ЎЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ ОЛИЙ ВА ЎРТА МАХСУС ТАЪЛИМ ВАЗИРЛИГИ

ЎРТА МАХСУС КАСБ-ХУНАР ТАЪЛИМИ МАРКАЗИ

ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ

А.Ш. ШАХОБИДДИНОВ, Д.Н. ЛИКОНЦЕВ

АНТЕННА-ФИДЕР ҚУРИЛМАЛАРИ

фани бўйича маърузалар матни

Тошкент 2007

СЎЗБОШИ

Антенна техникасининг ривожи радио тараққиёти даврида тўлалигича антенна қурилмалари назариясининг ривожланиши билан узвий боғлиқ бўлган. Генрих Герцнинг электромагнит майдоннинг мавжудлигини текшириш борасидаги тажрибалари унинг электр диполи ёрдамида хосил қилиниши мумкинлиги билан тўлдирилган эди. Попов А.С. томонидан радионинг ихтиро қилинишида яратилган асосий элементлардан бири, бу қабул қилувчи антеннанинг яратилишидир. Попов А.С. томонидан антеннанинг Герц тебратгичи ва қабул қилувчи контур билан такомиллаштирилиши радиоалоқа линиясининг узатиш масофасини ошириб, алоқа сохасининг радиотелеграфия ва радиотехника йўналишига асос солди.

Антенна қурилмалари техникаси радионинг ихтиро қилинишидан бошлаб жуда мураккаб йўлни босиб ўтди. Янги диапазонарнинг ўзлаштирилиши, радиотехниканинг янги сохаларга тадбиқи эски қурилмаларни такомиллаштириш ва принципиал янги антенна техникасини яратиш талабини қўйди.

Ушбу ўқув қўлланмаси радиотехник коллежлар учун “Радиотехника асослари ва антенналар” ўқув қўлланмасининг иккинчи қисми бўлиб, у антенна-фидер қурилмалари техникаси ва назариясига бағишланган. Ўқув қўлланмаси унинг биринчи қисмининг мантиқий ва услубий давоми хисобланади.

Ўқув қўлланмаси 20 мавзудан иборат.

Биринчи мавзу антенналарнинг техник кўрсаткичларига бағишланган.

Иккинчи мавзуда фазодаги симметрик тебратгичларнинг тавсифлари келтирилган. Жумладан, тебратгич бўйлаб ток ва заряд тақсимоти, унинг йуналиш хусусиятлари ва тебратгичнинг кириш қаршилиги хақида маълумотлар ва математик ифодалар келтирилган.

Учинчи мавзу икки боғлик тебратгичларнинг нурлантириш тавсифларига бағишланган.

Кўндаланг йўналишда нурлантирувчи антенна панжаралари қўлланманинг тўртинчи мавзусида келтирилган.

Бўйлама йўналишда нурловчи антенна панжаралари хақида маълумот бешинчи мавзуда кенг ёритилган.

Олтинчи мавзу қўзғатилган ясси сиртларнинг нурлаш тавсифларига бағишланган.

Қўлланманинг еттинчи мавзусида ультра қисқа тўлқин антенналари ёритилган.

Саккизинчи ва тўқизинчи мавзулар мос равишда қисқа ва ўрта тўлқин антенналарига бағишланган.

МУНДАРИЖА

бет

СЎЗБОШИ................................................................................................................................................2

МАВЗУ 1. АНТЕННАЛАРНИНГ ЙЎНАЛГАНЛИК ВА

ҚУТБЛАНИШ ХОССАЛАРИНИ ТАВСИФЛОВЧИ ПАРАМЕТРЛАР............2

1.1. Антенналарнинг параметрлари........................................................................3

1.2. Электромагнит тўлқинларнинг нурланиши. Элементар электр

нурлатгич…………………………………………………………………………8

МАВЗУ 2. ЭРКИН ФАЗОДАГИ СИММЕТРИК ТЕБРАТГИЧЛАР................11

2.1.Тебратгич бўйлаб ток ва заряд тақсимоти....................................................11

2.2. Симметрик тебратгичнинг йуналиш хусусиятлари....................................11

2.3. Симметрик тебратгичнинг кириш қаршилиги............................................15

МАВЗУ 3. ИККИ БОҒЛИК ТЕБРАТГИЧЛАРНИНГ НУРЛАНТИРИШИ......18

3.1. Икки боглик тебратгичлардан ташкил топган тизимнинг йуналганлик хоссалари.................................................................................................................18

3.2. Боғлиқ тебратгич ташкил топган тизимининг йўналиш хусусиятлари....19

3.3 Пассив вибраторнинг киритилган қаршилигини ҳисоблаш........................21

МАВЗУ 4. КЎНДАЛАНГ НУРЛАТУВЧИ АНТЕННА ПАНЖАРАЛАРИ.....24

4.1. Қайта кўпайтирилган йўналиш диаграммаси…..........................................24

4.2. Тенг тақсимланган чизиқли панжаранинг ЙД бошқариш (ТЧАП)...........25

4.3. Кўндаланг нурланувчи синфаз, эквидистант, тенг амплитудали

антенна панжаралари............................................................................................26

МАВЗУ 5. ЎҚ БЎЙИЧА (БУЙЛАМА) НУРЛАТУВЧИ АНТЕННА ПАНЖАРАСИ.......................................................................................................28

5.1. Антенна панжарасига перпендикуляр жойлашган бир текис

чизиқли тебратгичларнинг нурлатиши...............................................................28

5.2. Югурма тўлқин қонуни асосида ўзгарувчи ўтказгичнинг нурланиши.....33

МАВЗУ 6. ҚЎЗҒАТИЛГАН СИРТЛАРНИНГ НУРЛАТИЛИШИ..................34

6.1. Идеал тўғри бурчакли текис ёйилиш............................................................34

6.2. Нурлатувчи юзасидаги йўналиш коэффициенти.........................................39

МАВЗУ 7. УЛЬТРА ҚИСҚА ТЎЛҚИН АНТЕННАЛАРИ................................39

7.1. Содда тебратгичли антенналар. тебратгичли антенналарнинг

ишчи диапазони кенгайтириш усуллари.............................................................39

7.2. Бўйлама нурлатувчи антенналар. Директорли антенна..............................41

7.3. Логопериодик антенна...................................................................................42

7.4. Спиралсимон антенналар .............................................................................43

7.5. Рупорли (карнайсимон) антенналар.............................................................45

7.6. Кўзгули антенналар. Бир кўзгули параболик антенналар.........................48

7.7. Икки кўзгули антенна....................................................................................52

МАВЗУ 8. ДЕКАМЕТРЛИ ДИАПАЗОН АНТЕННАЛАРИ.............................53

8.1. Қисқа тўлқинли антенналарнинг хоссалари. Ернинг қисқа тўлқинли антенналар йўналганлик диаграммасига таъсири.............................................53

8.2. Қисқа тўлқинли оддий антенналар..............................................................55

8.3. Синфаз горизонтал диапазонли антенна....................................................58

8.4. Ромбсимон антенналар..................................................................................60

8.5. Логопериодик антенна.....................................................................................62

МАВЗУ 9. ЎРТА, УЗУН ВА ЎТА УЗУН ТЎЛҚИН ДИАПАЗОНЛАРИ АНТЕННАЛАРИ..................................................................................................63

9.1. Антенналарнинг ўзига хос томонлари........................................................63

9.2. ЎУТ, УТ ва ЎТ диапазонларининг узатувчи антенналари...........................64

9.3. ЎУТ ва УТ диапазони узатувчи антенналари.............................................68

9.4. ЎУТ, УТ ва ЎТ диапазонларининг қабул қилувчи антенналари.............70

МАВЗУ 1. АНТЕННАЛАРНИНГ ЙЎНАЛГАНЛИК ВА ҚУТБЛАНИШ ХОССАЛАРИНИ ТАВСИФЛОВЧИ ПАРАМЕТРЛАР

1.1. Антенналарнинг параметрлари

Радиотўлқинлар тарқалиши қонунларининг катъий ифодаланган частотавий боғлиқлиги бу тўлқинларни диапазонларини поддиапазонларга бўлишни талаб қилади. Бу поддиапазонларда радиотўлқинларнинг тарқалиш шароитлари тахминан бир-хил. 1.1-жадвалда диапазонларнинг частотавий чегаралари ва уларнинг номлари келтирилган.

1.1-жадвал

Диапазонларнинг частотавий чегаралари ва уларнинг номлари

Частота	Тўлқин узунлиги	Диапазон	Тўлқинларнинг бўлиниши
3 кГц…30 кГц	100км…10км	ЎУТ (СДВ)	Мириаметрли
30 кГц…300 кГц	10 км…1 км	УТ (ДВ)	Километрли
300 кГц…3000 кГц	1 км…100 м	ЎТ (СВ)	Гектометрли
3 МГц…30 МГц	100 м…10 м	ҚТ (КВ)	Декаметрли
30 МГц…300 МГц	10 м…1 м	УҚТ (УКВ)	Метрли
300 МГц…3000 МГц	1 м…10 см	УҚТ (УКВ)	Дециметрли
3 ГГц…30 ГГц	10 см…1 см	УҚТ (УКВ)	Сантиметрли
30 ГГц…300 ГГц	1 см…1 мм	УҚТ (УКВ)	Миллиметрли
300 ГГц…3000 ГГц	1 мм…0,1 мм	УҚТ (УКВ)	Децимиллиметрли

Қуйида антенналарнинг назарий махлумотлари келтирилган.

Узатувчи антенна фойдали сигнал билан модуляцияланган юқори частотали тебранишнинг эркин тарқалувчи электромагнит тўлқинга айлантиради.

Қабул қилувчи антенна электромагнит тўлқин ушлайди ва юқори частотали тебранишга айлантиради. Антеннанинг фойдали иш коэффициенти жуда юқори бўлиши шарт

ɳ =P_Σ/P_O,

бунда P_Σ =сочилувчи қувват

P_o =берилган қувват

P_Σ= I₀² R_Σ/2,

Z_кир =U₀/I₀ = R_кир+jx_кир.

Кўпчилик холларда қабул нуқтасидаги майдон кучланганлигини ошириш учун йўналтирилган антенналардан фойдаланиш, йўналтирилмаган антенналардан фойдаланилганга қараганда иқтисодий жиҳатдан анча арзон.

Бундан ташкари йўналтирилган антенна (ёрдамида) бошқа радио станцияларга таъсир этувчи халақитларни камайтириш имконини беради ва бошқа радио станциялардан қабул қилишда халақит сатқини камайтиради.

Антеннанинг йўналиш хусусиятлари қуйидаги параметрлар билан характерланади:

1. Йўналиш диаграммаси - ЙД.

2. Йўналиш Коэффициенти – ЙК.

3. Антеннанинг кучайтириш коэффициенти-АКК.

4. Антенна бош баргчасининг кенглиги ва ён баргларининг сатҳи.

Антенна тавсифининг қайтувчанлик принципига асосан,узатиш режимида хам антенна худди қабул қилиш режими каби бўлади.

Фидер – антеннани узаткич билан боғловчи қурилма бўлиб (ёки қабул қилгич билан), у нурлатмаслиги лозим,тўлқин энергиясини минимал йўқотиш, антеннанинг қаршилиги ва узатгичнинг чиқиш қаршилиги билан мослашган бўлиши керак (қабул қилгичнинг кириш қаршилиги билан).Фидер югурма тўлқин режимига яқин бўлган режимда ишлаши керак. Антеннанинг кириш қаршилиги манба нуқтасидаги кучланишни манба нуқтасидаги ток нисбати орқали аниқланади ва кўп холларда комплекс катталик ҳисобланади

Z_кир =U₀/I₀ = R_кир+ jX_кир,

бунда R-кириш қаршилигининг актив ташкил этувчиси;

jX_кир - реактив ташкил этувчи.

Идеал холатда антеннанинг кириш қаршилиги тоза актив бўлиши ва фидернинг тўлкин қаршилигига тенг бўлиши керак. Шартли равишда антенналарни тўртта катта гурухга бўлиш мумкин:

1. Унча катта бўлмаган ўлчамдаги нурлатгичлар,

l ≤ λ ; f = 10 кГц…1 ГГц.

Масалан: Тирқишдан ясалган якка тебратгичли нурлатгичлар, микрочизиқли ва рамкали антенналар.

2. Югурма тўлкин антенналари

l< λ ≤ 10 λ; f=3 МГц…10 ГГц.

Масалан:Спираль диэлектрик,тўлкин каналли антенналар.

3. Антенна панжаралари

λ < l ≤ 100 λ; f = 3 МГц…30 ГГц.

Масалан: Синфаз горизонтал диапазонли антенна,телемарказдан узатувчи антенналар.

4. Аппертурали антенналар

λ < l ≤ 1000 λ; f = 100 МГц…100 ГГц.

Апертура - бу нурлатувчи сирт.

Масалан: Рупорли, параболик антенналар.

Шунингдек ишчи частота полосаси хам антеннанинг асосий тавсифи ҳисобланади. Ишчи частота полосасининг кенглигига кўра антенналар қуйидагиларга бўлинади.

а) торполосали Δf/f₀ < 10 %;

б) кенгполосали Δf/f₀ < 10 …50 %;

в) диапазонли K_қ = 2…5 (f_иmax/f_иmin=2…5);

г) частотага боғлик бўлмаган K_қ > 5;

бунда: Δf -ишчи частота полосаси,

f₀ - элтувчи ёки ўртача частота,

K_қ - частота бўйича қамраш коэффициенти.

Антенна ёрдамида нурлатилган электромагнит майдонни ҳисоблашда антеннани чексиз элементар нурлатгичлар ёки манбалар кўринишда қараш мумкин.

- Ўтказгичли антенна бўлган холатда ЭЭН элементар манба ҳисобланади;

- Тирқишли антенналарда ЭМН элементар манба ҳисобланади;

- Апертур антенналарда - Гюйгенс элементи элементар манба ҳисобланади (тўлқин фронтининг чексиз кичик элементлари).

Натижавий майдон кўзғатувчи токнинг амплитуда ва фазасини ҳисобга олган холда, барча элементар нурлатгич майдонларининг йиғиндисига тенг. Келтирилган нуқтадаги майдон кучланганлиги қуйидагича ифодалаш мумкин

E(θ,φ) = Af(θ,φ)* exp [ jψ(θ,φ)]

А-комплекс кўпайтирувчи бўлиб, у антеннанинг қабул нуқтасига йўналганлигига боғлиқ эмас. Кўпчилик антенналарда бу ифодага қўшимча кўпайювчи қўшиладии;

e ^jkr/r - бу тўлқин фронти сферик эканлигини кўрсатади

бунда k - тўлқин сони

k = 2π/λ;

r - антеннанинг фаза марказидан то кузатув нуқтасигача бўлган масофа. f(θ,φ) - йўналишнинг амплитуда тавсифи;

ψ (θ,φ) - йўналишнинг фаза тавсифи.

Йўналганлик тавсифи ёки йўналишнинг амплитуда тавсифи - бу формула бўлиб, майдоннинг фазавий координаталарга боғлиқлиги f(θ,φ) ни кўрсатади.

Узоқ зонада E ва H нинг бўйлама ташкил этувчилари мавжуд эмас ва уларнинг чегараси қуйидаги формулалар ёрдамида аниқланади

r_изм ≥ 2R/λ,

бу ерда R - антеннанинг максимал ўлчови.

Антенналар курсида майдоннинг кўндаланг ўлчамини эмас, балки майдон кўндаланлигининг характерини ўзгаришини ўрганиш мақсад мувофиқ.

Амалиётда кўп холларда нормаллаштирилган йўналиш тавсифидан фойдаланилади.

F(θ,φ) - меъёрланган қийматни билдиради.

F(θ,φ) =| E(θ,φ )|/ |E_max (θ₀,φ₀)|.

Амалиётда, одатда фазовий йўналганлик диаграммасидан фойдаланилмайди,балки иккита ўзаро параллел текисликдаги йўналиш диаграммаси кўрилади.

Йўналганлик диаграммаси - бу йўналиш тавсифининг график кўринишидир.

Йўналганлик диаграммаси одатда майдоний ёки тўғрибурчакли координаталар тизимида кўрсатилади.

Майдоний йўналиш диаграммаси

F^Е(θ) = sinθ

1.1-расм. Қутбий координаталар тизимида йўналганлик диаграммаси (F^E(θ) – меридионал текисликда, F^H(φ) – экваториал текисликда)

Тўғрибурчакли координаталар тизими

1.2-расм. Тўғри бурчакли координаталар тизимида йўналганлик диаграммаси

Меъёрланган йўналиш тавсифи максимал қиймати F(θ ) = 1 га тенг.

0-чи нурлатишдаги йўналиш диаграмма кенглиги деб-майдон кучланганлиги 0 гача тушган ораликдаги бурчакка айтилади.

1.3-расм. Координаталар тизимида йўналганлик диаграммасининг кенглигини аниқлаш

Ярим қувват бўйича йўналиш диаграмма кенглиги деб қувват зичлиги марта камайган оралиққа айтилади.

Ён баргчаларнинг сатҳи қуйидаги формула орқали ифодаланади

ζ_n = |E_N| /|E_max| = f (θ₁,φ₁) / f_max (θ₀,φ₀) = F (θ₁,φ₁)

Баъзи холларда ён баргчаларнинг сатҳи дБ ўлчанади ζ_N,дБ =20lgζ_N.

Йўналганлик коэффициенти деб (ЙК) - берилган йўналишдаги Пойнтинг векторининг утрача қийматини барча йўналишдаги Пойнтинг векторининг ўртача қийматлари нисбатига айтилади

D =П_ўр(θ₁,φ₁) / П_изот,

бу ерда П_изот - йўналтирилмаган нурлатгич.

Бунда антенналарга бериладиган қувват тенг ва изотроп антеннанинг ЙК 1 га тенг деб ҳисобланади

G _изот = 1.

G _изот - изотроп антеннали йўналтирилган антеннага алмаштириш учун сочилувчи қувватни неча мартага камайтириш кераклигини кўрсатади.

КК - изотроп антеннали йўналтирилган антеннага алмаштириш учун бериладиган қувватни неча мартага камайтириш кераклигини кўрсатади.

Улар фойдали иш коэффициенти билан фарқ қилади

G=Dη,

бу ерда G - кучайтириш коэффициенти

η – фойдали иш коэффициенти

D - йўналишнинг таъсир этувчи коэффициенти

Қутбланиш турлари юқори частотанинг бир даврида Е векторнинг охири хосил қилган шаклга қараб аниқланади агар тўғри чизиқ бўлса,чизиқли қутбланиш агар эллипс бўлса, эллипсли қутбланиш агар айлана бўлса, доиравий қутбланиш деб аталади.

Қутбланиш текислиги деб-тўлқиннинг тарқалиш йўналишига нисбатан электр майдоннинг вектор кучланганлиги Е нинг йўналиши орқали ўтувчи текисликка айтилади. Агар Е вектор ер сиртига нисбатан вертикал равишда тарқалса, қутбланиш вертикал деб аталади. Агар Е вектор ер сиртига нисбатан горизантал равишда тарқалса, қутбланиш горизонтал деб аталади. Антеннанинг таъсир этувчи узунлиги (l_т) деб, бутун антенна бўйлаб ток тақсимоти бир хил бўлган ва қабул нуқтасида хам худди шундай майдон сатҳини ҳосил қилувчи антенна узунлигига айтилади.

Антенналарнинг ишлаш принципларини ўрганишдан олдин, оддий тебрантирувчи тизим ёрдамида электромагнит тўлқинларнинг хосил қилиниш жараёнинин кўриб чиқиш лозим. Бунда, электромагнит тўлқиннинг ўз хоссалари бўйича материянинг алохида кўриниши сифатида намоён бўлишини унутмаслик лозим. Оддий қилиб айтганда, электромагнит майдон модда кабихоссаларга эга бўлиб, массаси, тезлиги ва миқдори билан тавсифланади. Шунга кўра, электромагнит майдонни иш бажариш қобилиятига эга дейиш мумкин. Буни электромагнит тўлқинлар ёрдамида ахборот узатилиши билан ифодаласа бўлади. Бундай тўлқинлар оддий тебрантирувчи тизим, яъни Герц диполи, ёки элементар электр нурлатгич ёрдамида кўриб чиқилиши мумкин. Қуйида шу хақдап бироз маълумот ергач, антенналарнинг турлари ва уларнинг ишлаш принциплари тўғрисида тўхталиб ўтамиз.

1.2. Элементар электр тебратгич

Элементар электр тебратгич деб – бутун узунлиги бўйлаб доимий амплитуда ва фазага эга бўлган ва ўлчамлари ишчи тўлқин узунлигидан анча кичик бўлган сим бўлагига айтилади.

Бу тебратгич, нурлатувчи тизимларни тахлил қилишда катта қулайликлар яратадиган идеаллаштирилган тизим ҳисобланади. Идеаллаштирилган дейилишига сабаб эса, бутун узунлиги бўйича ўзгармас тўлқин амплитудаси ва фазасига эга бўлган тебратгични яратиш мумкин бўлмаганлигидир.

