Тулкинутказгич деворидаги сиртий токлар

 

Тулкинутказгичдаги хар бир майдонга идеал утказувчи деворлардаги сиртий токлар тузилиши мос келади. Сиртий ток зичлиги ушбу формула билан аникланади:

,                                              (1.6)

бу ерда n0 ва n01 –тулкинутказгич сиртига утказилган ички ва ташки нормаллар. Ушбу формула ва магнит майдони таркалишини куллаб, тулкинутказгич исталган тулкин тури учун сиртий ток тузилишини куриш мумкин.

Е тулкин холатида Нzк0 ва сиртий ток факат буйлама ташкил этувчисига эга булади. Н–тулкинли тулкинутказгич деворларида кундаланг ва буйлама токлар мавжуд. 8-расмда Е11, Е21, ва Н10 тулкин учун (1.6) ёрдамида курилган сиртий токларнинг таксимланиши тасвирланган. Н ва n01 йуналишларини хам 8-расмда куриш мумкин.

Сиртий токининг таксимланишини билиш катта амалий ахамиятга эга. js нинг тузилиши тулкинутказгични кузгатишда,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


турли курилмаларда алока элементи ва тиркишли антеннада нурлантирувчи элемент сифатида ишлатиладиган, тулкинутказгичнинг деворларида бажариладиган туйнук ва тиркишни хосил килишда хисобга олинади. Тиркиш сиртий токлар максимумида ва унинг чизикларига перпендикуляр жойлашганда максимал нурлайди. Тиркиш ёки туйнук зонд киритиш учун кесилган булса, у нурламайдиган булиши керак.

 

Тулкинутказгичнинг электрик мустахкамлиги

 

Тулкинутказгич буйича таркалаётган кувватнинг ошиши электр майдон кучланганлигининг купайишига олиб келади. Натижада электр ёки иссиклик тешилиши содир булиши мумкин. Агар тулкинутказгич газ билан тулдирилган булса, кучли электр майдони таъсири остида газнинг ионлашуви газ разряди пайдо булишига олиб келади. Разряд узлукли (учкун чикарувчи) хусусиятга эга. Нормал атмосфера босимида хавонинг тешилиши Ечегк30 кВГсм булган чегаравий кучланишда содир булади. Электр разряди хосил булган жойда иссикликнинг жадал ажралиши металлнинг оксидланишига олиб келади. Электр тешилишининг яна бир хавфли томони шундан иборатки, у разрядланган ораликда электронлар зичлигининг тез усиши тешилиш жойида тулкинутказгичда киска туташувга эквивалент булган холатни юзага келтиради. Бундай вазиятда энергиянинг нормал узатилиши мумкин эмас. Чунки тулкинутказгичда хосил буладиган кайтган тулкин энергияси юкорилиги туфайли нафакат нормал иш режимини бузиши, балки УЮЧ трактнинг баъзи кисмларини ишдан чикариши хам мумкин. Бундай ходисанинг сабаби тулкин-утказгичдаги иш режимининг кескин узгаришидир. Тулкин-утказгичда катта кувватларнинг узатилиши натижасида иссиклик тешилиши содир булиши мумкин, яъни диэлектрик ута кизиши натижасида уз хусусиятини йукотади. Тулкинутказгич ва бошка узатиш линияларининг электр мустахкамлигини тавсифлаш учун чегаравий ва йул куйиладиган кувват тушунчалари киритилган.                           

Чегаравий кувват Рчег деб  югурувчи тулкин режимида электр майдони кучланганлиги киймати Ечег га тенг булган кувватга айтилади. Узатиш линиясининг электр мустахкамлиги хаво босими камайганда ёки тулкин узатгич мукаммал хусусиятли диэлектрик билан тулдирилганда ортади. Масалан: махсус газлар (элегаз) билан ёки Ечег>100 кВГсм булган баъзи суюк диэлектриклар. Электр мустахкамликнинг доимийлигини таъминлаш учун йул куйиладиган (й.к) ёки ишчи кувват чегаравий кувватдан бироз кам булиши керак. Йул куйиладиган кувват микдори одатда чегаравий кувватнинг 20...30% ини ташкил этади, яъни

РН10й.к.к (0.2..0.3)Рчег

Н10 тулкинли тугри бурчакли тулкинутказгичдаги чегаравий кувват куйидаги формула билан аникланади:

,                                       (1.7)

бу ерда ТТК– тургун тулкин коэффициенти.

