №5.- С.35-37.

76. Филиппов Д.В. Преобразование структуры решёток панельных излучателей, размещаемых на опорах большого сечения, с целью получения диаграммы направленности по форме близкой к круговой // Антенны.- 2002.- №1 (56).- С.32-36.

77. Цлав Л.Я. Вариационное исчисление и интегральные уравнения- М.: Наука, 1966.

78. Черно лес В.П. Широкополосные ультракоротковолновые вибраторы // Электрон, и связь.- 1992-№4.-С.79-85, 101.

79. Шередько Е.Ю. Антенна для ОВЧ ЧМ вещания и телевидения в диапазоне частот 66.108 МГц // Тр./Гос. НИИ радио.- 1988.-№3.- С. 17-22.

80. Шередько Е.Ю. Разреженные кольцевые решётки // Труды НИИР.-1994-С. 11-14.

81. Шередько Е.Ю. Формирование характеристик направленности специальной формы антеннами модульной конструкции- М.: Деп. в ВИНИТИ. 1987.-№5.

82. Широкополосные ОВЧ и УВЧ антенны. All band VHF and UHF antennas / Raviola V.//Monitor Int.- 1991.-Nol25.- Suppl.-pp.53, 55-61.

83. Эминов С.И. Теория интегрального уравнения тонкого вибратора // Радиотехника и электроника Т. 38 - 1993 - Вып. 12 - С. 2160-2168.

84. Юдин В.В. Расчёт параметров антенн, выполненных в виде замкнутых круговых периодических структур // Труды НИИР.- 1995- С. 57-61.

85. Яцкевич В.А., Каршакевич С.Ф. Устойчивость процесса сходимости численного решения в электродинамике // Изв. вузов Сер. Радиоэлектроника.- 1989.- т. XXIV.- №2.- С.66-72.155