Элементар электр тебратгични ўрганиш, антеннанинг тўлқин нурлатиш жараёнини тушуниш учун жудда хам мухим. Ток оқаётган ҳар қандай ўтказгични элементар электр тебратгичлардан ташкил топган нурлантирувчи тизим деб хисоблаш мумкин. Бунда, токлар орқали хосил қилинадиган майдони аниқлашда суперпозиция усулларидан фойдаланиш, яъни антеннани элементар тебратгичларнинг йиғиндиси сифатида кўриб чиқиш мумкин.

1.3-расм. Герц диполи ёрдамида электромагнит тўлқинларнинг хосил қилиниши

параметрлари билан тавсифланувчи, чексиз бир жинсли изотроп ўтказмас мухитда жойлашган элементар электр тебратгичнинг майдонини тахлил қиламиз. Тебратгичдаги токни маълум қонун бўйича ўзгарувчи четки ток деб хисоблаймиз. Тебратгичлар томонидан хосил қилинувчи майдон комплекс амплитудалар усули билан кўриб чиқилаётгани сабабли I_чет токининг ўрнига комплекс катталик киргизамиз.

Шундай қилиб, масалан берилган ток тақсимланиш майдонини топишга айланади. Биринчи вектор потенциали ни топамиз. Бунинг учун сферик координаталар тизими (r, φ, θ) дан фойдаланамиз. Унинг қутб ўқи (о х z) тебратгичнинг ўқи билан мос келади, координаталар боши эса унинг марказида туради.

бунда

вектори вектори потенциали билан нисбати билан боғланган.

векторини формуласи орқали топиш мумкин, аммо магнит майдон кучланганлигини топиб векторини Максвеллнинг биринчи тенгламасидан топиш осонроқ

.

ЭЭТ майдони тузилишининг тахлили. Тебратгичнинг ЭММ тузилишини тахлил қилишда унинг атрофидаги фазо 3 зонага бўлинади

1) узоқ ёки тўлқинли зона (kr»1);

2) яқин зона (kr«1);

3) оралиқ зона (kr ≈ 1).

1.4-расм. Элементар тебратгичнинг майдон ташкил этувчиларини аниқлаш

Узоқ зона кўрсатиб ўтилганидек 2πr » λ шарти билан характерланади. Формулаларни солиштиришдан ифодаларида k=2π/λ ва эканлигини ҳисобга олган холда қуйидагига эга бўламиз

Шундай қилиб, узоқ зонада электр майдон кучланганлиги фақат ташкил этувчисига, магнит майдон кучланганлиги эса ташкил этувчисига ва ва векторлари бир хил фазага эга. Майдон векторлари фазаси вибраторнинг марказидан улар хисобланадиган нуқтагача бўлган r масофа билан аниқланади. Тенг фазалар юзалари маркази координаталар бошида жойлашган концентрик сфераларни хосил қилади. Тенг фазалар юзаларидан ҳоҳлаган биттасини танлаб оламиз ва вақт ўтиши билан унга нима бўлишини кузатиб турамиз. Майдон фазаси r₀ координатали нуқтада t₀ вақт лахзасида га тенг. t₁=t₀+ лахзада ҳудди ўша r₀ нуқтада у φ₀ дан ўзгача бўлади. r₁=r₀+ координатали нуқтада t₁ лахзада фаза учун математик ифодани ёзиб, шу ифодани φ₀ га қайта тенглаштириб га эга бўламиз. Шунга мувофиқ, да тенг фазалар юзаси оралиққа силжийди, t₁ лахзада эса r+ радиусга эга сферани ифодалайди. Тенг фазалар юзасининг силжиш тезлиги

.

Шундай қилиб, элементар электр тебратгич узоқ зонада сферасимон тўлқин тарқатувчи хисобланади. Тўлқиннинг харакатланиш тезлиги шу мухитдаги ёруғлик тезлигига тенг. Майдон ташкил этувчиларининг нисбатлари доимий катталикка тенг

.

Бу нисбат қаршилик ўлчамлигига эга ва муҳитнинг тўлқинли қаршилиги деб аталади. Вакуум ҳолатида муҳитнинг тўлқинли қаршилиги Ом га тенг.

Яқин зона. Яқин зонада 2πr « λ. Аммо тебратгич майдони учун хисоб формулалари r » l тахминдан келиб чиққан холда ёзилган. Шунинг учун хам яқин зона l « r « λ / 2 π тенгсизликлар билан ҳарактерланади.

Яқин зона учун майдон қуйидаги ташкил этувчиларга эга

векторининг оний қийматларига ўтиб, қуйидагиларга эга бўламиз

Яқин зонадаги тебратгичнинг электр майдони тахлилига ўтамиз. Тебратгичдаги токнинг ўзгариши унинг охирларидаги зарядлар катталикларининг ўзгаришига олиб келади. Яқин зонада тебратгич майдони қуйидаги ташкил этувчилар орқалигина аниқланади

Яқин зонадаги ташкил этувчиларни тахлилидан келиб чиққан холда шуни айтишм мумкинки, бу ерда майдон кўпроқ реактив характерга эга, яъни, тебратгичга боғлиқ бўлган, нурланмайдиган энергия катта қийматга эришади.

Оралиқ зона яқин зонадан узоқ зонага ўтиш зонаси ҳисобланади. Шунга мувофиқ, оралиқ зонада тўлқин тарқалишини тахлил қилишда, юқоридаги ташкил этувчиларнинг хар бирини хисобга олишимиз лозим. Бу холатда нурланиш майдони ва реактив (тебратгичда қолиб кетадиган) майдон бир хил тартибга (даражага) эга бўлади.

МАВЗУ 2. ЭРКИН ФАЗОДАГИ СИММЕТРИК ТЕБРАТГИЧЛАР.

2.1.Тебратгич бўйлаб ток ва заряд тақсимоти

Симметрик тебратгич 2 та ўтказгичдан иборат бўлиб, уларнинг бир учи манба орқали энергия билан таъминланади.

Симметрик тебратгич инженерлик назарияси симметрик нурлатгич ва 2 та симли йўкотишсиз линиянинг ёпик учларининг ички аналогиясига асосланади.

Икки ўтказгичли (симли) линия электромагнит тўлқинларни нормаллаштириш учун хизмат қилади ва амалий жиҳатдан умуман нурлатмайдиган тизим ҳисобланади. Бундай ўтказгичда ток қонуният асосида тарқалади

I_z =I_n*sink(l-|z|),

бунда: I - симметрик тебратгичда оқиб ўтаётган токи;

I_n -амплитуда токи (комплекс катталик);

l - тебратгичнинг 1 та елкасининг узунлиг;

z - тебратгич учидан ток манбаигача булган масоф;

k =2 π /λ –тўлқин сон;

λ – тебратгичдаги тўлқин ўтказгичнинг узунлиги.

Агар 2 ўтказгичли симни симметрик тебратгичга айлантирсак, ундаги ток бир томонга қараб оқади. СТ учларидаги ўтказувчанлик токи 0 гача камаяди ва силжиш токига ўтади. Тебратгич нурлатишни бошлайди ва нурлатишда йўқотишлар вужудга келади, яъни, йўқотишсиз 2 та ўтказгичли линия билан симметрик тебратгич орасидаги аналогияни тўлдириш мумкин. Симметрик тебратгичдаги кучланиш ундаги тока нисбатан 90° фарқ қилади.

Симметрик тебратгични ўрганишга бўлган қизиқиш ниҳоятда катта бўлиб, бунга сабаб биринчидан бу тебратгичдан мустақил антенна сифатида фойдаланиш мумкин, иккинчидан эса, у бир қатор мураккаб антенналарнинг таркибий қисми ҳисобланади. Қисқа тўқинда ишловчи радиоалоқанинг пайдо бўлиши ва тараққиёти билан СТ лардан 20-йилнинг биринчи ярим давридан бошлаб фойдаланила бошланди. Ҳозирги даврга келиб СТ дан мустақил антенна сифатида қисқа, метрли ва дециметрли тўлқинларда фойдаланилмоқда. Айнан шу диапазонларда бир нечта СТлардан таркиб топган мураккаб антенналар ҳам қўлланилади.

2.1-расм. Симметрик тебратгич

2.2-расм. Икки ўтказгичли линиядан симметрик тебратгич ҳосил қилиш

Антенналар назарияси курсида антенна елкасининг узунлиги l ни тўлқин узунлигига нисбати l/λ ни қараш қабул қилинган.

Тебратгич елкасининг электр узунлиги эса

kl = 2πl/λ;

l/λ=0,25 га тенг бўлган тебратгич ярим тўлқинли деб номланади, l/λ=0,5 да эса тўлқинли тебратгич дейилади.

Симметрик тебратгични ўрганишга бўлган қизиқиш ниҳоятда катта бўлиб, бунда сабаб биринчидан бу тебратгичдан хосил қилинадиган антенналарни тизим сифатида кўриб чиқиш мумкинлиги ва хисоблашда назарий маълумотларни солиштиришдир.

2.2. Симметрик тебратгичнинг йўналиш хусусиятлари

Хаёлан симметрик тебратгич чексиз кўп бўлган элементларга dz бўламиз. Хар бир элементининг узунлиги чексиз кичик бўлгани учун бу ораликда токнинг фазаси хам, амплитудаси хам ўзгармасдир. Шундай қилиб симметрик тебратгични бошдан-оёқ чексиз элементар электр тебратгичларнинг dz йиғиндиси деб қараш мумкин.

бунда: I_z - элементдаги ток амплитудаси бўлиб, тебратгич Z масофада жойлашган,

r ₁ - биринчи элементдан кузатув нуқтасигача М бўлган масофа,

r ₂ -иккичинчи элемендан М гача бўлган масофа,

υ – тебратгич ўқлари орасидаги ва кузатув нуқтасига бўлган йўналиш орасидаги бурчак,

M - кузатув нуқтаси.

Кузатув нуктаси М узок зонада жойлашганлиги сабабли r₁, r₀ ва r₂ ларни ўзаро паралел деб қараш мумкин. Агар 1 ва 2 нуқталарда жойлашган элементар нурлатгичларни қарайдиган бўлсак, бу нурлатгичларнинг майдони қуйидагига тенг бўлади

dE=dE₁+dE₂ = j (60 π I_zd_z/ λ)·sinυ [exp(jkr₁)/r₁+exp(-jkr₂)/r₂)].

Натижавий майдон кучланганлиги фазодаги фазо силжиши ва манбадаги фазо силжишларини ҳисобга олган ҳолда,антеннанинг бутун узунлиги интеграллаш ёрдамида ифодаланади. Фазодаги фаза силжиши тўлқин сонини k нурлатгичлар орасидаги юриш фарқига кўпайтириш орқали ифодаланади

k*Δr,

Δr = x cosΔ,

бу ерда Δr - юриш фарқи.

Интеграллаш натижасида ҳосил бўлган ифода

E=j[60 I₀/(r₀ sin kl)]* cos [(kl cosυ) –coskl)/sinυ]*e^-jkr0.

Бу формуладаги йўналиш характерига эга бўлган ифода

f (υ) = [cos (kl cosυ) –cos kl ]/ sin υ.

Бу ифода анализи қуйидагиларни кўрсатади:

1. Майдон кучланганлиги азимутал бурчакга боғлиқ эмас, яъни симметрик тебратгичда H вектор йўналиш хусусиятига эга эмас.

2. Тебратгич l/λ ихтиёрий қийматларида ўз ўқи бўйлаб нурлатмайди.

3.Тебранишнинг йўналиш хусусиятлари тебрагич елкасининг узунлигини тўлқин узунлигига нисбати орқали ифодаланади.

Агар қабул нуқтасини экватореал текисликда белгилаб, l/λ муносабатини ошириб борсак l/λ = 0,5 га етгунча бош баргчалар аста секинлик билан сиқилиб боради.

Агар l/λ да 0,5 дан ошса, ён баргчалар вужудга келади. Уларни қарама-қарши соҳадаги (участкадаги) токлар вужудга келтиради.

l/λ = 0,625 бўлганда симметрик тебраткич максимал йўналиш таъсир коэффициентига эришади (бунда йўналиш диаграммаси ингичка бўлади, ён баргчалар сатҳи жуда кичик бўлади).

l/λ>0,7 дан бошлаб асосий баргчалар кичрайиб, ён баргчалар ўсиб боради

l/λ=1 бўлганда асосий баргчалар йўколади. Бунга сабаб, берилган йўналишдаги элементар нурлатгич билан нурлатиладиган натижавий майдоннинг фаза силжиши, шу тебратгичларни қўзғатувчи фазовий фаза силжиши ва токларнинг фаза силжиши билан ифодаланади.

l/λ > 0,5 бўлганда қарама-қарши фазовий ток участкалари ҳосил бўлиб, l/λ муносабати ошган сари ортиб боради.

Шу сабабли ушбу холатда асосий йўналишдаги фазовий фаза силжиши «0» га тенг бўлса ҳам, тебратгичнинг алоҳида элементлари нурлатадиган майдон носинфаз тарзда устма-уст тушади, яьни геометрик l/λ=1

(ёки l/λ = n, n = 1,2…)бўлганда асосий йўналишда нурланиш йўқолади,чунки тебратгичнинг қарама-қарши фазалари бир ҳил узунликка эга бўлади.

2.3. Симметрик тебратгичнинг кириш қаршилиги

Симметрик тебратгичда йўқотишлар мавжуд. Улар нурлатиш ва ўтказгичларни қиздириш ҳисобига вужудга келади. Бу йўкотишлар нурлатиш қаршилиги ва йўқотишларнинг актив қаршилигидан иборат. Кўпчилик ҳолларда антенна атрофида реактив қувватга эга бўлган эектро магнит майдон мавжуд бўлади. Бу реактив қувват асосан кириш қаршилигини реактив ташкил этувчиси билан мос келади. Симметрик тебратгич ўтказгичларидаги йўкотишлар унга катта бўлмаганлиги сабабли R_кир≈R_Σ0 деб қараш мумкин.

Бунда R_Σ0 - манба нуқталаридаги антеннанинг нурлатиш қаршилиги (актив).

R_Σn - учун график ва жадвал мавжуд.

R_Σn - нурланиш (сочилиш) қаршилик (максимал токда)

R_Σ0= R_Σn / sin²kl

Z_кир=U₀/I₀=R_кир + jX_кир

l/λ>0,5 бўлганда Z_кир=¥ бўлади. Бу амалга ошмайдиган холат.

Ток тармоқлари (min) манба нуқталаридан 0,1l/λ ва ундан кичик бўлган масофада жойлашган ҳолатларда токни гиперболик синус қонун асосида тарқатишни қўллаш лозим

I_z=I_n sinγ(l-|z|),

бунда γ = α + jβ – тарқалиш коэффициенти, 1/м;

α – (суниш) кучсизланиш коэффициентлари;

β – фаза коэффициентлари;

Тебратгичлар 2 турга бўлинади :

1) қисқа тебратгичлар - l/λ<0,35…0,4 ва 0,65 < l/λ< 0,85…0,9, яъни ток тармоғи тебратгич манбасидан 0,1…0,15 l/λ масофадан яқин жойлашмаслиги керак, бу токнинг синусоидал тарқалиш қонунига мувофиқ;

2) узун тебратгичлар учун 0,35<l/λ<0,65 бўлиб, унда ток гиперболик синус қонунига асосан таркалади. Қисқа тебратгичлар учун кириш қаршилиги

Z_кир=R_Σn/sin²kl-jW_Actgkl.

Узун тебратгичлар учун кириш қаршилиги

Z_кир=W_A α/βsh2α l+ sin2β l/ ch 2αl-cos2βl.

Бунда: W_A- симметрик тебратгич тўлқин қаршилиги;

α - сўниш коэффициенти;

l - тебратгич елкасининг узунлиги.

W_A=120(ln l/a-1).

Тебратгичнинг тўлқин қаршилиги қанча кам бўлса (тебрат қанча қалин бўлса), фаза тезлиги ҳам шунча кам бўлади. Юқоридаги формуладан кўриниб турибдики,тебратгич кириш қаршилигининг актив ва реактив ташкил этувчилари факат тебратгич узунлигига эмас,унинг диаметрига ҳам боглик. Кириш қаршилиги Z_кир нинг β = k бўлган холат учун боғлиқлик графиги келтирилган. (Тебратгичдаги фаза тезлиги ёруғ тезлигига тенг) .

2.3-расм. R_кир ни l/λ боғлиқлик графиги

2.4-расм. Х_кир ни l/λ боғлиқлик графиги

Аслида тебратгичдаги фаза тезлиги ёруғлик тезлигидан бир қанча кам бўлиб, у кириш қаршилигининг эгри чизиғи l/λ кам қийматлари томонига силжийди. Тебратгич қанча қалин бўлса, силжиш шунча катта бўлади. Шу сабабли l/λ=0,25 бўлганда симметрик тебратгичнинг кириш қаршилиги

Z_кир = 73,1+j42,5 Ом.

Тебратгични факат актив қаршиликка эга бўлиши учун узунлигини Δl га қисқартириш керак

Δl/ λ = - 0,225/(ln l/a).

Тебратгични резонанс холатига созлайдиган энг катта узунлиги-симметрик тебратгичнинг хусусий узунлиги деб аталади

l=4 λ.

Жуда қалин бўлган тебратгичнинг тўлқин қаршилиги кичик бўлиб,кириш қаршилигига l/λ муносабатининг ўзгариши кам таьсир кўрсатади .

Бундан кўриниб турибдики, тўлқин узунлиги ўзгариши билан симметрик тебратгич кириш қаршилига деярли ўзгармайди, яъни симметрик тебратгич кенг частота диапазонида ишлаш мумкин. Бунга мисол сифатида Надененкo тебратгичини келтириш мумкин.

2.5-расм. Надененко тебратгичи

Ихтиёрий тебратгичли антеннанинг йўналиш таьсир коэффициентини қуйидаги формула ёрдамида ҳисоблаш мумкин

D=120/R_Σn*f²_max(θ,φ).

МАВЗУ 3. ИККИ БОҒЛИК ТЕБРАТГИЧЛАРНИНГ НУРЛАНТИРИШИ.

3.1. Икки боглик тебратгичлардан ташкил тоган тизимнинг йуналганлик хоссалари

Боғлиқ тебратгичлар (БТ) ЭЮК киритиш усули ёрдамида амалга оширилади. Бу ғоя 1922 йилда Ражинский ва Бриллюэн томонидан бир-бирига боғлиқ бўлмаган ҳолатда тарғиб қилган. Турлича жойлаштирилган иккита тебратгичлар бўлсин:

3.1-расм. Боғлиқ тебратгичларнинг нурланиш майдонининг ифодаланиши

Иккинчи тебратгич таьсирида 1-тебратгичнинг сиртида электр майдон кучланганлигининг тангенсиал (уринмавий) ташкил этувчилари ҳосил бўлади, у эса ўз навбатида 1- тебратгичда ЭЮК ни ҳосил қилади. Лекин бунинг натижасида чегаравий шартлар бузилади. Чунки электр майдон кучланганлигининг тангисал ташкил этувчилари идеал ўтказгич сиртида «0»га тенг бўлиши керак. Шу сабабли чегаравий шартлар бажарилиши учун биринчи тебратгичнинг сиртида тангенсиал ташкил этувчилар ҳосил қилиш учун сарфлайди, фақат уларнинг ишораси 2чи тебратгичга нисбатан қарама-қарши бўлиши керак. Яъни тебратгичнинг энергияси қайта тақсимланади ва тебратгиянинг нурлатиш каршилиги хам узгаради.

Тебратгичнинг хусусий қаршиликлари қуйидагига тенг:

Z_Σ1=Z_Σ11+Z_Σ12,

Z_Σ2=Z_Σ22+Z_Σ21.

Бунда Z_Σ11 ва Z_Σ22 - эркин фазодаги антеннанинг хусусий нурлатиш қаршилиги;

Z_Σ12 ва Z_Σ21 - ҳосил қилинган қаршилик.

Z_Σ12кир=R_Σ12кир+jX_12кир,

R_Σ12кир - иккинчи тебратгич таьсирида биринчи тебратгичдан сочилган

қувватни ифодалайди. Катталикнинг ишораси «+»ва «-» бўлиши мумкин.

X_{Σ12кирит} иккинчи тебратгич таъсирида биринчи тебратгичга боғлиқ

бўлган қувват. Катталикни ишораси «+» ва «-» бўлиши мумкин.

Умумий ҳолатда ҳосил қилинган қаршиликларни ҳисоблаш анча қийинчилик туғдиради, киритилган қаршиликни ҳисоблашда (тебратгичнинг параллел жойлашуви енгиллик яратади) амплитуда ва фазалари бир хил бўлган, бир хил узунликдаги параллел жойлашган тебратгичдан фойдаланиш анча енгил. Бундай хусусий ҳолатдаги келтирилган қаршиликни ўзаро мос деб аталади. Мос қаршиликлар фақат геометрик параметрларга боғлиқ;

d/λ, H/λ, l/λ.