(1.7)-формуладан куриниб турибдики, l киймати lкрга якинлашгани сари Zсн купаяди, демак, l ошиши билан Рчег кувват камаяди. Буни тулкинутказгич ишлатиладиган  частота диапазони-ни танлашда хисобга олиш даркор. Тулкинутказгичнинг юклама билан мосланмаганлиги (ТТК>1) унинг электр мустахкамлигига салбий таъсир курсатади. Тулкинутказгичнинг кундаланг кесими улчами Рчег кийматига боглик.

 

Тулкинутказгичда таркалаётган тулкинларнинг кучсизланиши

 

Хозиргача ички кисми идеал диэлектрик билан тулдирилган ва деворлари чексиз юкори утказувчанликка эга булган тулкинутказгичдаги электромагнит тулкинлар куриб чикилаётган эди. Бу каби тулкинутказгичларда тулкинлар сунишсиз таркалади.

Реал шароитда тулкин электромагнит энергиясининг бир  кисми тулкинутказгич деворининг кизишига ва диэлектрикдаги йукотишларга сарфланади. Бунинг натижасида майдон амплитудаси таркалиш йуналиши буйлаб камаяди, яъни тулкин сунади. Майдон суниши экспоненциал конунга буйсунади.

Еm(z) кЕm(0)e-az,

a=aд+aут кучсизланиш коэффициенти. Бу ерда: aд куйидаги формула билан аникланувчи диэлектрикдаги кучсизланиш коэффициенти.

                                                       (1.8)

aут–тулкинутказгич утказувчи деворидаги кучсизланиш коэффи-циенти. Буш металл тулкинутказгичларда aд<<aут, шунинг учун a»aут га тенг.

Тугри бурчакли тулкинутказгичдаги Н10 тулкин кучсизланиш коэффициентини куйидаги формула билан аниклаш мумкин.

          ,                                  (1.9)

бу ерда Rs–сиртий каршилик. Стандарт улчамли мис тулкин-утказгич учун куйидаги якинлаштирилган формула ишлатилиши мумкин.

дБГм

9-расмда aН10ут нинг частотага богликлик графиги курса-тилган. Графикдан тулкинутказгич металл деворилардаги йуко-тишлар частотанинг камайиши ва уни fкрга якинлашиши билан кескин ортиши куринади. Бу хусусиятни парциал тулкинлар концепцияси ёрдамида тушунтириш мумкин. (2.5)-расмга мурожаат килиб fкрга якин частоталарда φ бурчак кам булиб, парциал тулкинлар аксланиши сони узатиш линиясининг баъзи булакларида катта эканлигини англаш мумкин. Реал тулкин-утказгичда тулкин энергияси металл деворнинг чегараланган утка-зувчанлиги туфайли деворга сингаётган тулкиннинг синиши кури-нишида йуколади. Ишчи частотанинг fкрга нисбатан оширилиши aутнинг кандайдир минимал кийматгача камайишига олиб келади, ундан сунг эса aут яна оша бошлайди. aутнинг f>>fкр часто-талардаги усиши металл деворидаги сиртий эффектнинг кучайиши билан тушунтирилади. Бу металл тулкинутказгичларнинг жуда юкори частоталарда, чунончи миллиметрли ва ундан киска тулкин узунлиги диапазонида ишлатилишини чегаралайди. 1см дан киска тулкинларда металл тулкинутказгичларни факат киска булаклар куринишида ишлатиш максадга мувофик.

