Характерными особенностями радиосвязи с помощью ретранслятора, размещенного на искусственном спутнике Земли, являются:
- быстрое изменение во времени положения связного спутника относительно земной станции связи,
- изменение во времени в значительных пределах поляризационных характеристик электромагнитной волны, падающей на апертуру приемной антенны земной станции.
Эти две особенности обусловливают два требования к антенной системе земной станции. Станция должна быть оборудована антенной, которая, во-первых, должна осуществлять режим слежения за спутником, во вторых, должна обеспечить изменение поляризационных характеристик.
Практика работы по установлению радиолюбительской связи через спутник «Оскар-7» показала, что целесообразно использовать направленные антенны с системой ориентации, так как использование ненаправленных антенн, которые не нужно, естественно, снабжать системой ориентации, не обеспечивает нужного энергического потенциала на линии, что, в свою очередь, приводит к плохим качественным показателям работы линии в целом. Практика работы также показала, что, смирившись с некоторым ухудшением качества работы, можно отказаться от антенны с регулируемыми поляризационными характеристиками излучения.
Одно из конструктивных решений наземной антенны показано на рис. 6.49. Антенная система состоит из двух антенн типа «дельта», которые предназначены для работы в диапазонах 144 и 432 МГц. Эти две антенны, размещенные с двух противоположных сторон одной несущей траверсы, оказывают очень малое влияние друг на друга.
Антенны возбуждаются коаксиальным кабелем через гамма-трансформатор. Петля антенны выполнена из отрезков провода диаметром 5...8 мм. Отметим, что размеры петли не особенно критичны.
При установке антенн на несущей траверсе важно обратить внимание на то, чтобы мачта опоры проходила через центр тяжести антенной системы, что позволяет осуществить более простое конструктивное решение устройств поворота антенны в азимутальной и угломестной плоскостях (для наведения на спутник), а также поворот антенны вокруг своей оси (для изменения поляризационных характеристик).
Схема антенны, осуществляющей электрическое управление поляризационными характеристиками, приведена на рис. 6.50. Антенная система состоит из двух дипольных антенн, повернутых относительно друг друга на угол 90°. Возбуждая только одну из антенн, получаем линейно поляризованную волну одной ориентации. При возбуждении только второй антенны получаем линейно поляризованную волну, ориентированную под углом 90° к направлению поляризации волны в первой ситуации. Если возбудить обе антенны одинаковыми токами, имеющими между собой фазовый сдвиг 90°, то получим круговую поляризацию, направление вращения при этом зависит от фазового сдвига (или +90° или —90°).
Антенна возбуждается с помощью кабелей L1 и L2, волновое сопротивление которых равно 70 Ом. Вторые концы L1 и L2 подключены к зажимам B и C переключателя (реле). Эти зажимы соединены между собой кабелем L3, имеющим волновое сопротивление 70 Ом и длину λ/4. Таким образом, в точке B (или в точке C) сопротивление равно 35 Ом. Переключатель соединен с четвертьволновым отрезком кабеля, имеющего волновое сопротивление 50 Ом, который трансформирует сопротивление в точке B (или C), равное 35 Ом, в сопротивление 71,5 Ом в точке E, к которой подсоединена линия питания в виде кабеля с волновым сопротивлением 70...72 Ом. В такой системе коэффициент стоячей волны меньше, чем 1,05.
Чтобы получить сдвиг фаз между обоими полями точно 90°, нeoбxодимo точно выполнить длину секции L3 и тщательно уравнять длину секций L1 и L2. Изменение направления вращения круговой поляризации осуществляется переключением реле из положения B в положение C. Отметим, что данная схема мало пригодна для работы с одним диполем; так, в этом случае появляется значительное рассогласование (KстU > 2).
На рис. 6.51 приведена схема антенны, которая позволяет осуществить работу уже в трех режимах поляризации: вращающейся правой, вращающейся левой и линейной горизонтальной. Необходимый режим работы устанавливается с помощью переключателей Р1, Р2 и Р3. Читатель, разобравшись в работе этих двух антенн, сможет сконструировать антенную систему с четырьмя режимами поляризации: два с круговой поляризацией и два с линейной.