Мос қаршиликлар учун график ва жадваллар мавжуд.

Қачонки R₁₂ манфий бўлса, у ҳолда 2-чи тебратгич таъсирида 1-чи тебратгичда сочилувчи қувват камаяди.

3.2. Боғлиқ тебратгич ташкил топган тизимининг йўналиш

хусусиятлари

1-чи тебратгичдаги ток 2-чи тебратгичдаги ток фазасидан 90⁰ олдинга ўтиб кетади. 1 чи тебратгичдан нурлатилган тўлқин λ/4 масофани босиб ўтгандан сўнг фаза бўйича 90⁰ ортда қолади ва 2 чи тебратгич майдони билан синфаз тарзида устма-уст тушади. 2 чи тебратгичдан 1 чи тебратгичга томон майдон қарама-қарши фаза билан устма-уст тушади. Яьни бундай тизим бир томонлама нурлатишга эга бўлади. Манбада фаза силжишини ҳосил қилиш учун турли узунликдаги фидерлардан фойдаланиш мумкин.

Агар фидер узунлиги:

1) бир тўлқин узунлигига фарқ қилишини таъминлаш – синфазликни таъминлайди,

2) (l/λ=0,5) ярим тўлқин узунлигига фарқ қилса қарама-қарши фаза билан таъминланади (φ=180⁰),

3) (l/λ=0,25) чорак тўлқин узунлигига фарқ қилса фаза бўйича 90⁰ силжитиш керак.

2 та боғлиқ тебратгичларининг йўналиш тавсифи учун келтириб чиқарилган формуладан ўзаро параллел ва бир-биридан d-масофа узоқликда жойлашган 1- ва 2-тебратгичлар учун ифодани ҳосил қиламиз.

3.2-расм. Боғлиқ тебратгичларнинг майдонини аниқлаш

I₂/I₁=q*exp(iφ),

бунда q=I₂/I₁- ток модулларининг нисбийлиги,

Ė₂=E₁q*exp(-ikdcosθ),

Ψ – I₂ ток фазасининг I₁ ток фазасига нисбатан силжиши,

Ė = Ė₁+ Ė₂= Ė₁[1+qexpi(ψ-kdcosθ)],

|E| = 60I₁/(rsinkl)*[cos(klsinθ)-coskl/cosθ]*f_c(θ),

f_c(Ө)= ,

бунда: E₁ - 1-чи тебратгич ҳосил қилган майдон кучланганлиги,

Е₂ - 2-чи тебратгич ҳосил қилган майдон кучланганлиги.

Тебратгичнинг майдонини XOZ меридионал текисликда кўриб чиқамиз. Тебратгичлар орасидаги масофа d кузатув нуқтасигача бўлган масофага нисбатан жуда кичик бўлганлиги сабабли, М нуқтага ўзаро параллел йўналган деб ҳисоблаш мумкин. 1-чи тебратгич марказидан x₂ га перпендикуляр чизиқ йўналтириб, тебратгич билан кузатув нуқтаси орасидаги масофа фарқи ни аниқлаймиз. Бунда θ – тебратгич ўқига нисбатан ўтказилган нормал ва кузатув нуқтасининг йўналиши орасидаги бурчак.

1-чи тебратгич кузатув натижасида ҳосил қилган майдон кучли Е₁ деб белгилаймиз. Иккинчи тебратгич М қабул нуқтасида ҳосил қилган майдон кучланганлиги биринчи тебратгичнинг майдон кучланганлиги орқали ифодалаймиз ва қабул нуқтасида иккинчи тебратгичнинг фазасини нолга тенг деб ҳисоблаймиз

,

бунда kdcosθ –фазодаги фаза силжиши.

Иккала тебратгич ҳосил қилган майдон кучланганлигини аниқлаймиз

Одатда, йўналиш тавсифининг катталиги аҳамият касб этади

Е текисликда

f^E(θ)=cos(kl*sinθ)-coskl/cosθ*,

H текисликда

f ^H(θ) = ,

q- амплитуда нисбатининг модули.

2 та боғлиқ тебратгичлар тизимининг йўналиш характерискаси эркин фазодаги симметрик тебратгич ушбу тизимига кўпайтмаси билан ҳосил қилинади.

Экваториал текисликда (Н текислик) йўналиш диаграммаси қуйидаги кўринишга эга:

3.2-расм. Боғлиқ тебратгичларнинг йўналиш диагараммаси

d/λ > 0,5 бўлганда йўналиш диаграммаси кўп баргчали характерга эга бўлади. Бизни биринчи навбатда бир тарафлама йўналиши қизиқтиради.

Амалиётда пассив директор ва рефлекторлардан фойданилади.(улар манбага уланмайди). Улар актив тебратгич майдонлари ёрдамида озиқланади. Бундай ҳолларда рефлекторнинг ўлчами резонанс узунликдан бир оз узунроқ қилиб ясалади. (λ/2 катта), унинг кириш қаршилиги эса индуктив характерга эга бўлиши керак. Пассив директор эса резонанс узунликдан бир оз қисқарок қилиб ясаш керак ( λ/2 қисқа), унинг қаршилиги эса сиғим характерга эга бўлиши керак. Антеннанинг йўналиш хусусиятлари шунингдек ҳимоя таьсирининг коэффициенти ёрдамида ҳам ифодаланиши мумкин

К₃ = E(θ = 0⁰)/E(θ = 180⁰) = f(θ = 0⁰)/f(θ = 180⁰).

Пассив рефлектор бўлган ҳолатларда q ва φ катталикдан ўзаро боғлиқ бўлади. Шу сабабли бу ҳолатда ХТК 10…20 мартадан ошмайди. Пассив рефлекторда хар доим орқа баргчаси кичик бўлади.

3.3. Пассив тебратгичнинг киритилган қаршилигини

ҳисоблаш

Пассив тебратгичлардан кенг йўналишли нурланиш ҳосил қилишимизда рефлектор ёки директор сифатида фойдаланилади. Тебратгич рефлектор ёки директор вазифасини бажариши учун актив тебратгичга нисбатан маълум қийматдаги токка ва фазага эга бўлиши керак (идеал ҳолатда тебратгичлар орасидаги масофа га тенг бўлганда ва шарт бажарилиши керак), q ва Х нинг қийматлари пассив тебратгичнинг актив ва реактив қаршиликларининг пассив тебратгичнинг реактив қаршилигини ўзгартириш ёрдамида бошқариш мумкин.

3.3. Боғлиқ тебратгичларнинг эквивалент схемаси

θ ва φ қийматларини ҳисоблаймиз. Бири пассив тебратгич бўлган ва мослашув қаршилиги Х_no уланган 2 та боғлиқ симметрик тебратгични эквивалент схема билан алмаштирамиз. Бу тизим учун Кирхгоф тенгламаси қуйидаги кўринишда бўлади

U_n1 = I_n1Z_Σ11+ I_n2Z₁₂,

0=I_n2Z_Σ22+I_n1Z₁₂+jI_n2X_n,

бунда,

Z₁₂ - тебратгичларнинг боғлиқ қаршилиги,

Х_n – созловчи реактив қаршилик,

I₄ – актив тебратгичдаги ток,

Z_Σ11, Z_E22 – хусусий қаршилик,

Z_Σ12 – ўзаро қаршилик.

I_2n= - I_n1Z₁₂/Z_Σ22+jx₁₂ бошида I_n2/I_n1= q exp(jψ) га тенг эди, шунинг учун

q exp (jψ) = ,

X_н=Х_н0*sin²kl,

X_н=Х_н0*sh²(α+jk)l,

α =R_Σ1/W_A=R_Σn/l*W_A(1- sin2kl/2kl),

q*e^jx=Z₁₂/Z_Σ22+jx₁₂,

q=,

бу ерда токлар модулларининг нисбати

ψ = π + arctgX₁₂/R₁₂-arctg((X_Σ22+X_н)/R_Σ22).

Якка тебратгич йўналтирилмаган ёки кучсиз йўналтирилган нурлатишлар ҳосил қилишда қўлланилади.

D= 120/R_Σn(1- coskl)²,

ЭЭН учун D = 1,5 l/λ=0,25.

Йўналтирилган нурлатиш керак бўлган жойларда эса икки ва ундан ортиқ симметрик тебратгичдан ҳоли бўлган тизимлардан фойдаланилади.

Тор йўналиш диаграммасини ҳосил қилиш усуллари

Нурлатгич хосил қилган қабул нуқтасидаги майдон кучланганлиги қуйидаги формула ёрдамида ифодалаш мумкин

Е = А,

А - пропорционаллик коэффициенти;

P_Σ - сочилувчи қувват;

R_Σ - нурланиш қаршилиги;

I₀ = .

Кўпчилик ҳолатларда антенналар тор йўналиш диаграммасига ва катта ЙК эга бўлиши талаб этилади. Бундай натижага эришиш учун берилган йўналишда майдон векторлари ўзаро фаза бўйича мос тушадиган бир нечта тебратгичлардан фойдаланиш керак.

Симметрик тебратгичга бутунлай нурланиб кетувчи Р_Е қувват узатилади. Бунда бош йўналишда қуйидаги майдон кучланганлиги ҳосил қилинади.

Бу тебратгич яна худди шундай тебратгич жойлаштирамиз ва ҳар бир тебратгич учун қувват узатамиз.

Тор ЙД ҳосил қилиш усуллари;

а) КИ антенна панжараси;

б) бўйлама турлари;

Агар биринчи тебратгич кириш қаршилиги 2-тебратгич таъсирида ўзгармаса, у ҳолда тебратгич бўйлаб оқувчи токлар га тенг.

Ҳолбуки, ҳар бир тебратгичдаги ток мартага камайса, у ҳолда майдон кучланганлиги ҳам шунча марта камаяди. Яъни: . Ҳар бир тебратгичдан қабул нуқтасигача бўлган масофа бир хил бўлгани учун бу, нуқтадан уларнинг майдони синфаз бўлиб қуйидагига тенг Е_нат =Е₁+Е₂=2Е/√2= √2Е.

Тебратгич билан қабул нуқтаси М гача бўлган масофа бир хил бўлгани учун, майдонлар бир хил фаза билан устма-уст тушади (синфаз).

1) Агар биз 2 та тебратгич олсак, майдон кучланганлиги √2 марта ортади. (Агар n та тебратгич олсак,майдон кучланганлиги √n марта ортади. Бунда киритилган қаршилик инобатга олинмайди);

2) Бир бири билан кетма - кет зичликда жойлаштирилган антенналар ҳам мавжуд. Уларнинг бундай жойлашувига сабаб, фазодаги фаза силжиши максимал қабул йўналишдаги манба фазасининг силжиши билан компенцацияланиши лозим.

МАВЗУ 4. КЎНДАЛАНГ НУРЛАТУВЧИ АНТЕННА ПАНЖАРАЛАРИ

Ҳар бир кетма-кетликдаги тебратгичнинг фазаси φ га ортда қолаётган бўлсин. У ҳолда қушни тебратгичлар орасидаги натижавий фаза силжиши қуйидагига тенг бўлади

Δr=dl*sinφ,

φ=k* Δr – φ =kdl*sinφ- φ,

Δ ОАВ: учун:

Sin φ/2 =АВ/2ρ=АС/2ρ=E₁/ρ,

Δ АДО:

Sin nφ/2= AD/ρ=AF/ρ=E_n⁼E_нат/2ρ,

Sin nφ/2/sinφ/2=E_нат⁼Е_n/E₁,

E_нат=Е₁* sinnφ/2/sinφ/2,

Е_нат=Е₁*sin[ n/2(kd₁sinφ-Ψ)]/sin[1/2(kd₁sinφ-Ψ)],

f(φ)^H =sin[n/2(kd₁sinφ-Ψ)]/sin[1/2(kd₁sinφ-Ψ)],

f(Ө)^E=[cos(klsinθ)-cosθ]/cosθ*sin[n/2(kd₁sinθ -Ψ)]/sin[1/2(kd₁sinθ -Ψ)],

f ₁(θ) f_c(θ)

f_c(θ) – нурлатгичнинг тизим кўпаювчиси,

ψ =0⁰

f_c(θ) = sin[(nkd₁/2)*sinθ]/sin(kd₁/2*sinθ).

4.1. Қайта кўпайтирилган йўналиш диаграммаси

Агар барча нурлатгичлар бир хил бўлиб, бир-биридан бир хил узоқликда жойлашган бўлса ва бир хил (таъмин) озиқланса, у ҳолда тизимнинг йўналиш тавсифи битта элементи йўналиш хусусияти орқали ифодаланади

.

Бу ерда йўналтирилмаган нурлатгичлардан ташкил топган панжара кўриб чиқилди. Агар чизиқли панжарани йўналтирилган нурлатгичлардан, масалан, симметрик тебратгичдан тузсак, у ҳолда ҳар бир тебратгич ҳосил қилган майдон Е₁ Y= йўналиш хусусияти билан ифодаланади ва натижавий йўналиш ҳар бири қуйидагига тенг бўлади

.

ЙХ умумий кўпайтириш принципини ҳосил қилиш мумкин. Бир хил нурлатгичдан таркиб топган тизимнинг ЙХ битта элементининг ЙХ ни тизим кўпаювчисига кўпайтириш орқали аниқланади.

Синус доим бирдан кичик бўлгани учун, суръати қанча катта бўлса, нолинчи нурланишда (N) йўналиш диаграммаси катта йўналишга эга бўлади.

Шунингдек, тебратгичнинг сони n қанча катта бўлса, ЙД баргчалар сони шунча кўп бўлади. Нолинчи нурланиш йўналиши қуйидагича аниқланади:

, бунда N=1.2.3…

Расмда турли миқдордаги ярим тўлқинли тебратгичлардан ташкил топган синфаз панжарарларнинг (Е текисликда) ЙД лари келтирилган. Бош максисмум йўналишга яқин бўлган нолинчи нурланиш йўналиши қуйидаги формула билан аниқланади

, .

ЙД бош баргчаси ҳосил қилган бурчак 2φ₀ га тенг. Формуладан кўриниб турибдики, қатордаги тебратгичларнинг сони кўп бўлса, ЙД бош баргчаси шунча тор бўлади.

га тенг олсак, Е текисликда бундай ЙХ қуйидагига тенг бўлади

.

Нурлатувчи антеннанинг майдон кучланганлиги (бош максимум) йўналишда максимумга эришади, яъни антеннанинг экваториаль текислигида. Агар қийматга эга бўлса, АП ҳар бир тебратгичи бу йўналишда максимал интесивлик билан нурлашади, бу ҳолда кўпаювчи га тенг бўлади. йўналишда ҳар бир якка тебратгичларнинг майдонлари синфаз бўлиб, арифметик жиҳатдан устма-уст тушади.

Чунки, тебратгичнинг ўз ўқи бўйлаб нурлатганда кузатув нуқтасигача бўлган фарқ 0 га тенг.

га тенг бўлганда ҳам айнан шу ифода такрорланади. (5.3) формулага асосланган ҳолда меъёрланган ЙХ қуйидаги ифода ёрдамида аниқланади

нинг маълум бир қийматларида қўшни тебратгичлар майдон орасидаги фазалари силжиши шундай ҳолатга келадики, натижада бирга тебратгич майдонларининг интерференцияси туфайли натижавий майдон нольга тенг бўлиб қолади. Нурланиш мавжуд бўлмаган йўналиш тизим кўпаювчисини суръатини 0 га тенглаш билан аниқланади, яъни: (nkd₁/2) sinφ₀ =Nπ бунда N=1,2,3…

4.2. Тенг тақсимланган чизиқли панжаранинг ЙД бошқариш (ТЧАП)

Чизиқли панжарани йўналганлик хусусиятларини кўриб чиқамиз. Тенг тақсимланган А чизиқли ва тенг тақсимланга синфаз панжараларнинг тизим кўпаювчи ўзаро бир хил бўлиб, фақат синусларнинг кўпаювчи шарт бажарилганда максимал бўлиб, n га тенг. Бу ҳолда антеннанинг барча элементларининг қабул нуқтасидаги майдони φ_max билан характерланади. Шунингдек, қўзғалиш синфаз бўлгани туфайли φ фазадаги фаза силжиши билан компенцацияланади ва бир хил фазага эга бўлиб қолади

.

Шу тариқа қўзғатувчи майдон фазасининг чизиқли қонун асосида ўзгаришига олиб келади. Бу йўналиш панжара ўқидан φ бурчакка оғади.

Нолинчи нурланишдаги йўналишни қуйидаги формула ёрдамида ҳисоблаш мумкин

.

ЙД тор кўринишга эга бўлган ҳолларда шу тариқа ЙД кенглиги максимал нурлатиш йўналиш: дан панжара ўқига олган оғиш билан ортиб боради. Бош баргчаси яқин бўлган ён баргчаларисатҳи синфаз панжараларда аниқланган усул ёрдамида аниқланиши мумкин.

Бу ҳол ён баргчаларининг максимал йўналиши қуйидагича аниқланади

.

Антеннанинг йўналганлик хусусияти нафақат бош баргчасининг кенглиги билан балки ён баргчасининг сатҳи билан ҳам характерланади

.

Катта қийматларни қабул қилганда, дастлабки иккита ён баргчанинг сатҳини қуйидагича ҳисоблаш мумкин

,

у ҳолда биринчи ён баргчанинг сатҳи эса тахминан .

Синфаз АП йўналиш коэффициенти максимал нурлатиш йўналишида қуйидагича аниқлаш мумкин

.

бу ерда R_Σ – антенна нуралтишнинг тўлиқ қаршилиги.

Шуни таъкидлаш керакки, ва бунда а ва b –H ва Е текисликдаги нурлатувчи тизим ўлчамлари бўлганда ва нурлатгичлар орасидаги масофа тавсифлари амалий жиҳатдан мос келади.

4.3. Кўндаланг нурланувчи синфаз, эквидистант, тенг

амплитудали антенна панжаралари

Амалиётда ток фазалари ва амплитудалари бир хил бўлган (тенг тақсимланган синфаз панжаралар) тебратгичли антенна панжаралари кенг қўлланилади.

Эквидистант – бир хил узоқликдаги масофа маъносини билдиради.

Кўндаланг йўналишда нурлатувчи антенна панжараларининг йўналиш диаграммаси асосан тизим кўпаювчиси орқали ифодаланади ва кўп баргчали характерга эга. Ён баргча сатҳини қуйидаги формула ёрдамида ҳисоблаш мумкин

.

Бунда: n – нурлатгичлар сони N – (камер) ён баргчалар рақами N - 1,2,3,4…

Одатда нурлатгичлар dl≤ λ оралиғида жойлаштирилади.

d1 ≥ λ бўлган ҳолатда йўналиш диаграммаси асосий баргчаси 2 тага ортиб кетиши мумкин. Ён баргчаларнинг сатҳини инобатга олган ҳолда нурлатгичлар орасидаги масофани dl≤ 0,5λ қилиб белгилаш мақсадга мувофиқ

θ=0⁰, θ=180⁰,

f_c(θ) = n бўлганлиги учун тизимнинг меъёрланган кўпаювчиси қуйидаги тенг,

F_c(θ) =1/n sin(nkd/2*sinθ)/sin(kd/2*sinθ).

F_c(θ) =1 қачонки θ=0⁰, θ=180⁰ бўлганда.

Нолинчи нурланишдаги йўналишни ифодалаш sin(nkd*sinθ) = 0 (характеристика суръатини 0 га тенглаймиз)

N=1,2,3,4,…

nkd*sinθ =Nπ

k = 2π/λ => n2πd₁/2λ*sinθ=Nπ

sinθ = N λ/nd₁ θ_min=arcsinNλ/nd₁

Ён баргчаларнинг максимал йўналишни ҳисоблаш

sin( * ) =1, N=1,2,3,4,….

(nkd₁/2)sinθ = (2N+1)π/2,

n2πd₁/2λsinθ = (2N+1)π/2,

sinθ=(2N+1)*λ/2nd₁,

θ_max= arcsin(2N+1)λ/2nd₁,

ξ₁ = 0,214, ξ ₂=0,108,

2φ_0,5 = 51⁰λ/nd₁; 2φ₀=115⁰λ/nd₁.

Хулоса: Синфаз панжарасининг ЙД тўлқин узунлиги камайиши билан тораяди, тебратгичларнинг сонини кўпайиши ва улар орасидаги масофанинг ортиши билан кенгаяди. Агар синфаз панжарадаги тебратгичдан сонига камайтириб улар орасидаги масофа n ·d₂ қийматлари ўзгармайдиган қилиб оширсак, (яъни антеннани чизиқли ўлчамларини), у ҳолда бош барчаси ўзгармасдан қолади. бўлганда, ён баргчаларининг сатҳи ўзгармас бўлиб қолди, лекин тебратгичнинг сони ортиб кетади ва тизимни манба билан таъминлаш мураккаблашади. Шу сабабли, йўналтирилмаган ёки ярим тўлқинли тебратгичнинг марказлари орасидаги масофа қилиб танланади. Бутун тўлқинли тебратгичда эса, λ га тенг бўлади. Ён баргчалари сатҳини камайтириш учун эквивалент панжараларидан фойдаланилади. Уларда марказий тебратгичлар максимал токка эга.