(1.9) формуладан куриниб турибдики, aН11утнинг киймати тулкинутказгичнинг b баландлигига боглик. 9-б расмда aН11утнинг l=3 см, ак23 мм, sк57 мСмГм курсаткичли буш мис тулкинутказгич b девори улчамига богликлик графиги келтирилган. Тулкин-утказгичининг b баландлиги усиши билан aут камаяди. Буни тул-кинутказгични лойихалашда хисобга олиш лозим. aут куч-сизланиш коэффициенти микдорига тулкинутказгич деворининг ички сатхини кайта ишлаш сифати таъсир этади. Сантиметрли тулкин диапазонида Dо токнинг утказгичга сингиши микрометр улушини ташкил этади. Шунинг учун жуда синчиклаб кайта ишланганда хам тулкинутказгич ички сатхи гадир–будурлиги Dо дан катта булади (10–расм), бу эса сиртий ток босиб утадиган йулининг идеал силлик сатхдагига нисбатан ошишига олиб келади. Натижада сиртий каршилиги Rs купаяди. Деворнинг гадир–будурлигини хисобга олиш максадида kг коэффициенти кири-тилади. Одатда, сантиметрли тулкин диапазонида kгк1,1….1,5, кийматга эга. Сиртий каршиликни хисоблаш учун RsкkгГsDо формуладан фойдаланиш мумкин.

Сунишни камайтириш максадида синчиклаб тарошлашдан ташкари кумуш билан ва занглашдан саклаш учун лак билан копланади.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Тулкинутказгич кундаланг кесими

улчовларини танлаш

 

Хар кандай узатиш линиясига куйидаги талаблар куйилади: бир тулкин режимини таъминлаш; юкори электрик мустахкамлик; тулкиннинг кам суниши; кундаланг кесимнинг кичик улчамлари ва  массаси. Бу талабларнинг бажарилишига тулкинутказгич кундаланг кесим улчамларини тугри танлаш эришиш мумкин.

Н10 тулкин таркалиши шарти l<lН10кр=2а куринишга эга. (1.2)-дан, унга якин олий турли тулкин Н01 ёки Н20 эканлигини аниклашимиз мумкин. Агар l>lН01кр=2b ва l>lН20кр=а тенг-сизликлар бажарилса, олий турли Н01 ва Н20 тулкин пайдо були-шидан кутилишимиз мумкин. Бошка хамма тулкин турлари кам критик тулкин узунлигига эга. Шунинг учун курсатилган тенг-сизлик автоматик тарзда уларнинг таркалиш шарти була олмайди. Шундай килиб, агар

l/2<a<l;   b<l / 2                                        (2.0)

булса бир тулкинли узатиш шарти таъминланади.

(2.0)-шарт бажарилганда, b тор девор улчамининг камайиши Н10 тулкин таркалишига таъсир курсатмайди ва у хохлаганча кам олиниши мумкин. Бирок b девор улчамининг камайиши тулкинутказгич электр майдони кучланганлигининг сезиларли усишига олиб келади (7–расм), бу эса йул куйиладиган кувват кийматини камайтиради. Бундан ташкари b улчамнинг камайиши тулкин кучсизланишини оширади (9–расмга каранг). Одатда, bк(0,5....0,7)а муносабатда олинади. Тугри бурчакли тулкинутказгич кундаланг кесими улчовлари стандартлаштирилган. Тулкинутказгич улчамлари  тулкин узунлигига якин булгани учун у сантиметрли, баъзан миллиметрли диапазонда кулланилади.

 

Айланма кесимли тулкинутказгич

 

Айланма тулкинутказгичнинг цилиндрик координата тизими

(r, j, z) даги тасвири 11-расмда келтирилган. Айланма тулкин-утказгичдаги тулкинлар Еmn ва Hmn оркали белгиланади. Уларнинг майдони тугри бурчакли тулкинутказгичдаги тулкинларга нисбатан  кундаланг кесим улчамларига мураккаброк богликликка эга. Майдоннинг радиал богликлиги Бессель функцияси Jm(g^,r) ва унинг биринчи хосиласи J‘m(n^,r) оркали таърифланади.

бу ерда; m–тулкинутказгич айланаси буйлаб жойлашган бутун тургун тулкин сони хамда Бессел функцияси тартиби.

n–тургун тулкин майдонининг тулкинутказгич радиуси буйлаб таркалишини тавсифлайди. Hmn ва Еmn тулкин учун lкрнинг киймати 1.1-жадвалда камайиш тартибида курсатилган.