Периферияли-кам ёни тенг амплитудали панжараларда эса тебратгичнинг орасидаги масофа антенна марказида узоқлашган сари ортиб боради.

Берилган чизиқли ўлчамларида тенг амплитуда эквидистий панжаралар энг катта ЙК камайтириш ҳисобига ёни антенна ўлчамларини ошириш ҳисобига камайтириш мумкин. Ҳар иккала текисликда ЙД сиқиш учун (горизонтал ва вертикал) синфаз панжара ики ўлчамли бўлиши керак. Тебратгичлардаги ток фазалари чизиқли қонун асосида ўзгарганда, ЙД фаза ортда қолаётган томонга бурилади.

Амплитуда ва фаза тақсимотининг антенна пажараси ЙД кўрсатадиган таъсири 7-мавзуда кўриб чиқилади.

Агар қуйидагиларни ўзгартириш мумкин бўлса, у ҳолда ён баргчалар сатҳини ва йўналиш диаграммаси кенглигини ўзгартириш мумкин:

1. Нурлатгичлар сони ва улар орасидаги масофа ўзгартирилса.

2. Антенна панжараларининг чеккаларига урилиб тарқалувчи ток амплитудаси ўзгартирилса,синфаз антенна панжарасининг йўналиш таъсир коэффициенти

D=120/R_Σтулик (1-coskl)² n,

D ≈ D₁ n,

D₁- биринчи элементнинг йўналиш таъсир коэффициент,

n – элементлар сони.

Амплитудаси тенг тақсимланган эквадистант панжаранинг йўналиш диаграммасини бошқариш.

F_c(θ) =sin[n/2(kd₁sinφ-Ψ)]/n*sin[1/2(kd₁sinφ-Ψ)]

kd₁sinφ -ψ=0 бўлганда тизим кўпаювчиси максимал бўлади.

sinφ_max= ψ/kd₁, φ_max=arcsinΨ/kd₁,

φ_max - максимал нурланиш.

Антенна йўналиш диаграммасидаги фаза кечиккан томонга қараб ўгирилиб колади. Йўналиш таъсир коэффициент ива ён баргчаларнинг сатҳи амалий жиҳатдан бутун бўлмайди.

Нолинчи нурланиш ярим қувватдаги йўналиш диаграммаси кенглиги қуйидаги формула ёрдамида ҳисобланади

2φ_0,5 =51⁰λ/nd₁cosφ_max,

2φ₀= 115⁰ λ/nd₁cosφ_max,

МАВЗУ 5. ЎҚ БЎЙИЧА (БУЙЛАМА) НУРЛАНУВЧИ АНТЕННА ПАНЖАРАСИ

5.1. Антенна панжараси бўйича жойлашган бир текис чизиқли тебратгичларнинг нурлатиши

Расм. 5.1. Югурувчи тўлқин антеннаси

Ўқ бўйича нурланувчи (5.1-расм) амплитудаси тенг тақсимланган чизиқли панжарани кўриб чиқамиз. Ушбу амплитудадаги ҳар бир тебратгичнинг ўқлари ўзаро параллел бўлиб, панжара ўқи бўйлаб максимал интексивтик билан нурлатади (х ўқи).

Антенна элементларидаги ток фазаларини (φ) мос келувчи фаза ўзгартиргичлар ёрдамида амалга ошириш мумкин. Бироқ бундай антеннанинг манбабилан таъминлаш схемаси жуда мураккаблашиб кетади. Шу сабабли антенна элементларини югурма тўлқин ёрдамида кетма-кет антенна бошидан охирига томон маълум бир белгиланган фаза тезлиги билан қўзғатиш қулайроқ. Бунда ҳар бир кейинги тебратгичнинг аввалги тебратгичдан ток фазаси бўйича га ортда қолади.

D₁ –тебратгичлар орасидаги масофа;

ß = ω/v = kc/v- фаза коэффициенти;

с/v- сусайиш коэффициенти.

Шу тариқа тебратгичлардан оқиб ўтаётган ток амплитудаларини ўзаро тенг десак, у ҳолда: I₂=I₁ exp [-jk(c/v)d₁],

I₃ = I₂ exp [-jk (c/v)d₁],

I_n = i₁ exp [-jk (n-1)(c/v)·d₁].

Бироқ, махсус шаклдаги йўналиш диаграммаларини сканерлашда тез тўлқинли антенналардан фойдаланади. Кўпчилик тез тўлқинли антенналарнинг асосини таркиби бир жинсли бўлмаган тўлқин ўтказгичлар ташкил этади. Масалан, тирқишли тўлқин ўтказгичда.

c/v > 1- секин тўлқин режимида ЙД нинг ҳар қандай қийматларида ҳам с/v нинг нисбати cosθ га тенг бўлмайди ва фаза силжиши нолга айланмайди. Натижада антенна элементларини майдонлари синфаз ҳолатда устма-уст тушмайди. Алоҳида тебратгичлар майдонлари орасидаги энг кам бўлган фаза силжиши θ=0⁰ йўналишда ҳосил бўлади, яъни антеннанинг ўқи бўйлаб, ушбу ҳолда θ=0⁰ бўлгандаги якка тебратгичларнинг қабул нуқтасидаги геометрик тарзда устма-уст тушади (5.2-расм) майдонларнинг вектор қўшилиши.

5.2-расм. Майдон векторларининг қўшилиши

Формулалар ёрдамида ҳисоб шуни кўрсатадики, v=c бўлгандан бошлаб фаза тезлигини камая бошлаши ЙД бош баргчанинг торайиши ва ёнбаргчаларининг ўсиши билан боғлиқ.

Бош йўналишдаги нурланиш θ=0⁰ аввалига оша бошлайди, c/v нинг маълум бир максимал қийматига, сўнгра эса c/v нинг критик қийматида нолга тенг бўлиб қолади.

Ёнбаргчалар сатҳи . Нолинчи нурланишдаги ЙД кенглигини шартдан фойдаланган ҳолда нинг кичик қийматларида

.

L-антенна панжара узунлиги.

ЙД ярим қувват бўйича кенглиги,

.

У ҳолда югурма тўлқин антеннанинг ЙК умумий формула ёрдамида аниқланади

,

бўлганда, га тенг.

c/v<1 холати.

сosθ = c/v шарт бажарилганда тизим кўпаювчиси максимал бўлиб, n га тенглигини ҳисобга олган ҳолда , йўналишнинг нормаллаштирилган тавсифини келтириб чиқарамиз

.

сosθ = c/v шарти бурчакнинг 2 та қийматида бажарилади, яъни θ = ±θ_max. Шунга кўра антенна, ўқи билан мос тушмайдиган иккита максимал нурлатиш йўналиш ҳосил бўлади. Бу иш режими антеннанинг йўналиш хусусиятига салбий таъсир кўрсатганлиги сабабли, ишлаш учун яроқсиз ҳисобланади.

c/v = 1 бунда θ=0⁰ , тизим кўпаювчиси максимал бўлиб, n га тенг.

Нормаллаштириш тизим кўпайтирувчиси

.

Натижавий майдон θ = 0⁰ бўлганда максимал қийматга эришади. Чунки қабул нуқтасида барча элементларнинг майдонлари синфаз ҳолатда устма-уст тушади, синфаз қўзғалишдаги фаза силжиши фазадаги фаза силжиши билан ўзаро компенсацияланади. Агар бурчак ортса ёки камайса бўлади, бунинг натижасида қабул нуқтасидаги натижавий майдон кучланганлиги. Агар cosθ манфий қийматга эга бўлса, (90⁰<θ<270⁰) унда d₁<λ/2 бўлганда фаза силжишлари бир хил ишорага эга бўлиб қолади. Натижада олдин қўзғатилган тебратгич кузатув нуқтасида кейин қўзғатилган тебратгичга нисбатан яқинроқ жойлашиб қолади. (фазадаги фаза силжиши манфий). θ₁ нинг кичик қийматларида қўшиш тебратгичнинг майдонлари орасидаги фаза силжиши катта бўлади ва қабул нуқтасидаги натижавий майдон камаяди. Шунингдек, югуриш тўлқини антеннаси бир тарафлама йўналиш хусусиятига эга бўлиб, ўз ўқи бўйлаб максимал интенсивликда нурлатилади (ўз ўқи бўйича нурлатувчи антенна). Амалиётда кучсиз йўналтирилган нурлатгичлардан ташкил топган ЮТА ҳам учрайди (масалан, диэлектрик антенна). Бундай антенналар учун ифодадан , деб олсак у ҳолда,

,

β – фаза коэффициенти,

Ψ = β*d = kdc/v,

v_ф - тўлқин фаза коэффициенти,

c - ёруғлик тезлиги,

d – тебратгичлар орасидаги масофа.

Ушбу тизимидаги тебратгичлар актив тебратгич (1-тебратгич) ёрдамида қўзғатилган тўлқин орқали (озиқланади) таъминланади. Ҳар бир кетма-кетликдаги тебратгич токининг фазаси ўзидан олдинги тебратгичдан βd га ортда қолади

Қўшни тебратгичлар орасидаги натижавий фаза силжиши kdcosφ ва манбаидаги фаза силжиши kd (c/v) орқали ифодаланади

Ψ₁ =ψ_p-ψ_E =kd(cosφ-c/v).

чекка тебратгичлар майдонлари орасидаги фаза силжиши эса

ψ_n =(n-1)*kd(cosφ-c/v).

Ўз ўқи бўйича нурлатувчи антенна панжараси йўналиш тавсифи учун формула кўндаланг нурлатувчи антенна панжараси формуласидан анологик тарзда топилади

F(φ)^E=[cos(klsinφ)-coskl/cosφ] sin[knd/2(c/v-cosφ)]/nsin[kd/2(c/v-cosφ)].

Югурма тўлқин антеннанинг учта иш режими мавжуд:

1. c/v=1- эркин фазодаги тўлқин режими;

2. c/v>1- секин тарқалувчи тўлқин режими;

3. c/v<1- тез тарқалувчи тўлқин режими;

F^H(θ)=1*sin[(knd/2)(c/v-cosθ)]/nsin[(kd/2)(c/v-cosθ)].

Векторли вақт диаграммасидан кўриниб турибдики, (5.2-расм) оптимал ҳолатда натижавий майдон тектори биринчи режимдаги иш ҳолатига нисбатан π/2 марта кам. Хусусий ҳолда c/v нинг оптимал муносабатида антенна элементларидаги ток c/v = 1 режимга нисбатан марта ортади.очилувчан қувват ўзгармас бўлганда. Бу эса антенна ҳар бир элементнинг майдонининг ортишига олиб келади. Бу ерда келтирилган АБВ нинг оптимал иш режимини тавсифловчи муносабатлар йўналтирилган ёки суст йўналтирилган антенна хусусиятлари учун ўринли. Антенна элементларининг йўналиш хусусиятлари ўзгариши билан бу муносабатлар ҳам ўзгаради. Формулага асосан оптимал режимда ишловчи антеннанинг нолинчи нурланишдаги ЙД кенглиги шарт асосида аниқланади: c/v=1 бўлганда

.

Айнан бир хил узунликка эга бўлган антенналар, c/v = 1 бўлганда нисбатан ЮТА камайтирилган фаза тезлиги билан оптимал ишлаганда марта тор бўлган ЙД кенглиги эса тахминан бўлганда антенна учун,

.

Камайтирилган фаза тезлигига эга бўлган АБВ нинг оптимал узунликка эга бўлгандаги ЙД 5.4-расмда келтирилган.

5.4-расм. Югурувчи тўлқин антеннасининг йўналганлик диаграммаси

ЙД бош баргчасининг торайиши антеннанинг ЙК ни ортишига олиб келади, ён баргчалар сатҳини ортиши эса-уни камайтиради. c/v=1 дан бошлаб ортиб борганда, дастлаб ЙК ортади, чунки ЙД ни бош барглари торая бошлайди. Шу сабабли c/v оптимал қиймати мавжуд бўлиб, у ЙК максимумга эришган ҳолат учун қабул қилинади. (антеннанинг берилган узунлиги). Формуладан фойдалансак фаза силжиши тенг бўлганда ЙК максимумга эришади, бунда антеннанинг энг чеккаларида жойлашган тебратгичлар қарама-қарши фазада бўлади. Шу тариқа юқоридаги формула асосида ЙК максимал бўлиш шарти

.

Ушбу формуладан фойдаланган ҳолда, берилган L узунликдаги антенна учун c/v нинг оптимал қийматини антеннанинг оптимал узунлигидан ҳисоблаш мумкин

,

.

Антеннанинг оптимал узунлиги фаза тезлиги ортиши билан ортар экан. Юқоридаги шарт бажарилганда ЙК қуйидагича аниқланади

.

Бунда, D₀-c/v=1 бўлган ҳолатдаги югурма тўлқин антеннасининг ЙК.

5.3-расмда D/D₀ нинг оптимал чекка элементлар майдонлари орасидаги фаза силжишига боғлиқлик графиги келтирилган.

Бир хил узунликка эга бўлган антенналарнинг икки хил режимда ишлаганда юзага келадиган фарқи шунга боғлиқки, c/v>1 бўлган ҳолатда бурчак φ ни ортиши билан натижавий майдон кучланганлиги c/v=1 бўлган ҳолатга нисбатан тезроқ камайиб, боради. Бунга сабаб, оптимал узунликка эга бўлган қўшни тебратгичларнинг қабул нуқтасидаги майдон кучланганликлари орасидаги фаза силжиши θ₁

(бунда, ), c/v = 1 бўлган ҳолатдагига нисбатан (бунда, ) катта қийматга эга бўлади.

Оптимал антенна ЙД ёнбаргчалар сатҳи:

.

Антенна узунлигини оптимал узунликка нисбатан ошириб бориш билан бош йўналишдаги нурланиш камаяди ва ёнбаргчалар сатҳи орта бошлайди.

L=2L_опт га тенг бўлганда асосий йўналишдаги нурланиш буткул йўқолади. Антенна узунлиги оптимал ҳолатда камайтирганда эса бош биринчи кенглиги ортади ва ён баргчалари сатҳи камаяди.

ЙД торайиши учун антенна узунлигини ошириш керак. Бунда югурма тўлқин антеннасининг узунлигини оширилганда унинг оптимал узунлиги сақланиб қолиниши керак.

5.3-расм. D/D₀ га боғлиқлиги графиги

c/v=1: 2θ₀ = 115⁰, 2θ_0,5 = 108⁰;

c/v>1: 2θ₀ = 115⁰, 2θ_0,5 = 61⁰.

5.2. Токи югурма тўлқин қонуни асосида ўзгарувчи

ўтказгичнинг нурланиши (ЮТ)

ЮТ конуни I_z=I_о*e^-jβz.

Токли ўтказгични бир нечта ЭЭНларга бўламиз. Бундай нурлатгичлар ўз ўқи бўйлаб нурлатмайди ва унинг йўналиш бўйича максимал нурлатиш ўтказгич ўқига перпендикуляр. Тизим кўпаювчисининг максимал йўналиш диаграммаси ўтказгич ўқи бўйлаб йўналган. Шу сабабли токли ўтказгич фақат ўтказгич ўқининг баъзи бир бурчаклари остидан нурлатади.

Йўналиш тавсифи:

F(θ)=sinθ sin[kL/2(c/v-cosθ)]/kL/2(c/v-cosθ),

Бунда: sinθ – ўтказгич элементининг йўналиш тавсифи.

θ_m =arccos(1-λ/2L).

Масалан, бундай нурлатгич ромбсимон антенна сингари антенналарнинг элементи сифатида ишлатилиши мумкин.

θ=0⁰ бўлганда (v=c бўлса,) тизим кўпаювчиси максимал қийматга эга. Бироқ ўтказгичнинг ўз ўқи бўйича йўналишдаги (θ=0⁰) натижавий майдони нолга айланади. Бунинг физик маъноси элементар тебратгич ўз ўқи бўйича нурлатмайди. Тизим кўпаювчиси ўтказгичнинг ўқи бўйлаб йўналганда максимал қийматга эга бўлса, ўтказгич элементга ЙХ эса ўтказгич ўқига перпендикуляр (θ=90⁰) йўналишда максимал бўлса, уҳолда натижавий майдон ўтказгич ўқига нисбатан бурчак оралиқ йўналишда максимал қийматга эга бўлади. Ўз навбатида икки бундай йўналиш мавжуд. (биринчи ва тўртинчи квадратлар). Катта қийматларда Йх тахминан максимал қийматга эришади. Шу сабабли максимал нурлатиш бурчагини тахминан қуйидаги формула ёрдамида аниқлаш мумкин

.

Хулоса: ўтказичнинг нисбий узунлиги L/λ қанча катта бўлса, бурчак θ шунча кичик бўлади, кучлироқ нурлатувчи майдон ўтказгич ўқига ёпишган бўлади. Қанча катта бўлса, ЙД бош баргчаси шунча тор бўлади, лекин бунда ёнбаргчаларининг сатҳи ва сони кўп бўлади. ЙД бош баргчаларининг йўналиш ўтказгичларидаги тўлқинлари харакатланаётган томонга оғади. Яъни фазовий ЙД конус шаклига эга бўлади.

МАВЗУ 6. ҚЎЗҒАТИЛГАН СИРТЛАРНИНГ НУРЛАТИЛИШИ

6.1. Идеал тўғри бурчакли текис ёйилиш

Апертура – бу нурлатувчи ясси сирт (параболик, рупор антенналар)

Гюйгенс-Кирхгоф принципига асосан нурлатувчи сиртни бир нечта Гюйгенс элементлари билан алмаштириш мумкин.

6.1-расм. Қўзғатилган сирт майдоннинг нурлатилиши

Гюйгенс элементи тўлқин фронтининг микрохроник қисми бўлиб,ундаги Ē_у ва Ħ_х векторлар фаза бўйича ҳам,амплитудалари бўйича ҳам ўзгармасдир. Эквивалент принципи асоланиб,бу ташкил этувчиларни эквивалент сирт токлари билан алмаштириш мумкин. Ўз навбатида эса уларни ўзаро перпендикуляр жойлаштирилган электр ва магнит тебратгичлар билан алмаштириш мумкин. Бу тебратгичлар фазо бўйича тебранади.

Гюйгенс элементининг йўналиш тавсифи:

F^E(υ)= 1+cosυ/2,

F^H(υ)=1+cosυ/2.

Бу тавсифлар меъёрланган.

Бундай антенналарда Е_у ва Н_х нинг амплитуда ва фазаси антеннанинг характеристикий нуқталарида бир хил ва ўзгармас. Бундай бўйлама нурлатувчи Гюйгенс элементидан ташкил топган синфаз антенна мисолида кўриб чиқишимиз мумкин.

Ė=j E*ab/2r₀λ (1+cosυ^E)*[sin(kb/2*sinυ^E)/(kb/2sinυ^E)] *e^-jkr_{0 ,}

Ė=j E*ab/2r₀λ (1+cosυ^H)*sin(ka/2*sinυ^H)/(ka/2sinυ^H) *e^-jkr_0.

Йўналиш тавсифини формула орқали ифодаланади, E₀ антенна марказининг амплитуда майдони.

r₀ - кузатув нуқтасигача бўлган масофа.

F(υ^E)=(1+cosυ^E/2)*sin(kb/2*sinυ^E)/(kb/2*sinυ^E).

1-нурлатишларнинг кўпайтирувчиси. Тизим кўпайтирувчиси эса

F(υ^H)=(1+cosυ^H/2)*sin(ka/2*sinυ^H)/(ka/2*sinυ^H).

Нолинчи нурланишдаги йўналишни ифодалаймиз:

Нурланувчи майдон нолга тенг бўлган ушбу шарт орқали аниқланади

kb/2sinυ^E=2πN N_e =1,2,3,….

2πb/2λsinυ^E=2πN=sinυ₀= λN/b.

Шунингдек,

υ₀=arcsinNλ/b.

Ён баргчалар максимал нурланишни ҳисоблаймиз

kb/2 sinυ=π/2(2N+1),

2πb/2λ*sinυ=π/2(2N+1) =>sin(2N+1)λ/2b,

υ_max=arcsin(2N+1)λ/2b.

Йўналиш диаграммасининг кенглиги қуйидагига тенг

2υ₀ =115⁰λ/a,

2υ₀^E = 115⁰λ/b,

2υ_0,5^H = 51⁰ λ/a,

2υ_0,5^E = 51⁰λ/b.

Идеал ясси сиртнинг оптимал ЙД ярим қувват кенглиги.

1- ён баргчанинг сатҳи: ζ=0,214.

Юза ўлчамининг тўлқин узунлигига нисбати қанча катта бўлса, йўналиш диаграммаси шунча ёмон бўлади. Йўналиш таьсир коэффициенти:

D=4πS/ λ²,

S - ёйилиш юзаси.

Айланавий ёйилишда йўналиш тавсифи қуйидаги кўринишга эга бўлади:

F(υ)=J₁(kdsinυ)/kdsinυ,

J₁(х) – 1- чи тартибли Бессель функцияси.

Амплитуда тақсимоти қонуни йўналиш диаграммаси ва йўналиш таьсир коэффициентига кўрсатадиган таъсири

Е_y=Е₀*cos(πх/a).

Бундай амплитуда тақсимоти охири очиқ бўлган тўғри бурчакли тўлқин ўтказгичлари мавжуд. Ундаги асосий тўлқин H₁₀. Агар (H текисликда) чеккаларида амплитуда тақсимоти камайиб борса, у ҳолда юза чеккаларидаги Гюйгенс элементлари кучсиз қўзғалади ва антеннанинг натижавий майдонига тушадиган ҳиссаси кам бўлади. Шу сабабли Н текисликдаги йўналиш диаграммаси кенгайиб кетади. Ушбу берилган ҳолатда E текисликда эса амплитуда тақсимоти бир текисда бўлади, шу сабабли Н текислик учун формула қуйидагича ўзгаради

Е=jπЕ₀*ab/4r₀λ (1+cosυ^H) cos (kasinυ^H) / [(π/2)²- (ka/2*sinυ^H)]²;

H текислик учун йўналиш тавсифи

F(υ^H)= (1+cosυ)/2 *cos(ka/2*sinυ^H) / (π/2)²-(ka/2*sinυ^H)².

Нолинчи нурланишдаги йўналишни ифодалаймиз

cos[ * ] = 0,

2πa/λ2 *sinυ^H = (2N+1)/(π/2),

sinυ^H = (2N+1)*λ/a,

υ^H = arcsin(2N+1)/2*(λ/a),

Ён баргчалар максимумининг йўналишини топамиз:

cos [ ] = 0,

πa/λ*sin^H = πN,

sinυ^H = Nλ/a,

υ_max^H = arcsin (Nλ/a),

H текисликдаги 1-ён баргчанинг сатхи қуйидагига тенг

ζ₁ ^H=0,066

Н текисликда: Е текисликда:

2υ₀^H=172⁰λ/a, 2υ₀^E=115⁰λ/a,

2υ_0,5^H=67⁰λ/a, 2υ_0,5^E=51⁰λ/a.

a = b бўлган холатдаги йўналиш диаграммаси.

Идеал ясси доиравий учун икки графлаш жараёнида асосий текисликлардан бири φ=0⁰ ёки φ=π/2 учун қуйидагини ҳосил қиламиз

,

бу ерда, R₀- антенна радиуси; - антенна юзаси;

J₁- аргумент (kR₀sinυ) дан олдинги тартибли Бессель функцияси.

Худди идеал тўғри бурчакли антеннада бўлган каби, бу антеннадан ҳам ЙХ υ=0⁰ да максимал қийматга эга.

Шу тариқа нурлатувчи сирт чекаларидаги камайиб борувчи амплитудада тақсимотидан косинусоидал қонуни тақсимотига ўтилганда берилган текисликдаги ЙД кенглиги 1,5 марта ортади. Ўз навбатида бери баргчасининг кенгайиши ҳисобига ёнбаргчасининг сатҳи камаяди. Кўриб чиқилган юқоридаги ҳолатда ёнбаргчасининг нисбий сатҳи (идеал ясси оптималда -13,2 дБ тенг эди).

ЙД кенгайиши сабаб шу тариқа изоҳланадики, амплитуда айлананинг марказидан узоқлашиши натижасида элементар юзасидаги қўзғолониш кучсизланиб, боради. Табиийки, сирт юзасининг чеккаларида ҳосил қилинган майдон жуда кичиклиги учун, оптимал натижавий майдонига таъсир кўрсатмайди. Шунинг учун, оптимал чеккаларида қўзғалувчи майдон амплитудаларининг камайиши оптика ўлчамларига мос келувчи тенг амплитуда тақсимотининг намойишига эквивалентдир.

Нолинчи нурланишнинг биринчи йўналиши қуйидаги формула ёрдамида аниқланади

Агар ёки бўлса, нурланиш мавжуд эмас.

Нолинчи нурланиш йўналиш, яъни ёнбаргчалар қанча кўп бўлса, оптималнинг нисбий кенглиги , ҳам шунча катта бўлади.

Агар b=nd₁ ва a=md₂ деб ҳисобласак, юқоридаги формулалар синфаз панжара тенгламалари билан мос тушади. Нурлатувчи сиртнинг ўлчамлари катта бўлганда формуладаги синусни унинг аргументи билан алмаштириш мумкин. У ҳолда идеал текис антенна йўналиш диаграммаси кенглигини қуйидагича ифодалаймиз

Е текисликда: ,

рад; ,

Шу тариқа идеал ясси антеннанинг ўлчамлари берилган текисликка параллел тарзда қалбга катта бўлса, унинг ЙД кенглиги берилган текисликка тор бўлади. Антеннани ЙД кенглиги берилган текисликка перпендикуляр бўлган антенна ўлчамларига боғлиқ эмас.

Қилинган тахлиллар шуни кўрсатадики, идеал ясси антенналарнинг ЙД бош баргчанинг ЙД берилаётган қувватнинг 82% сарф бўлаяпти, ён баргчаларида эса 18 % сарфланаяпти.

Доиравий сиртларнинг майдон кучланишига ҳам тўғри бурчакли сиртларни сингари ҳисоблаш усули ёрдамида амалга оширилади. Фақат унда тўғри бурчакли координаталар тизимидаги эмас, балки майдонинг координаталар тизимидан фойдаланиш қулайроқ. Доиравий антенна хоу текисликда жойлашган бўлиб, элементар майдоннинг майдони координатларидан кузатув нуқталари υ (антеннанинг оч ўқининг нормалли ва кузатув нуқтаси орасида бурчак) ва азимутал бурчак.

Олинган натижаларни умумлаштирган ва уларга бошқа амплитуда тақсимотларига қўллаган ҳолда қуйидаги хулосаларни ҳосил қилиш мумкин. Қўзғатувчи майдон амплитудаси нурлатувчи сирт чеккасига қанча кам тушса, ЙД бош баргчасига шунча кенг бўлади ва ён баргчалар сатҳи шунга кам бўлади. Айнан шу заҳоти антенна панжараларида ҳам қўлланилиши ҳам мумкин. Нурлатувчи сиртларнинг ушбу хусусиятлари амалиётда кенг қўлланилади. Айниқса, ён баргчалари паст сатҳга эга бўлган ЙД талаб этилган ҳолларда, бироқ бунда ЙД бош баргчаси кенгайиб боради.

Нурлатувчи сиртлардаги косинфазлик берилган антенна қурилмаларининг мураккаблиги ёки антеннанинг носозлиги туфайли юзага келади.

Фаза бузилишлари антеннанинг йўқолганлик хусусиятларини салбий таъсир кўрсатади. Бироқ, баъзи бир ҳолларда махсус шаклга эга бўлган ЙД ҳосил қилишда ва ЙД бошқаришда нурлатувчи сиртларда фаза бузишлари ўрнатилади.

Энг умумий ҳолатда фаза тақсимоти иккита координатанинг функцияси ҳисобланади. Кузатувчи соддалаштириш мақсадида фазанинг координатага боғлиқлиги алоҳида кўриб чиқилади.

Агар тўғри координаталар тизимини бошига тўғри бурчак нурлатувчи сиртли жойлаштирсак, у ҳолда майдон фазасининг x координатасидан тақсимоти қуйидаги даражали қатор кўринишида бўлади.

бунда, - фаза тақсимотини ташкил этувчига мос келувчи максимал фаза силжиши қўзғалувчи майдон фазасининг ўзгаришини монотон қонунлари, қоидага биноан берилган қаторнинг дастлабки учта аъзолари ёрдамида етарли даражадаги аниқликда кўрсатилиши мумкин: чизиқли, квадратик ва кубик. Баъзи бир ҳолатларда эса антеннанинг фаза тақсимоти қаторнинг битта аъзоси ёрдамида ҳам яхши ёритилиши мумкин.

Чизиқли квадратик ва кубик фаза тақсимотларини анетннанинг йўналганлик хусусиятларига кўрсатадиган таъсирини кўриб чиқамиз. Бунда қўзатувчи майдон амплитудаси координаталарга боғлиқ эмас, деб ҳисоблаймиз.

Чизиқли фаза тақсимотида қўзғатувчи майдон кучланганлиги қонуни асосида ўзгаради.

υ _max=arcsin(Ψ_1max λ/πа),

υ _max=arcsin(0,6Ψ_3max λ/πа),

.

1. Чизикли фаза тақсимотида ЙД бузилмайди ва фазанинг кечиккан тарафига бурилади.

2. Квадратли фаза тақсимотида ЙД ҳеч қайси тарафга бурилмайди.Чунки фаза юзасининг марказидан симметрик тарзда тақсимланади.Ундан сўнг асосий баргча ўса бошлайди, ён баргчаларнинг сатҳи ҳам ортиб боради ва нолинчи нурланишнинг юқори қалқиши бошланади.

3. Кубли фаза тақсимотида йўналиш диаграммаси фазанинг кечикиш тарафига бурилади ва симметрик кўринишга эга бўлиб қолади.

Чизиқли фаза тақсимотида йўналиш диаграммасини бошқаришда фойдаланилади.

Қўзғатувчи майдон фазаси антеннанинг а ўлчами бўйича ўзгарганлиги туфайли, антеннанинг йўналганлик хусусиятларини хоz текисликда кузатган маъқул.

Чизиқли фаза тақсимоти асосида ўзгарувчан қўзғалувчи сирт учун

.

Қуйидаги шарт бажарилганда нурланиш максимал бўлади

бунда, .

Чизиқли панжа учун келтирилган барча хулосалар, ЙД кенгайтириш усуллари ва ЙК ушбу ҳолат учун ҳам ўринлидир.

Қўзғатувчи сирт фазаси қонуни асосида ўзгараётган бўлсин. Бу ҳолат учун қўзғатувчи майдон кучланганлиги қуйидагича аниқланади

,

бунда,

6.2-расм. Нурлатувчи сиртнинг ЙД

6.2. Нурлатувчи юзасидаги йўналиш коэффициенти

D=ν 4πS/λ²; ν=S_т/S,

бу ерда ν – ёйилиш сиртининг фойдаланилган коэффициенти,

S_т - ёйилишнинг таъсир юзаси (эффектив юзаси),

S- ёйилишнинг геометрик юзаси.

Ёйилишнинг таъсир кўрсатувчи юзасини бу бир текис амплитуда тақсимотига эга бўлган ёйилиш юзасидир.

Конуссимон амплитуда тақсимотида СФК ν =0,81.

МАВЗУ 7. УЛЬТРА ҚИСҚА ТЎЛҚИН АНТЕННАЛАРИ

7.1. Содда тебратгичли антенналар. Тебратгичли антенналарнинг ишчи диапазони кенгайтириш усуллари

Тебратгичли антенналарнинг ишчи диапазонинг (оширишни)кенгайтириш 3 хил йўллари билан ошириш мумкин:

1.Тебратгичларнинг диаметрини кенгайтириш ёрдамида (Надененко диполи).

2.Реактив ташкил этувчилари қарама-қарши қонун асосида ўзгарувчи 2 қисмдан иборат бўлган антенна ҳосил қилиш керак.

3.Қуйидаги формадаги тебратгич ҳосил қилиш керак:

7.1-расм. Биконик (икки конусли) антенна

1. Вертикал носимметрик ерга уланган тебратгич кириш қаршилиги 36 Oм атрофида бўлиб, озиқланиш учун энг маъқули 50 Oм тўлқин қаршиликка эга бўлганлари коаксиал кабельдан фойдаланиш керак.

2.Коаксиал тебратгич ўзгармас ток бўйича ерга уланган. Турттўлқинли линия қирқимининг элтувчи частотаги кириш қаршилиги чексизга тенг.

3.Паст елкаси ўтказгичдан ясалган коаксиал тебратгич.Паст елкалар сифатида оптик марта қисмларидан фойдаланилади.

4.Симлардан ясалган коаксиал тебратгичлар.

Симметрияловчи қурилмалар

Агар симметрияловчи қурилмадан фойданилмаса, у ҳолда тебратгич елкалари турлича қўзгалади ва (кабелдаги) токнинг бир қисми кабель сирти орқали оқиб ўтгани учун паразит қутбланиш вужудга келади.

Симметрик тебратгичларнинг коаксиал кабель ёрдамида озиқлантирилганда уларни симметрияловчи қурилмалар ёрдамида

мослаштириш лозим. Чунки кабельнинг қаршилиги 75 Oм сиртмоқсимон тебратгичнинг кириш қаршилиги 290 Oм.

а ) линияни тебратгичга бевосита улаш

б ) приставка

в), г), д) U-тизза (U-колено)

е ) стакан

ж) кенг полосали симметриялаш

7.2-расм. Симметрияловчи қурилмалар

7.2. Бўйлама ва кўндаланг нурлатувчи антенналар

Директорли антенна (ДА)

Директорли антенна 1 та актив тебратгич (фидер билан уланувчи тебратгич шундай номланади) ва бир нечта пассив тебратгичлардан ташкил топган.(бу тебратгичлар манбага уланмайди, шу сабабли шундай номланади).Пассив тебратгич актив тебратгичнинг электромагнит майдони орқали қўзғатилади. Актив тебратгич сифатида петлиясимон шунтли тебратгичлардан фойданилади.

Пассив тебратгич актив тебратгичга нисбатан максимал нурланиш йўналишига қарама-қарши бўлган йўналишда жойлашган бўлиб «рефлектор» деб номланади. «Reflektor» - қайтариш деган маънони англатади.

Одатда фақат 1 та рефлектордан фойданилади, чунки уларнинг сони антеннанинг нурлатишга деярли таъсир кўрсатмайди. Агар актив тебратгич сифатида ярим тўлқинли тебратгичдан фойдаланилганда, қаршилик ҳисобига унинг кириш қаршилиги 20…30 Oмгача камайиб кетади,бу эса коаксиал кабель билан мослашишда қийинчилик туғдиради. Шу сабабли актив тебратгич сифатида нолинчи потенциал нуқтасида 0 га тенг бўлган ва кириш қаршилиги 290…300 Oм бўлган петлиясимон тебратгичдан фойданилади. Директорли антенна тўлқин қаршилиги 75 Oм бўлган озиқлантирувчи фидер билан мослаштириш учун «U-колено» турига оид бўлган симметрияловчи қурилмадан фойданилади.

7.3. Логопериодик антенна (ЛПА)

Логопериодик антенна констурцияси электродинамик ўхшашлик (мослик) принципига асосланган. Шу принципига асосаг ишчи тўлқин узунлиги m марта ўзгарганда тўлқиннинг электрик узунликлари ўзгармасдан қолади, шунингдек бунда антеннанинг геометрик ўлчамлари ҳам m марта ўзгаради.

τ =l₁/l₂=l₃/l₄=…….=l_n-1/l_w

L – n-чи тебратгичли елка узунлиги.

Антенна шундай кўрилганки, ундаги барча тебратгичлар ўхшаш(мас). Антенна ўлчамлари ва унинг тавсифлари α ва τ параметрлар орқали ифодаланади;

τ- таркибнинг ўлчовсиз даври.

Антеннанинг актив соҳасига турли типдаги елка узунлиги l=0,25λ тенг бўлган тебратгичлар киради. (ундан оқувчи ток максимал қийматга эга бўлади).Тебратгичларнинг қушни тебратгичлардан оқиб ўтаётган ток эса реактив қаршилик ҳисобига кам бўлади. Шундай қилиб,актив зонага қуйидагилар киради: резонансли тебратгич 2-3 директорлар ва 1 рефлектор λ камайиши натижасида актив зона кичик тебратгичлар тарафига силжийди;λ ортганда эса узун тебратгичлар тарафига силжийди. Йўналиш диаграммаси Е текисликда Н текисликка нисбатан анча тор бўлади. Н текисликдаги йўналиш диаграммаси чиқиш учун фазовий логопериодек антенна ясалади.

Эслатма:Тебратгичлардаги фаза токи нурланиш йўналишида ортда қолиши керак. Майдон кучланганлигининг максимал нурланиш эга.

Антеннанинг ўқи бўйлаб кичик тебратгичлардан тарқалади. Шундай қилиб, логопериодек антенна чизикли қутбланган антенна бўлиб кенг полосадаги ўзининг электрик параметрларини деярли ўзгармасдан сақлайди. Унинг чегаралари чеккаларида жойлашган тебратгичларнинг ўлчамлари билан ифодаланади. УҚТ диапазонидаги логопериодик антенна чизиқли тебратгичдан ташкил топган бўлиб, 2 ўтказгичли линияга уланган. Қўзғалиш ичига 2 ўтказгичли линиянинг бирини жойлаштирилган. Қўзғалиш 2 ўтказгичли линиядан бирининг ичига жойлаштирилган коаксиал кабел ёрдамида ҳосил қилинади. Коаксиал линиядан 2 та ўтказгичли линияга ўтиш учун симметрияловчи қурилма керак эмас.

7.4. Спиралсимон антенналар (СА)

Спираль антенна югурма тўлқин антенналар синфига киради.

L - бир чўлғамнинг узунлиги,

l - спираль антеннанинг узунлиги,

d – чўлғам диаметри.

Спираль диаметриннинг катта ёки кичиклигига қараб нурлатишнинг 3 та тури мавжуд

1) Йуналтирилмаган нурлатиш режими;

2) ЎҚ бўйича нурлатиш режими;

3) Конуссимон нурлатиш режими.

Спираль антенналар (тирқишли бўлганда ундаги) югурма тўлқин тирқиш чўлғам ўрамлари 3 тадан кўп бўлган ҳолларда ҳосил бўлади. Одатда спирал антенна ўрам, чўлғам узунлиги тўлқин узунлигига тенг қилиб олинади.

L=λ,

S=0,22L → бу L=λ, n=3…12 чўлғамлар сони

α = 10⁰…15⁰, R_кир=140L/λ-актив сон.

Спираль антенна йўналиш таъсир коэффициенти қуйидаги формула ёрдамида ифодаланади

D=15(L/λ)² ns/λ.

Йўналиш тавсифи:

f (φ) =cosφ*sin[(kn/2)(c/υ*L-Scosφ)] /sin[(k/2)(c/υ*L-Scosφ).

c/υ=1…1,4 - сусайтириш коэффициентлари;

R = d/2 - спираль радиуси;

S - чўлғамлар орасидаги масофа;

L - битта чўлғамлар узунлиги;

α - спиральнинг кўтарилиш бурчаги;

n - чўлғамлар сони.

Спираль антенна – ўзида спиралсимон ўтказгични мужассамлаштирган бўлиб, унинг бир учи очиқ, иккинчи учи коаксиал кабельнинг ички ўтказгичи билан туташтирилган. Коаксиал кабельнинг ташқи ўтказгичи эса қобиқ ситридан ток оқиб ўтмаслиги учун ясси метал ёки панжарасимон экранга уланган. Шунингдек бу рефлектор вазифасини ўтайди,антеннанинг орқага кўтарилишини камайтиради. Спираль антенна цилиндрсимон, конуссимон ва ясси турлари мавжуд.

а) цилиндрсимон б) конуссимон в) ясси

7.3-расм. Спиралли антеннанинг кўринишлари

Спираль антенна йўналиш хусусиятлари унинг кўндаланг ўлчамларига боғлиқ.Спираль антенна асосан ўқ бўйича нурланиш режимидан фойданилади.Чунки унинг афзалликлари мавжуд:

1) Максимал нурланиш йўналиш спиралнинг ўқи билан мос тушади;

2) Антеннадаги ток югурма тўлқин қонуни асосида ўзгаради;

3) Антенна ёрдамида нурлатилган электромагнит майдон ўқи бўйича доиравий қутбланишга эга бўлади. Антеннанинг баъзи бир бурчакларида қутбланиш ҳосил бўлади;

4) Спираль антеннанинг кириш қаршилиги деярли актив бўлади;

5) Спираль антенна яхши диапазон хусусиятларига эга бўлади.

Йўналиш тавсифлари

f(υ) = cosφ* sin[(kn/2)(c/υ*L-Scosυ)] /sin[(k/2)(c/υ*l-Scosυ).

Спираль антеннанинг йўналиш таьсир коэффициентлари

D=15(L/λ)nS/λ,

R_кир=140L/λ - кириш каршилиги.

Тўла қувват бўйича йўналиш диаграммасининг кенглиги

2υ₀=115⁰ / L/λ,

ярим қувват бўйича йўналиш диаграммасининг кенглиги

2υ_0,5=52⁰ / L/λ.