 

1.1-жадвал

Тулкин тури

Н11

Е01

Н11

Н11

Е01

Н11

Е01

Н11

Н11

Е01

lкрГR

3,143

2,613

2,06

1,64

1,64

1,5

1,223

1,182

1,178

1,138

 

Н01 ва Е11 тулкинлар бир хил lкр кийматига эга. Бу тулкинлар, шунингдек Н02 ва Е12, Н03 ва Е13 хамда бошкалар узгарган тулкинлар хисобланади. Бу дегани, айланма тулкинутказгичда икки каррали узгариш мавжуд.

Айланма тулкинузатгичда асосий тулкин Н11 тулкин хисоб-ланади. Унинг майдон тузилиши 12-а расмда тасвирланган, сиртий токлари таркалиши эса 12–б расмда келтирилган. 1.1-жадвалга биноан бир тулкинли узатиш шарти 2,613R<l<3.413R куринишга эга. Шунинг учун тулкинутказгич радиусини 0,293l<R<0.383l ораликда олиш лозим.

Н11 тулкинда ишлайдиган тулкинутказгичнинг чегаравий куввати куйидаги формула билан аникланади:

суниш коэффициенти

         Н11, Е01 ва Н01 тулкинлар учун aут нинг частотага богликлик графиги 13–расмда тасвирланган. Н11 тулкинли айланма тулкинутказгичларнинг узун фидер трактлари сифатида ишла-тилишини унинг кутбланиш бекарорлиги чегаралайди. Н11 тул-киннинг бу холати паразит ортогонал кутбланиш хосил булиши туфайли юзага келади. Майдоннинг бу ташкил этувчиси тул-кинутказгич кундаланг кесимининг эллиптиклиги, унинг тайёр-ланиш ноаниклиги, деформацияланиши ва кийшайиши сабабли пайдо булади. Аммо Н11 тулкинли киска тулкинутказгичлардан УЮЧ трактнинг кутблантиргич, фаза айлантиргич ва циркулятор каби турли курилмалари бажарилади. Е01 тулкинли укли симетрияли майдон тузилишига эга айланма тулкинутказгич булакларидан (14–а расм) айланадиган бугимли тулкинутказгичлар ясалади. Частота усиши билан суниш коэффициенти чегарасиз камаядиган укли симметрияли Н01 тулкин  катта амалий кизикиш уйготган (14-б расм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aН01уз(f) куринишдаги узига хос богликлик Н01 тулкин энергияни йукотишларсиз катта масофага узатиш имкониятига эгалиги хакида гувохлик беради. Н01 тулкинни амалиётда кулланилиши сезиларли кийинчиликлар билан боглик. У тулкин-утказгич деформациясига жуда таъсирчан, шунга биноан девор асимметрияси бошка тулкин турларининг пайдо булишига олиб келади. Бунда тулкинутказгичдаги йукотишлар частотавий боглик-лигининг аномаль хусусиятлари йукотилиши мумкин. Бундан ташкари, бошка турдаги тулкинлар йуловчи окимни ташкил этади. Бу оким эса сигнал бузилишига олиб келади.

Кераксиз тулкин турларининг пайдо булишининг олдини олиш ёки уларни кучсизлантириш учун тулкинутказгични тайёр-лаш аниклигини ошириш ва уни ишлатиш жараёнида бир жинс-лиликнинг бузилишига йул куймаслик керак. Бурилиш, кайрилиш ва бошка бир жинсли булмаган жойларда махсус фильтрловчи тулкинутказгич булакларидан фойданилади.

15-расмда Н01 тулкинли айланма тулкинутказгич деворларида сиртий ток js нинг таркалиши тасвирланган. Сиртий токлар буйлама ташкил этувчисининг йуклиги кераксиз тулкин турларини утказмайдиган тулкинутказгич яратиш учун замин  яратади. Бундай тулкинутказгич тузилиши 16-расмда курсатилган

(1–диэлектрик кобик, 2–мисли айланалар, 3–металл сим). Иккала доирали металлодиэлектрик (16–а расм) ва спиралли тулкин-утказгичда (16-б расмлар) металл кобикнинг буйлама узлук-сизлиги йуклиги хисобига хар кандай носимметрик тулкинлар учун учун йул узилган. Н01 тулкин бундай тулкинутказгичда тусиксиз таркалади, чунки унинг токлари учун тулкинутказгичнинг буйлама бутунлиги талаб этилмайди (15–расмга каранг).