Конуссимон спираль антенналар цилиндрсимон сипрал антеннага нисбатан диапазонли хусусияти юқори. Спираль антеннанинг йўналиш хусусиятини яхшилаш учун уларни панжарасимон қилиб бирлаштиради. Спирал антенна диаметрили, сантиметрли, баъзи ҳолларда метрли диапазонларда ишлатилади. Якка тартибда ишлатишдан ташқари, спирал антенна нурлатувчи сифатида ҳам фойданилади.

7.5. Рупорли (карнайсимон) антенналар

Учи очиқ тўлқин ўтказгич энг содда нурлатгич ҳисобланади. Қуйидагиларни ҳисобига бундай нурлатгич кенг йўналиш диаграммага эга бўлади.

1. Нурлатувчи майдоннинг нисбий ўлчамлари кичик (а/λ, b/λ).

2. Сирт токларини тўлқин ўтказгичнинг ташки деворларига оқиб кириши ҳисобига. Бундан ташқари тўлқин ўтказгичнинг турли қаршиликлари ҳисобига ва ўраб турувчи муҳитда тўлқин ўтказгич учларидан электромагнит тўлқинлар қисман қайтиши кузатилади.

Йўналиш диаграммаси торайтириш учун эса нурлатувчи майдон ўлчамлари катта бўлиши керак, лекин биз тўлқин ўтказгич ўлчамларини ўз-ўзидан катталаштира олмаймиз, акс ҳолда юқори даражали тўлқинлар ҳосил бўлади. Шу сабабли тўлқин ўтказгич ўлчамида рупор кўринишида текис ошириш зарур.Чўзилган чизиқлар ҳар доим тўлқин ўтказгичнинг кенг деворларига перпендикуляр жойлашиши керак.

Секториал Е текисликли рупор деб - электр майдоннинг куч чизиқларига параллел равишда «b» нинг ўлчамларини узайтирилишига айтилади.

Секториал Н текисликдаги рупор деб - магнит майдон куч чизиқларига параллел равишда «а»нинг ўлчамларни оширилишига айтилади.

Пирамидасимон рупор эса тўлқин ўтказгичнинг тор ва кенг деворларини узайтирш ҳисобига ҳосил қилинади.

Конуссимон рупор эса доиравий тўлқин ўтказгични узайтириш ҳисобига ҳосил қилинади.

Рупордаги тўлқин фронти тўлқин ўтказгичдаги сингари бўлмайди.

Секториал рупорларда цилиндрининг шаклига, конуссимон ва пирамидасимон рупорларда эса сферик кўринишга эга бўлади. Шу сабабли рупор чеккаларида фаза хатоликлари вужудга келади.

Фаза хатоликларининг максимал қийматини қуйидаги формула ёрдамида ҳисоблаш мумкин

X_макс=а/2; ψ_макс =πa²/4L_Hλ - Н секториал учун;

X_макс=b/2; ψ_макс=πa²/4L_Eλ - Е секториал учун.

7.4-расм. Фаза хатоликларини аниқлашга (ММ^I-фаза хатолиги)

7.5-расм. Рупордаги майдон тузилиши

Йўналиш таъсир коэффициентлари:

D=ν*4πS/λ².

7.6-расм. ЙТК нинг рупорнинг узунлиги ва ёйилиш сирти ўлчамларига боғлиқлиги

Агар рупор узунлигини фиксациялаб, рупор ёйилишини аста секинлик билан ошириб борсак,аввал D ортиб боради, сўнг кескин камаяди.

Бу ҳолат қуйидаги билан боғлиқ: фаза хатолиги ҳисобига сиртдан фойдаланиш коэффициенти (СФК) ν қанча камайса ёйилиш майдони S шунча тез ортади. Лекин шундай ҳолат вужудга келадики унда фаза хатолиги шунчалик катта қийматга эришади ва (СФК),

S ортишига қараганда бир неча марта камаяди. Максимал СФК эга бўлган рупор - оптимал деб юритилади. Рупорнинг ҳар бир узунлиги учун ёйилишнинг оптимал ўлчами мавжуд секториал рупорларда СФК

ν = 0,64,

СФК - ёйилиш сиртидан фойдаланиш коэффициентлари.

Конуссимон рупоp учун

Ψ_max =πR₀²/λL,

R≥[(2R₀)²/2,4λ]-0,15λ,

2θ_0,5^E= 30⁰λ/R₀,

2θ_0,5^H= 35⁰λ/R₀.

H текисликдаги рупоp

Ψ_max= πα _p ²/4λL_H,

L_Hoпт =α _p ²/3λ,

а =80⁰λ/2θ_0,5⁰,

b=51⁰λ/2θ_0,5⁰,

E текисликдаги рупор:

Ψ_max =πα²/4λL_H,

L_Hoпт =b²_p/2λ,

а = 68⁰λ/2θ_0,5⁰,

b_р=53⁰λ/2θ_0,5.

Рупордаги тўлқин фронтини тенглаштириш учун қуйидагича ясалади

Тезлатувчи линза Секинлаштирувчи линза

7.7-расм. Тезлатувчи ва секинлаштирувчи линзалар

Секинлаштирувчи линза - (кам йукотишли) йўқотишлари кам бўлган диэлектрикдан ясалади (фторопласт, полиэтилен). Линза қалинлиги шундай танланадики унда синиш коэффициенти 1,3…1,5 оралиғида бўлиши керак. Линза қанча қалин бўлса, узатиш шунча кўп бўлади. Тезлатувчи линзаларда-фаза тезлиги ёруғлик тезлигидан катта бўлади. Тезлатувчи линзалар 0,6…0,7λ оралиғида жойлашган метал пластинкаларидан ясалади. Тезлатувчи линза ёрдамида доиравий қутбланган сигнални узатиш мумкин эмас. Секинлаштирувчи линзаларнинг оралиғини камайтириш учун унинг сунъий диэлектриклардан ясалади. Бундан ташқари секинлаштирувчи ва тезлатувчи линзаларни ихчамлаштириш учун уларни - «Н» - текисликдаги рупор- факат Н текислик бўйича йўналиш дифграммаси торайтирилади. «Е» текисликдаги рупор фақат Е текислик бўйича йўналиш диаграммаси торайтиради. Пирамидали рупор эса иккала текислик бўйича торайтиради.

7.6. Кўзгули (ойнали) антенналар. Бир кўзгули параболик антенналар (ПА)

Параболик антенна-нурлатувчи ва нурлатувчининг сферик тўлқинини ясси тўлқинга ўзгартириб берувчи кўзгудан ташкил топган. Кўзгу ўткир йўналган нурланишни вужудга келтиради.

7.8-расм. Параболик антеннанинг эскизи

F - кўзгу фокуси бўлиб, у сферик тўлқинларнинг нуқтавий манбаи ҳисобланади.

ОF - оралиқ фокус масофа дейилади ва f₀ билан белгиланади. z = z₀ бўлганда, ярим текис парабола эгри чизиғи билан чегараланади ва кўзгунинг ёйилиши деб номланади.

CD - тўғри чизиқ парабола ёйилиш текислигининг кесимини ҳосил қилади.

FAB - синиқ чизиғи нурлатувчидаги электромагнит тўлқиннинг хусусий нурини йўналишини кўрсатади. Бизга аналитик геометрия курсидан маълумки бу йўналишнинг узунлиги парабола сиртидаги нуқталарнинг ҳолатига боғлиқ эмас.

Шу сабабли кўзгудан қайтган нурлар ёйилиш текислигидаги, текисликдаги ва унга параллел бўлган кўзгудан қайтган нурлар бир хил фазада бўлади.

Шундай қилиб параболик антенна нуқтавий манбадаги сферик тўлқини ясси тўлқинга айлантириб беради. Реал нурлатувчи нуқтавий бўлмайди. Бироқ, нурлатувчининг фаза маркази параболанинг фокуси билан мос тушса, парабола фокусида жойлашган нурлатувчини нуқтавий манба деб ҳисоблаш мумкин .

Агар R₀/2f₀<1 бўлса кўзгу узун фокусли дейилади, агар R₀/2f₀>1 бўлса кўзгу қисқа фокусли дейилади.

Параболик антенна хусусияти қуйидагича:

- антеннанинг фокусидан келувчи нурларнинг узунлиги.

Параболик антенна йўналиш диаграммаси игнали деб юритилади. Йўналиш диаграммаси қуйидагича ифодаланади:

1) Кўзгу шаклига қараб,

2) Кўзгу ёйилишидаги амплитуда тақсимотига қараб.

D=ν_нат4πS/λ², ν_нат=ν*η

ν- апертуранинг сфк;

η- антеннанинг фик.

Кўзгу ёйилмасидаги нурлатувчи ёрдамида текис амплитуда тақсимоти ҳосил қилинса, бу кўзгу чеккаларида кесиб ўтади, натижада орқа ва ён баргчалар ҳосил бўлади ва γ натижа камайиши вужудга келади.

Агар нурлатувчи кўзгу чеккаларида амплитуда тақсимотини нолгача етказса, у ҳолда γ ва γ натижа мос равишда камаяди.

Кўпчилик нурлатувчилар майдон чеккалари учун амплитуда тақсимоти (марказдаги) кўзгу ёйилишининг марказига қараганда 10 дБ га кам бўлса, оптимал вариант ҳисобланади.

Йўналиш тавсифи 2 хил йўл билан ҳисоблаш мумкин:

1. Токлар усули, лекин бунинг учун кўзгу сиртидаги ток ва фазаларнинг тақсимланиш қонуниятини билиш керак.

2. Энг оддий усул бўлиб, у апертура усули деб номланади. Унда апраксимация коэффициентлари фойданилган ҳолда реал ҳолатга яқин бўлган амплитуда тақсимоти назарий тақсимот ёрдамида танланади

E_s/E₀=f(ρ/R₀).

7.9-расм. Ёйилиш сиртидаги амплитуда тақсимоти

E_s/E₀=(1+cosυ)*F₀(υ)/2,

f(υ,φ)={[(1+a₂+a₄)λ₁(υ)-(a₂/2+a₄)*λ(υ)+a₄/3λ₃(υ)]-[υ²(b₂-b₄)λ₃(υ)/24-b₄υ²λ₄(υ)/96]*cos2φ^',

ρ/R₀=t₁ ва ρ/R₀=t₂

ρ/R₀=t₃ ва ρ/R₀=t₄

t₁=t₃=0,5 t₂=t₄=1

1+(a₂+b₂)( ρ/R₀)²+(a₄+b₄) ( ρ/R₀)⁴=f(ρ/R₀,8)

1+(a₂-b₂)( ρ/R₀)²+(a₄-b₄) ( ρ/R₀)⁴=f(ρ/R₀,π/2)

J_N (υ)=2^NN; J_N (υ)/ υ^N; υ=kR₀sinυ

бунда:

E_s= хусусий ёйилишдаги майдон кучланганлиги,

E₀-ёйилиш марказидаги майдан амплитудаси,

F₀(θ)-нурлатувчининг йўналиш тавсифи,

Λ –лямбда-функция,

υ - функция аргументи,

ρ - ёйилишнинг ўзгарувчи радиуси,

J_N - Бессел функцияси.

«Е» текисликда φ = 0, «Н» текисликда φ=90⁰

Чизиқли қутбланишда антеннанинг вокал ўқларининг ажратилган бурчаклари орасидаги кўндаланг қутбланиш вужудга келади.

7.10-расм. Кроссқутбланиш холатига

Кўзгунинг нурлатувчига кўрсатган таъсири

Курашиш усуллари:

1. ФВ - ферритли вентиль камчилиги - торполосали.

2. Ёрдамчи пластина d-нинг ўлчами шундай танланиши керакки, пластинкадан келаётган ва ундан қайтаётган тўлқинлар ўзаро ейишиб кетиши керак. Камчилиги - торполосалилиги.

3. Тирқиш тешиклари камчилиги - орқа баргчанинг катталиги.

4. Ёйилиш сиртининг бир қисмидан фойдаланиш камчилиги:йўналиш таъсир коэффициенти камаяди.

5. Доиравий қутбланишдан фойдаланишда камчилик йўқ.

6. 45⁰ бурчак остида жойлашган, қутбланиш текислиги 90⁰ айлантира оладиган металл қобирғалардан фойдаланиш камчилиги. Доиравий қутбланиш билан ишлай олмайди. Параболик кўзгунинг графикларини қуйидагича аниқлаш мумкин х =.

Кўзгуни λ/30 аниқликда тайёрлаш талаб этилади.

Параболик антеннанинг йўналиш диаграммасини

бошқариш

Чизиқли фаза хатоликлари бўлганда йўналиш диаграммаси бузилмайди. Катта силжишларда учинчи даражали фаза силжишлари вужудга келади ва йўналиш диаграммаси бузилади.

Нурлатувчини фокил ўқ бўйлаб жойи ўзгартирилганда квадратик фаза хатоликлари вужудга келади.

Нурлантиргичга бўлган талаблар:

1. Нурланувчи минимал ўлчамда бўлиши шарт;

2. Кўзгу тарафига бир ёқлама нурлатиш керак;

3. Диапазонли бўлиши керак.

4. Нурланувчининг фаза маркази фокус билан мос тушиши шарт.

5. Берилган қувватга тешилишсиз бардош бериши керак.

7.11-расм. Турникет нурлатувчи

7.7. Икки кўзгули антенна

7.12-расм. Иккикўзгули антенна ( а - кичик гиперболик кўзгули икки кўзгули ПА антенна; б - эллиптик ёрдамчи кўзгули икки кўзгули антенна)

R_ёрд=(0,1…0,2)R₀,

2υ_0,5=(60…70)λ/2R₀,

ν_натиж=0,8…0,85.

Афзаллиги:

1. Асосий кўзгу ёйилишидаги сиртда бир-текис майдон тақсимоти.

2. Орқа ва ён баргчаларнинг кичик сатҳи.

3. Фидер тракти узунлигидан қисқалиги.

Камчилиги:

1. Ёрдамчи кўзгу хисобига сояланишнинг ортиши.

2. Кўзгунинг нурлатувчига кўрсатадиган таъсири.

Ультрақисқа тўлқин диапазони антенналари асосан коаксиал, полоскали, тўлқинўтказгичли йўналтирувчи тизимлар ёрдамида озиқлантирилади.

МАВЗУ 8. ДЕКАМЕТРЛИ (ҚИСҚА ТЎЛҚИНЛИ) ДИАПАЗОН АНТЕННАЛАРИ

8.1. Қисқа тўлқинли антенналарнинг хоссалари.

Ернинг қисқа тўлқинли антенналар йўналганлик диаграммасига таъсири

Қисқа тўлкин диапазони асосан катта масофаларга (бир неча юз ва минг километргача) ахборот узатиш учун қўлланилади. Бу макон тўлқинларининг ёрдами билан амалга оширилади. Бунда тўлқинлар ионосферанинг юқори қатламлари (F₂, ва F₁ қатламлар ) ва ернинг юзасидан бир ёки кўп марта қайтиш хисобига амалга оширилади. Шунинг учун антеннанинг максимал нурланиш (қабул) йўналиши уфқ чизиғи билан маълум бурчакни хосил қилиши керак. Бундай холлардан асосан горизонтал йўналган антенналардан фойдаланилади. Бундай қутбланган тўлқинлар ер юзасидан аксланганда вертикал қутбланган тўлқинларга нисбатан камроқ сўнади. Унча катта бўлмаган масофаларга алоқа ўрнатишда вертикал қутбланган тўлқинлардан фойдаланилади. Қўп қўлланиладиган носимметрик вертикал антенналар конструктив жихатдан енгил тайёрланади. Шунинг учун хам ҚТ диапазонида ана шундай антенналарга кўпроқ қўлланилади. Вертикал антенналар ер юзаси бўйлаб горизонтал антенналарга нисбатан жадалроқ нурланиш хосил қилади. Декаметрли тўлқин диапазонида антенналарнинг ўлчамларини тўлқин узунлигига нисбатан бир неча баробар катта қилиб ясаш мумкин. Бундай антенналар анча катта йўналганликка эга бўлади. Узлуксиз алоқани таъминлаш учун бир начта ишчи тўлқин диапазонидан фойдаланиш керак. Шуни хисобга олган холда, қўлланиладиган антенналар диапазонлик хоссалари бўйича анчагина яхши тавсифларга эга бўлиши талаб қилинади. Бу радиостанциянинг турли тўлқин узунликларида ишлашида қўл келади. Ионосферанинг холати кун давомида катта оралиқларда ўзгарганлиги учун, тарқалаётган тўлқинларнинг келиш бурчаклари турли қийматларга эга бўлади. Алоқа ўрнатилиши учун тўлқиннинг энг ўринли бўлган келиш бурчаги Δ 5…25° бурчаклар орлиғида жойлашган. Бу қийматга боғлиқ равишда антеннанинг вертикал текисликдаги йўналганлик диаграммасининг кенглиги танланиши лозим. Узоқ масофалардаги зоналарни радиоэшиттириш билан таъминлаш учун юқори кучайтириш коэффициентига эга бўлган антенналардан фойдаланилади. Бунда, ушбу антеннанинг вертикал текисликдаги ЙД кенглиги тўлқиннинг келиш бурчаги қийматидан кичикроқ бўлиши лозим. ЙД нинг вертикал текисликдаги кенглигини камайтириш сигнал сатҳининг ўзгариши ва акс-садо ҳодисасини йўқотиш учун қўлланилади. Яқин частоталарда ишловчи ва саноат ҳамда чақмоқларда юзага халқитларни камайтириш учун қабул қилувчи антеннанинг ЙД ёнга нурланиш сатхи (ЁНС) кичик бўлиши керак. Бу холда, сигнал сатхининг ўзгариши ва акс-садо ходисалари хам анча камаяди. Антенна иншоотларининг таннархини камайтириш ва иқтисодий ислох қилишнинг бир неча усуллари мавжуд. Булар, антеннанинг қайта ишлатилиши, яъни, махсус фильтрловчи қурилмалар ёрдамида битта антенна бир нечта узаткичларга (қабул қилгичларга) хизмат кўрсатиши мумкин. Бунда жой ва антенна-фидер иншоотларига кетадиган сарф-харажатлар анчагина камаяди. Бундай антенналар асосан кенг полоса доирасида деярли бир хил электрик тавсифларга эга бўлган холда қониқарли ишлаши лозим. Бундан ташқари, антенна махсус киришларга эга бўлиши ва бу киришларнинг хар бири алохида узатгич (қабул қилгич) ларга хизмат кўрсатиши мумкин. Реверс холатини таъминловчи, яъни кириши қарама-қарши томонга ўзгартирилганда нурлаш йўналиши хам мос равишдаўзгарувчи антенналар хам кенг қўлланилади. Қисқа тўлқинли антенналарнинг ишлашига асосан, Ернинг ўз электрик хоссалари бўйича яримўтказгич мухит хисобланувчи юқори қатлами таъсир кўрсатади.

Антенна ер сатхидан Н баландликда жойлашган холатни кўриб чиқайлик. Бунда антеннанинг ЙД сини f(Δ,φ) орқали ифодалайлик. Киритилган координата тизимининг маркази антеннанинг остида, ер юзасида жойлашган холат учун ЙД нинг бирламчи қиймати f(Δ,φ)exp(ikhsinΔ) кўринишда аниқланади. Чунки, бунда ЙД тўлқиннинг босиб ўтган йўл фарқи туфайли хосил бўладиган фазалар силжишини хисобига шаклланади. Антеннанинг амплитуда ЙД си қуйидагича аниқланади

бу ерда: R(Δ) и Ф(Δ) - танланган текисликдаги қутбланиш учун аксланиш коэффициентининг модули ва фазаси;

f(Δ,φ) - антеннанинг танланган текисликдаги бирламчи ЙД си.

Шуни айтиб ўтиш керакки, Δ0° холатида иккала қутбланиш учун R1 ва Фπ. Реал шароитда нормал (горизонтал) қутбланиш учун R_^(Δ) хар қандай бурчакда хам 1 дан кам фарқ қилади. Бу асосан Δ нинг кичик бурчак қийматларида катта ахамиятга эга, чунки, айнан шу холларда узоққа узатувчи антенналар қўлланилади. Бу холат нормал қутбланган антеннанинг ЙД сини идеал ўтказгич юза сиртида жойлашган худди шундай антенна ЙД сига яқинлаштиради. Бирина фарқ шундаки, реал антеннанинг ЙД сида нолга интилувчи қиймат маълум миқдорни ташкил этади. Идеал сирт холатида эса бу миқдор нолга тенг. Дарвоқеъ, ЙД нинг нога интилиш бурчаги Δ нинг кичик қийматларида кузатилади. Ернинг сирти бўйлаб йўналган тўлқин учун R_^ = -1 га тенг. Шунинг учун, бу бурчакда ЙД нинг нолга тушиши мавжуд ва унинг максимал қиймати ер сиртига нисбатан бироз бурчакка кўтарилган бўлиб қолади. ЙД нинг кўтарилиш бурчаги антеннанинг жойлашиш баландлигига боғлиқ. Баландлик ортгани сайин ЙД нинг максимуми ерга тортилиб боради. Буни антеннанинг нурлаш бурчагини танлашда қўллаш фойдали. Хозирги пайтда, катта масофали алоқа линияларида диапазонли мураккаб тузилишли антенналардан фойдаланилади. Кичик масофали алоқа линияларида эса оддий, дипазонли ёки қисқа полосали антенналар қўлланилади.

8.2. Қисқа тўлқинли оддий антенналар

Оддий антенналарга асосан симметрик ва носимметрик тебратгич, диапазонли Надененко тебатгичи, шунтли тебратгичлар ва Пистолькорснинг бурчакли антенналарини мисол қилиш мумкин. Дастлаб, горизонтал антенналарнинг конструктив тузилишини кўриб чиқамиз. Оддийлиги туфайли симметрик тебратгич ҚТ диапазонининг асосий антенналаридан хисобланади. Бу диапазонда горизонтал ва вертикал симметрик тебратгичлар қўлланилади. Горизонтал тебратгич диаметри 4…6 мм бўлган таранг тортилган бронза ёки биметалл симдан тайёрланади (8.1-расм). Бундай симнинг тўлқин қаршилиги 1000 Ом га етади. Тебратгич икки мачта (ёғочли ёки асбоцементли) оралиғида тортилган бўлиб, унинг учлари изолатор орқали махкамланади. Мачталарнинг ўзи хам симлар ёрдамида тортилади. Уларда токларнинг юзага келишини олдини олиш учун симлар λ/4 узунликдан катта бўлмаган бўлаклар билан уланади. Мачтанинг баландлиги Н=λ/2...λ бўлганда, тўлқиннинг нурланиш бурчаги Δ_mах=30...15⁰ бурчаклар оралиғида бўлади. Симметрик тебратгич танланган частотада ишлаш учун мўлжалланган бўлиб, (0,2...0,25)< l/λ <(0,63...0,67) диапазонида ишлайди. Тебратгичнинг электрик узунлиги 0,63…0,67 дан ортганда унинг йўналганлик хоссалари ёмонлашади. Тебратгичнинг энг кичик электрик узунлиги линиядаги югурувчи тўлқин коэффициентининг (ЮТК) ўрнатилиши мумкин бўлган энг кичик миқдори билан аниқланиб, у тахминан 0,1…0,15 га тенг. Тебратгичнинг l/λ электрик узунлиги камайгани сайин ундаги актив қаршилик хам камаяди. Реактив қаршилик эса ортиб боради. Бунинг натижасида ЮТК камайиб боради. Агар тебратгичнинг ЮТК си 0,15 дан камайиб кетса, унда бундай антеннанинг мослашуви об-хаво шароити туфайли осон бузилиши мумкин.

8.1-расм. Оддий симли антенналар

(а –горизонтал тебратгич (ГТ), б - горизонтал шунтланган тебратгич (ГШТ)

Антенналар ГТ (l/Н) каби белгиланади. Ўрнатилган частотада ишлаш пайтида симметрик яримтўлқинли тебратгичда шунтлаш усули билан яхши мослашишни хосил қилиш мумкин. Тўлқин қаршилиги Wф=600 Ом бўлган фидер учун геометрик муносабатлар қуйидагича: 2l₁ = 0,12λ, 2l₂ = 0,47λ,

l₃ = 0,15λ.. бундай тебратгич ГШТ (l/Н) каби белгиланади ва шунтланган горизонтал тебратгич маъносини англатади. Кенг диапазонда узлуксиз ишлатиш учун пасайтирилган тўлқин қаршиликли тебратгичлар (Надененко диполи) (8.2-расм), диапазонли шунтланган тебратгичлар (8.3-расм) ва ўз-ўзини тўлдирувчи тебратгичлар қўлланилади. Шунтланган тебратгичлар симдан ёки қаттиқ конструкция кўринишида тайёрланиши мумкин. Бундай тебратгичлар ёрдамида деярли 4 каррали диапазонда (0,16 £ l/λ £ 0,65) ЮТК>0,3 дан кам бўлмаган қийматга эришиш мумкин. Елкалари учбурчак шаклига эга бўлган тебратгичлар хам шу каби мослашувга эга. ҚТ диапазонида металл пластиналар симлар билан алмаштирилади. Натижада антеннанинг диапазонлик хоссалари бироз камаяди. Ясси тебратгичнинг кириш қаршилигини тебратгич юқорисидаги бурчакни ўзгартириш орқали ўзгартириш мумкин. Етарлича кенг полосалилик 60...90° бурчак оралиғида сақланади. Бу антенна қаршилиги W_Ф = 220 Ом бўлган фидер ёрдамида озиқлантирилганда тебратгичнинг ЮТК си 0,5 дан кичик бўлмайди. Антеннанинг ЙД сини торайтириш учун созланган пассив тебратгичлар – рефлектор ва директорлар қўлланилади. Улар (0,1...0,3)λ масофада жойлаштирилади. Турли йўналишларда жойлашган корреспондентлар билан алоқа ўрнатиш учун антеннанинг ЙД сини кенгайтириш лозим.

8.2-расм. Надененко диполи (ГДТ)

8.3-расм. Горизонтал диапазонли шунтланган тебратгич (ГДШТ)

8.4-расм. Бурчакли антенна (БА)

8.5-расм. Зенитли нурловчи антенна

Бундай холларда Пистолькорс томонидан тавсия этилган бурчакли антенналар қўлланилади. Унинг горизонтал текисликдаги диаграммаси айланали шаклга яқин. Бурчакли антенна конструкцияси бўйича ўзаро 90° бурчак остида жойлашган горизонтал тебратгичлардан ташкил топган. Хар бир тебратгичнинг максимал нурлаш йўналишлари бир-бирига перпендикуляр жойлашганлиги учун горизонтал текисликда антенна деярли

8.6-расм. Симметрик вертикал тебратгич

8.7-расм. Носимметрик тебратгич турлари

айланали диаграммага эга. Антеннанинг горизонтал текисликдаги диаграммаси l/λ муносабатга боғлиқ. Нисбатан бир текис нурлаш l/λ ≈ 0,5 бўлганда юзага келади. Вертикал текисликда антеннанинг ЙД си симметрик тебратгичники каби бўлади. Бу антеннанинг фидер билан кенг полосада мослашишини таъминлаш учун Надененко диполидан фойдаланилади. Зенитли нурланиш (маълум бурчак остида нурлатувчи) га эга бўлган антенналар хам оддий антенналар сафига киради. Бу каби антенналар тўлқиннинг келиш бурчаги Δ = 50...90° оралиғида бўлган кичик масофали (300 км гача) алоқа линияларида қўлланилади. Бундай алоқа линиялари махаллий радиоэшиттириш учун ажратилган бўлиб, унда λ = 60...80 м орлиғида бўлади. Радиотўлқинларнинг тарқалиш хоссаларини хисобга олган холда, зенитли антеннанинг тунги ва кундузги ишлаш режимлари учун қутбланиш йўналиши ўзгарувчи айланали қутбланишни қўллаш ўринли. Турникетли антенна зенитсимон нурланишни юзага келтирувчи оддий антенна хисобланади. Аммо унинг ЙД си жуда хам кенг. Бу антеннанинг ЙД сини торайтириш учун турникетли нурлатгичлардан ташкил топган антенна панжаралари қўлланилади. Надененко диполлари ёрдамида хосил қилинган тўрт нурлатгичли турникет антенна 8.5-расмда ифодаланган. Унинг геометрик ўлчамлари қуйидагича: l = 30 м, d= 31 м, тебратгичлар жуфтликлари ердан 14 ва 17 м баландликда жойлашади. Тебратгичлар диаметри 4 мм бўлган симлардан тайёрланади. Вертикал қутбланган тўлқин хосил қилиш учун асосан пасайтирилган қириш қаршилигига эга симметрик ва носимметрик Надененко диполлари қўлланилади. Улар иккисимли ўтказгич (8.6-расм) ёрдамида озиқлантирилади. 8.7-расмда носимметрик тебратгичларнинг баъзи турлари кўрсатилган.

Бу каби тебратгичларни қўллашда, у жойлашган ерни металлизация қилиш талаб этилади. Тебратгич остидаги ер қатлами қурилманинг кириш занжири хисобланади ва асосий йўқотишлар қувватини аниқлабберади. Ерни металлизациялаш бу йўқотишларни анча камайтира олади. Бунинг учун ерга узунлиги (1,5...2)l бўлган 80-120 дона хар томонга тарқалувчи симлар киритилади. Металлизациялаш сифати антеннанинг ФИК ини оширади. Қабул қилувчи антеннада ФИК узатувчи антеннага нисбатан кичик бўлиши хам мумкин. Шунинг учун фақат қабулга ишлайдиган антенналанинг ости 0,5l узунликка эгабўлган 10-15 дона симлар билан металлизацияланса хам кифоя бўлади. Носимметрик тебратгичлар коаксимал кабель ёки унинг аналоги бўлган симли коаксиал линия ёрдамида озиқлантирилади.

8.3. Синфаз горизонтал диапазонли антенна

ҚТ диапазонида катта масофаларга радиотўлқинларни узатишда асосан синфаз горизонтал диапазонли (СГД) антенналар кенг қўлланилади. Бу антеннанинг асосий афзаллиги шундаки, у катта қийматли йўналган таъсир коэффициентига (ЙТК) (кучайтириш коэффициенти (КК) хам юқори, чунки ФИК юқори) эга. СГД антеннаси қайта созлашсиз деярли 2…2,5 каррали диапазонда ишлай олиши мумкин. Антенна синфаз панжарадан ташкил топган бўлиб, бир неча қават ва бир неча қатор қилиб жойлаштирилган орларидаги масофа d₂ бўлган синфаз қўзғатилувчи симметрик тебратгичлардан иборат (8.8-расм). Хозирги пайтда икки (трасса узунлиги 1000…30000 км), тўрт (2000….6000 км) ва сакиз қаватли (6000 км дан ортиқ) антенналар қўлланилади. Антеннанинг синфаз қўзғатилиши ихтиёрий тебратгичларининг таъминот нуқтасидан асосий фидернинг уланиш нуқтасигача бўлган масофа бир хиллиги билан таъминланади. Диапазонли тебратгичлар антеннанинг кенг полосада бир хил электрик тавсифлар билан ишлашини таъминлайди. Шу билан бирга, тебратгичларни озиқлантирувчи тақсимот фидерларига зинасимон трансформаторланинг уланиши билан амалга оширилади. Тебратгичлар пасайтирилган кириш қаршилигига эга бўлган (W = 280...470 Ом) симли тебратгичлардан тайёрланади. Улар уч симли учбурчак шаклли, шунтланган қаттиқ конструкцияли хамда ясси тебратгичлар кўринишида бўлади (8.9-расм). СГД антенналарида кўп холларда елкаларининг ўлчами (0,35...0,45)λ₀ бўлган тебратгичлар қўлланилади.

Бир йўналишда нурланишнитаъминлаш учун антенна рефлектор билан бирга қўлланилади. Бу рефлектор тўлқинни акслантириш учун ишлатилади. Унинг уч тури мавжуд. Булар пассив (созланадиган), апериодик ва актив (озиқлантирилувчи). Созланувчи рефлектор антеннанинг актив полотноси сингари тайёрланан бўлиб, ундан маълум d_p масофада жойлаштирилади. Рефлектор фазовий тўлқин орқали қўзғатилади.

Бу рефлектор ёрдамида антеннанинг нурлаш йўналишини қарама-қаршисига ўзгартириш мумкин. Апериодик рефлектор ясси экран кўринида тайёрланиб, бир қатор горизонтал симлардан иборат бўлади. Экраннинг ўлчамлари антеннанинг полотносидан каттароқ бўлади. Бу рефлектор созланувчи рефлекторга нисбатан орқа сектордаги нурланишни анча самарали камайтиради ва ўзаро халақитлари камайтиришда қўл келади. Апериодик рефлекторнинг афзаллиги шундаки, уни созлаш талаб этилмайди. Камчилик сифатида уни тайёрлаш мушкуллигини ва электрик шаффофликнинг йўқлигини (рефлектор антеннани орқа тарафдан тўлиқ тўсади) айтиш мумкин. Актив рефлектор хам созлануқчи рефлектор каби, антеннанинг полотносидан тайёрланади. Унинг таъминоти генератордан олиниб, асосий қувватнинг бир қисмигинпа рефлекторга берилади. Актив рефлекторли СГД антеннани частота алмаштирилиши чоғида қайта созлаш талаб этилмайди.

Антеннанинг вертикал текисликдаги йўналганлик хоссалари ундаги қаватлар сонига ва антеннанинг ердан кўтарилиш баландлигига боғлиқ. Қаватлар сонининг оширилиш антеннанинг вертикал текисликдаги ЙД сини торайтиради ва нурлаш бурчагини камайтиради. Кўтарилиш баландлигининг оширилиши эса антеннанинг ЙД сини ерга тортилишига ва вертикал текисликда ЁБС нинг ортишига сабаб бўлади.

Антенна пастки қаватининг ердан баландлиги кўп холларда λ₀...1,75λ₀ га тенг қилиб олинади. СГД антенналар асбоцементли тиргакларда 100 м ва ундан катта баландликларда ўрнатилади. Антеннанинг вертикал текисликдаги ЙД сини бошқариш учун унинг полотносини икки бир хил миқдорли тебратгичлар гурухига бўлинади ва уларга алохида фазалар силжиши берилиши мумкин.

8.4. Ромбсимон антенналар

Қисқа тўлқин диапазонида, узатувчи антенналар сифатида асосан ромбсимон шаклли горизонтал (РГ) антенналар қўлланилади. Бу турдаги антенна икки симли линия кўринишида бўлиб, шаклан ромбни такрорлайди. Бу антеннанинг бир учига узатгич (ЭЮК манбаи), иккинчи учига эса линиянинг тўлқин қаршилиги қийматига тенг бўлган ютувчи қаршилик уланади. Натижада, бу антеннада югурувчи тўлқин режими юзага келади.

Антенна баландлиги (1,0…1,25)λ₀ га тенг бўлган тўртта тиргакка ўрнатилади. Қуйида антеннанинг схематик чизмаси келтирилган. Бу антенна йўналганлик ва мослашганлик тавсифлари бўйича диапазонли саналади. Антенна 2,5 каррали диапазонда ўз электрик тавсифларини қониқарли сатхда сақлаган холда қўшимча созловсиз ишлаши мумкин. Ромбнинг шаклига боғлиқ павишда икки симнинг орасидаги масофа ўзгариб турганлиги сабабли, антеннанинг хам кириш қаршилиги 600…1000 Ом оралиғида ўзгариб туради. Ромбнинг ўтмас бурчагида қаршилик ошиб кетганлиги туфайли (тахминан 1000 Ом) у ерда махаллий аксланиш юзага келади ва антеннанинг югурувчи тўлқин режими ёмонлашади. Кириш қаршилигининг ромб шаклига боғлиқлигини сусайтириш учун уни ўзаро узоқлашиб борувчи икки симдан тайёрлаш мумкин. Бунда симлар ромбнинг ўткир учидан ўтмас учи томон айрилиб боради ва улар орасидаги масофа тахминан 2…2,5 м га етади. Шу усул билан антеннанинг бутун узунлиги бўйлаб қаршилик ўзгармаслиги таъминланади. Бу антеннани тўлқин қаршилиги W=700 Ом бўлган фидер ёрдамида озиқлантирилганда югурувчи тўлқин коэфициенти (ЮТК) юқорилигича сақланади. Бундай антеннанинг ЙД сини ромбни ташкил этувчи симлар йўналганлик тавсифларининг йиғиндиси орқали хисоблаш мумкин.

Ромбсимон антенна, умуман олганда, икки хил қутбланган тўлқин нурлатади. Булар – горизонтал (нормал) ва параллел қутбланишдир. Бироқ, антеннанинг вертикал текислигида ва горизонтал (Δ=0°) текисликларда фақатгина нормал қутбланган тўлқин мавжуд бўлади. Ромбсимон антеннанинг вертикал текисликдаги ЙД сини қуйидаги ифода ёрдамида хисоблаш мумкин

f(Δ) = [cosФ/(l - sinФcosΔ)]·sin²[(kL/2)(l - sinФcosΔ)]sin(kHsinΔ),

бу ерда Н – ромбнинг ўрнатилиш баландлиги; Ф – ромбнинг ўтмас бурчак ярим қиймати.

Ютувчи қаршилик ромбдан нурланмаган қувватни сарф қилиш учун қўлланилади.

Ромбнинг L, Ф ва Н ўлчамлари трассанинг узунлигини хисобга олган холда, қабул қилиш пунктига тўлқиннинг етиб боришини таъминловчи қийматларда танланади.

Берилган Δ_mах бурчак қийматларида L, Ф ва Н ларни юқоридаги ифоданинг кўпайтирувчиларидан топилади

Ф = 90° - Δ_mах; L = λ₀/(2sin²Δ_max); Н = λ₀/(4sinΔ_max).

Хисоб-китоблар натижаси шуни кўрсатдики, ромбнинг томонларини 1,5…2 мартагача камайтириш унинг кучайтириш коэффициентини унчалик пасайтирмайди. Трассанинг узунлиги 1500…2000 км бўлганда Δ_mах = 15° қийматга эришади. Бу холатда L = 4λ₀; Ф = 65°; Н = λ₀ муносабатлар танланади. Трассанинг узунлиги катта қийматга эга бўлганда ромбнинг ўлчамлари хам ортиб кетади (тахминан Ф = 70...75°, L = 6λ₀; Н = 1,25λ₀). Ишчи диапазонда (0,8...2,5)λ₀ ромбнинг кириш қаршилиги 500…800 Ом оралиқда бўлади. Берилаётган қувватнинг бирқисми ютувчи юкламада сўнади (ромбнинг симларида анча кам сўнади). Антеннанинг ФИКи юқори диапазонда (λ/λ₀=2) 0,4...0,7, қуйи диапазонда (λ/λ₀=0,8) эса 0,55…0,8 қийматларга эришади. Ромбсимон антеннанинг ЙТК си қуйидаги муносабатлар ёрдамида аниқланиши мумкин

D = 30(kh_т)²/W_А; G = 30(kh_т)²/R_S.

Ромбсимон антеннанинг асосий камчиликлари:

- антеннанинг ЁБС си катта (СГД га нисбатан анча катта);

- нисбатан паст ФИК ва катта майдонни эгалланиши.

Афзалликларга қуйидагиларни киритиш мумкин:

- кенг диапазонда ишлаши;

- озиқлантиришнинг осонлиги;

- таннархининг пастлиги;

- ишлатишнинг енгиллиги.

Г.З. Айзенберг томонидан антеннанинг мукаммаллаштирилган кўриниши таклиф этилган бўлиб, антенна горизонтал текисликда иккита устма-уст жойлаштирилган ва ёнга бир тўлқин узунлиги қийматига силжитилган ромблардан иборат. Унинг ЁБС си анча камайтирилган ва параллел уланган қаршиликлар каби антеннанинг хам кириш қаршилиги икки баробар пасайган. Натижада унинг ФИК и 65…85 % гача ошган. Иккиланган ромбсимон антеннанинг кучайтириш коэффициенти ФИКнинг ошиши ва ЁБС нинг камайтирилиши туфайли 1,5…2 баробарга ошади. РГИ антенна 600 Ом ли икки симли узатиш линияси ёрдамида озиқлантирилади. Қаршиликнинг икки баробар камайтирилиши (600 Омдан 300 Омга) антеннанинг киришида тўртсимли трансформатор ёрдамида амалга оширилади. Узатувчи РГИ антеннада қувватнинг 25…50% и ютувчи қаршиликда сўнади. Шунинг учун хам, бу холларда қаршиликни икки симли пўлат ёки фехрал линиядан (300…500 м) тайёрланади. Бу линия антеннанинг катта диагонали бўйлаб ромбнинг остида жойлаштирилади. Кичик қувватли узатувчи антенналарнинг ютувчи линиялари оддий мастив қаршиликлардан тайёрланади.

Антеннанинг кириши ва чиқишини ўзаро алмаштириб, унинг қарама-қарши томонга нурлашини таъминлаш мумкин.

Антенна РГ [Ф/(L/λ )](Н/λ ) ёки РГД [Ф/(L/λ )](Н/λ ) кўринишида белгиланади.

8.5. Логопериодик антенна

ҚТ антенналарнинг тавсифлари тўлқин узунлиги ўзгариши билан сезиларли даражада ўзгаради. Бунда, антеннанинг ЙД си ўз йўналишини ўзгартиради. Шунинг учун хам, 10…100 м оралиқда жойлашган радиодиапазонни қамраш учун иккита алохида антеннадан фойдаланиш талаб қилинади. Бундай холларда иккита антеннанинг қўлланилиши хам ижобий натижабера олмайди. Чунки, гох холларда антеннанинг нурлаш секторининг ўзгармаслиги талаб қилинади. Замонавий автоматлаштирилган узатиш тизимлари антеннанинг кириш қаршилиги барқарорлигига (ЮТК 0,6…0,7 дан пасаймаслиги лозим) қаттиқ талаблар қўяди. Иккала муаммони хам логопериодик антенна (ЛПА) ёрдамида хал этиш мумкин. Битта ЛПА бутун бошли ҚТ диапазонида (λ=10…100 м) ишлаши мумкин. Бунда унинг электрик тавсифлари деярли ўзгармасдан қолади.

Логопериоик антенна (8.13-расм) электродинамик ўхшашлик тамойили асосида ишлайди. Антеннада актив зона мавжуд бўлиб, унинг таркибига 4…5 та тебратгич киради. Резонанс тебратгичлар ўлчами бўйича тўлқин узунлигининг тўртдан бир қисмига тенг бўлиши керак (l = 0,25λ). Бу зона тўлқин узунлиги ўзгарганда силжийди. ҚТ диапазонида асосан симли трапециясимон, учбурчак ва чизиқли логопериодик антенналар қўлланилади. Танланган диапазоннинг ихтиёрий частотасида ЙД нинг доимийлигини таъминлаш учун антеннани ер сатхига нисбатан Δ_А бурчак остида жойлаштирилади. Бунда, актив зонанинг ерга нисбатан кўтарилиш баландлиги ўзгармасдан қолади. Тебратгичдаги ток фазалари нурлаш йўналишида кечикиши лозим. Бироқ, антеннани кичик тебратгичлар томонидан озиқлантишда нурланиш шу тарафга йўналишини таъминлаш учун, таъминот линияси бўйлаб кесиштириш бажарилади.

Вертикал текисликда антеннанинг ЙД си антенна ва унинг ердаги акси орқали шаклланади. Антеннанинг ЙД сини торайтириш учун бир нечта ЛПА ни синфаз панжараларга бирлаштириш мумкин. Антенна панжарасининг ЙД си частотага боғлиқ бўлмаслиги учун унинг полотноларини бир-бирига нисбатан бурчак остида жойлаштирилади.

Қисқа тўлқин диапазони антенналари асосан симметрик икки ва кўп симли линиялар ёрдамида озиқлантирилади.

МАВЗУ 9. ЎРТА, УЗУН ВА ЎТА УЗУН ТЎЛҚИН ДИАПАЗОНЛАРИ АНТЕННАЛАРИ

9.1. Антенналарнинг ўзига хос томонлари

Ўрта тўлқин (ЎТ) диапазонида ер тўлқинларидан алоқа ўрнатишда кенг фойдаланиш бу диапазонда вертикал (параллел) қутбланиш турининг қўлланилишини аниқлаб беради. Чунки, бу диапазонда (айниқса ўта узун ва узун тўлқин диапазонларида) ернинг идеал ўтказувчи сирт билан алмаштирилиши қисқа тўлқин диапазонидагига нисбатан яна хам асосланганроқ. Қамров зонасини кенгайтиришда Δ > 40...50° бурчак остида суст нурлатувчи антенналардан фойдаланиш маъқулроқ. Бундай антенналарни антифединг антенналари дейилади. ЎУТ ва УТ диапазонларининг камчиликларига саноат ва атмосфера халақитларининг кўплиги, катта қийматли ЙТК ва ФИК га эга бўлган антенналарни яратиш қийинлигини санаб ўтиш мумкин. ЎУТ, УТ ва ЎТ диапазонларининг антенналари ер юзи бўйлаб йўналган нурланишга эгабўлиши лозим. Бу турдаги ЙД ни вертикал носимметрик тебратгичлар ёрдамида хосил қилиш мумкин. Бу тебратгичларнинг баландлиги техник-иқтисодий нуқтаи-назардан танланади. Амалда бу тебратгичлар 150…200 м баландликда жойлаштирилади. ЎТ диапазонида сигнал сатхининг ўзгаришини олдини олиш мақсадида тебратгичларни 350 м ва ундан юқорироқда жойлаштириш керак. ЎУТ ва УТ диапазони антенналарининг нисбатан паст баландликда жойлаштирилиши уларнинг кичик қийматли нурлаш қаршилигига эга эканлигини келтириб чиқаради. Унинг қиймати йўқотишлар қуввати билан тенг бўлиши, баъзи холларда эса кам бўлиши мумкин. Шунинг учун хам антеннанинг ФИКи жуда хам кичик бўлади. Бундай антенналар ёрлдамида катта қувват узатиш учун унга катта ток бериш лозим. Ўз ўрнида, бу холат ер сиртида катта йўқотишларнинг юзага келишига сабаб бўлдаи. Қисқа антеннанинг реактив ташкил этувчиси жуда хам катта миқдога эришади. Шунинг учун хам, антеннанинг киришида катта қийматли кучланиш мавжуд

U₀ =I₀.

X_кир>>R_кир бўлганлиги учун U₀ » I₀Х_кир деб қабул қилиш мумкин. Антеннанинг кириш нуқтасида, унинг турли қисмларида электр тешилиш юз бермаслиги учун симлар ва ер сатхи орасидаги кучланиш рухсат этилган қийматдан ошмаслиги керак. Антеннанинг нурлаш қуввати шу холат билан чекланади. Реактив қаршиликнинг юқорилиги антеннада катта миқдорда реактив қувватнинг сақланишини таъминлайди. Антеннанинг асллиги катта бўлганлиги учун, унинг ўтказиш полосаси жуда тор. Гохида, ана шу тор полоса хам телеграф сигналларини секин узатиш учун хам камлик қилади. Шу холатларни олдини олиш мақсадида ЎУТ ва УТ диапазон антенналарини нурлаш қувватини ошириш, антеннадаги ток ва кучланишларни камайтириш ва полоса кенглигини ошириш чоралари кўрилиши лозим. Буни антеннанинг нурлаш қаршилигини ошириш орқали бажариш мумкин. ЎТ диапазони антенналарида бу муаммо нисбатан осон ечимга эга. Чунки, антенналарнинг нурлаш қаршиликлари катта қийматга эга. Бироқ, бу диапазонда антифединг (ер тўлқинларини нурлатувчи) антенналарнинг яратилиши ўзига хос муаммоларни ечишни талаб қилади.

9.2. ЎУТ, УТ ва ЎТ диапазонларининг узатувчи антенналари

Кўп холларда, ЎТ диапазони антенналар антенна-мачталар ва антенна-миноралари кўринишида яратилади. Минорали антенналарнинг асослари тортма симлар ёрдамида ерга изоляторлар орқали қотирилади. Бундай минораларнинг баландлиги 60…200 м га тенг. Антенна-мачталари эса 60…350 м баландликкача бўлади. Бундай иншоотларнинг фойдали томонлари шундаки, улар антенна учун ажратилган майдонни камайтиради. Минорали-антенналар ЙД нинг бузилишига нисбатан кам таъсир кўрсатадики, унда махкамловчи симлар ишлатилмайди. Изоляцияланган антенна-миноралари ва мачталарини концентрик цилиндрли линиялар ёрдамида озиқлантирилади. Унда линиянинг марказий сими антенна минорасига, четки сими эса ерлантириш тизимига уланади. Ерлантириш тизими 80…120 та симлар ёрдамида бажарилади. Бунда, антеннанинг яқин зонаси мадони ерлантириш тизими билан тўлиқ қамралиши керак. Симларнинг узунлиги ва сони қанча кўп бўлса ерда сўнадиган қувватнинг миқдори шунча кам бўлади. Ерлантириш симлари горизонтал холатда 0,5 м чуқурликда жойлаштирилади.

9.1-расм. Антенна - мачтаси (а) ва антенна -минораси (б)

Антенна-миноралари ва мачталарининг қамров зоналарини кенгайтириш учун уларни юқори қисмида сиғимли юклама билан тўлдирилади. Бу юклама металл дискдан ёки махкамловчи симлардан хосил қилинади. Бу юклама ёрдамида антеннанинг антифединг хоссаларини сусайтирмаган холда миноранинг баландлигини 20…25% гача пасайтириш мумкин. Антеннани LC-занжир ёрдамида созлаш имконияти яратилади. Антенна-миноранинг камчилиги шундаки, унда изолятирлар нафақат антеннани ердан ажратиб туради, балки, у минорани ушлаб турувчи таянч хам хисобланади. Шунинг учун изолятор нафақат юқори электр бардошликка, балки юқори механик бардошликка хам эга бўлиши керак. Изоляторга таяниб турувчи антенна мачталари 100…200 тонна оғирликка эга бўлади. Изоляторларнинг қўлланилиши антенна-мачталарининг таннархини оширади, уларнинг механик бардошлилигини камайтиради ва чақмоқдан сақлаши тизимини сустлаштиради. Шунинг учун хам изоляторларсиз ўрнатиладиган, ерлантирилган ва махкам асосда ўрнатиладиган антенна-мачталарини яратиш ва улардан фойдаланиш катта ахамиятга эга. Бундай турдаги антенналарнинг шунтланган таъминотли ва юқоридан таъминланувчи хиллари мавжуд (9.2-расм). Кучланиш қия жойлаштирилган сим ёрдамида берилади. Бунда мачтаниннг пастки l₁ (шунт) ва юқори l₂ қисмлари фидерга нисбатан параллел уланади. Токнинг антенна-мачтаси бўйлаб тақсимоти ночизиқли бўлиб қолгани учун унинг таъсир этувчи баландлиги камаяди. Бундай антеннанинг кириш қаршилигини қуйидаги ифода ёрдамида хисобланади

R_кир = ( W_a² / R_Sn ) sin² kl₁,

бу ерда R_кир- антеннанинг тўлиқ нурлаш қаршилиги.

Амалда шунтланган камайтирилган тўлқин қаршилигига эга бўлган антенна-мачталари кенг қўлланилади. Бундай антеннанинг электрик схемаси 9.3-расмда келтирилган.

Ерлантирилган мачта бир қатор нурловчи симлар гурухи билан ўраб чиқилади ва антенна асосида бу симлар бир халқага уланиб, мачтадан изоляцияланган холда таъминланади. Шунт сифатида мачтанинг l₁ қисми намоён бўлади. Мачтанинг кўндаланг кесими ошганда унинг кириш қаршилиги пасаяди. Бунинг натижасида антенна ёрдамида катта қувват узатиш ва унинг диапазонлик хоссаларини яхшилаш имконияти туғилади. Тўлқин қаршилигини пасайтириш учун қисман махсус симлардан, қисман эса мачтанинг юқорисидан махкамлаб турувчи таянч симлариадан фойдаланиш мумкин. Қия симларнинг қўлланилиши антенна-мачтасининг юқори бурчаклар остида нурлашига сабаб бўлади. Шунинг учун хам бу антенналарни антифединг (паст бурчакларда нурловчи) антенналари сифатида қўллашм мумкин эмас. Антенна-мачталарининг баландлиги асосан 0,15 £ l/λ £ 0,5 оралиқда олинади.

Юқоридан таъминланувчи антенна-мачтаси ерланган мачта бўлиб, унинг юқори нуқтасига носимметрик узатиш линияси уланади. Линиянинг экрани мачта билан уланган бўлиб, унинг марказий сими мачтанинг юқори нуқтасидан бироз баландроқда жойлаштирилган зонтга уланади. Зонт сифатида антеннанинг юқорисида изолятор ёрдамида уланган бир қатор махкамловчи симлар қўлланилади.

Бундай антеннанинг чизмаси 9.4-расмда келтирилган. Зонтнинг ўқлари узунлиги мачтанинг ярим баландлигига тенг ва мачта билан 45⁰ бурчак хосил қилади. Бу каби антенна-мачтасининг афзаллиги шундаки, у пастки қисмидан таъминланувчи антеннага нисбатан юқори қийматли нурлаш қаршилигига ва бир текис ток тақсимотига эга. Бунинг натижасида антеннанинг таъсир этувчи баландлиги ошади. Антенна-мачталарининг антифединг хоссалари, диапазонлик тависфларини яхшилаш мақсадида бошқарилувчи ток тақсимотига эга антенна (БТТА) ишлаб чиқилди. 9.5-расмда бундай антеннанинг схемаси келтирилган. БТТА нинг баландлиги тахминан 260 м га тенг бўлиб, мачтанинг асоси ердан ажратилган. Мачтанинг пастки 1/3 қисми диамеири 10 м га тенг бўлган симли экран билан ўралган. Мачтанинг юқориси хам худди шундай симли цилиндр билан ўралган бўлиб, улар пастки симлар билан бирлаштирилган бўлади ва симлар бўйича оқувчи токлар биргаликда антенна-мачтанинг нурланишини шакллантиради. Антеннанинг ток тақсимоти мачтанинг пастки асосини ер билан ўзаро бирлаштирувчи ўзгарувчан қаршилик Х_н ёрамида амалга оширилади. Бу қаршилик қисқа туташтирилган шлейф кўринишида бўлиб, таъминот линиясининг ташқи экрани ёрдамида бажарилади. Битта БТТА бутун радиоэшиттириш диапазонида (λ = 200...2000 м) ишлатилиши мумкин. 600…2000 м диапазонида қисқа туташтирилган шлейф узунлиги нолга тенглаштирилади. Бундай режимда антенна катта кириш қаршилигига эга бўлади. Антеннанинг антифединг хоссалари 240…570 м диапазонида сақланади. БТТА нинг бошқа турлари хам яратилган бўлиб, улардан бирининг баландлиги 320м бўлиб, иккита таъминот нуқтасига эга. Бу БТТА вертикал текисликда анчагина тор ЙД га эга бўлиб, ён барг нурланиши хам кам. Секторли майдонни радиоэшиттириш билан таъминлаш учун мўлжалланган БТТА тўртта мачтадан ташкил топган бўлиб, квадрат шаклида жойлаштирилади. Уларнинг иккитаси актив, иккитаси эса пассив саналади, яъни, фақатгина иккита мачта енератордан озиқлантирилади, қолган иккитаси эса рефлектор вазифасини бажаради. Бу тизимнинг нурловчи мачталари орасида турли боғлиқликни хосил қилиб, тўртта секторни қамраш мумкин. Асосан, томонлари 70 м га тенг бўлган квадрат бурчакларида жойлаштириладиган БТТА лар қўлланилади. Узоқ масофадаги территорияларни радиоэшиттириш билан қамраш учун махсус ЎТ БТТА антеннаси ишлаб чиқилган бўлиб, у 8 та мачтадан ташкил топган. Уларнинг тўрттаси бир қаторда жойлашган ва генератордан таъминланади. Иккинчи қатордаги қолган тўрт мачта рефлектор вазифасини бажаради. Бу тизим ±30° секторида бошқарилувчи ЙД га эга. Тизимнинг кучайтириш коэффициенти 185…575 м диапазонида 28…5 мартага тенг.

9.3. ЎУТ ва УТ диапазони узатувчи антенналари

УТ диапазонида узатувчи антенналар сифатида асосан Т-шаклли ва Г-шаклли ва зонтсимон тебратгичлар қўлланилади (9.6-расм). ЎУТ ва УТ диапазонларида катта қувватли узатгичлар учун мураккаб схемали (секцияланган) ерланишлар қўлланилади. Бундай схемалар ва йўқотишларни сусайтирувчи махсус тизимлар ёрдамида антенналарнинг ФИК ини 0,9 гача етказиш мумкин. Антеннанинг горизонтал полотноси 250 м узунликка эга бўлиб, фақатгина вертикал қисмида ток тақсимотини тенглаштириш ва антеннанинг таъсир этувчи баландлигини ошириш учун қўлланилади. Бунда тебратгичларнинг нурлаш қаршилиги ортади.

Горизонтал симлардаги токлар деярли нурланмайди, чунки улар ердаги акси туфайли компенсацияланади. Антенна вертикал қисмининг нурланиши эса янада кучаяди. Тебратгичнинг горизонтал текисликдаги ЙД си деярли бир текис бўлиб, вертикал текисликда эса Герц диполининг тавсифига ўхшаган ЙД га эга. 9.7-расмда антеннанинг вертикал ва горизонтал симларида ток тақсимотининг тасвири келтирилган. Антеннага горизонтал симнинг қўшилиши унинг таъсир этувчи баландлигини ошириш имконини беради. Юкланган тебратгичнинг реактив кириш қаршилигини Х_кир = W_тctg kl_Э ифода ёрдамида хисоблаш мумкин. Агар l_э< λ/4 бўлса,

k(l+b_Э) < π/2 ва Х_кир сиғим характерига эга. Бунинг акси бўлганда реактив кириш қаршилиги индуктив характерга эга бўлади. Антеннанинг реактив қаршилиги Х_кир=0 бўлгандаги λ₀ ни хусусий тўлқин узунлиги дейилади. Уни 2πl_Э/λ₀=π/2 шартдан аниқланади. b_Э=0 бўлганда λ₀ = 4l га тенг. Кўп холларда реактив қаршиликнинг минимал бўлиши антеннанинг киришида кучланиш ва токни камайтирилишига сабаб бўлади. Бундан ташқари, кириш қаршилиги актив бўлганда генераторнинг ишлаши учун қулай шароитлар яратилади. Агар антенна хусусий тўлқин узунлигида ишламаётган бўлса, уни созлаш учун кириш қисмида генератор билан бирга созловчи реактив элементлар ўрнатилади. Антенна хусусий тўлқин узунлингидан юқори диапазонда ишласа индуктив, паст диапазонда ишласа сиғим ёрдамида созланади. Антеннанинг полотноси кўп холларда бир-биридан 1…3 м оралиқда жойлашган 2..16 та симлардан ташкил топган бўлади. Симларнинг сони оширилса, антеннанинг тўлқин қаршилиги ва узунлингидан юқори диапазонда ишласа индуктив, паст диапазонда ишласа сиғим ёрдамида созланади. Антеннанинг полотноси кўп холларда бир-биридан 1…3 м оралиқда жойлашган 2...16 та симлардан ташкил топган бўлади. Симларнинг сони оширилса, антеннанинг тўлқин қаршилиги ва унинг киришидаги потенциал камаяди ва катта қувват узатиш имконияти яратилади. Кўриб чиқилаётган диапазонларда антеннанинг тўлқин қаршилигини камайтириш унинг электрик тавсифларини ҚТ диапазонидагичалик яхшиланишига сабаб бўлмайди. нурлаш қаршилигининг камлиги антеннанинг тор полосали бўлишига сабаб бўлади. Бу муаммо ЎУТ диапазонида жуда хам кескин туради. ЎУТ диапазонида антеннанинг нурлаш қаршилигини ошириш учун бир нечта Г-симон ва Т-симон антенналардан фойдаланилади. Шундай антенналардан бири Александерсен антеннаси деб аталади ва 9.9-расмда келтирилган. Таъминот пасайтириш линиясининг ўртасига уланади. Қолган пасайиш линиялари пассив бўлиб, уларнинг хар бири токларни синфаз холатга келтириш учун реактив элементлар билан тўлдирилган. Антеннанинг вертикал қисмлари орасидаги масофа (бир неча юз метр) тўлқин узунлигига нисбатан анча кичик. Шунинг учун хам антеннанинг вертикал қисмларидаги ўзаро қаршиликлари хусусий қаршиликка тенг ва барча пасайтириш симларида ток амплитудалари бир хил қийматга эга. Нурланаётган қувват эса битта пасайтиришли худди шундай антеннага нисбатан n² марта катта (n – таъминлаш линияси сони). Шундай қилиб, антеннанинг нурлаш қаршилиги хам n марта ошади. ЎУТ диапазонида антенналарнинг ФИК ини ошириш учун уларни юқори ўтказувчанликка эга ерларда жойлаштирилади ва йўқотишлар қувватини камайтириш учун махсус чораларни кўрилади. Бунда эришиладиган ФИК=0,9 гача етиши мумкин.

Кўп холларда, кўриб чиқилган диапазонда қўлланиладиган узатувчи антенналар коаксиал линиялар билан озиқлантирилади.

9.4. ЎУТ, УТ ва ЎТ диапазонларининг қабул қилувчи антенналари

Бу диапазоннинг қабул қилувчи антенналари узатувчи антенналарга нисбатан конструктив нуқтаи-назардан хам, турлари бўйича хам катта фарққа эгалар. Қабул қилувчи антенналарда катта қувватлар туфайли юзага келадиган муаммолар йўқ. Ушбу диапазонларда атмосфера ва саноат халақитлари хамда қўшни радиостанцияларнинг халақитлари кучли бўлиб, қабул қилгичдаги ва унинг фидеридаги иссиқлик шовқинлари нисбатан кичик. Шунинг учун хам сигнал/шовқин нисбатини ошириш учун катта қийматли ЙТК га эга бўлган антенналарни қўллаш ўринлироқ. Бунда тизимнинг ФИК и ва антеннанинг юклама билан мослашганлиги унчалик хам ахамиятли эмас. Бироқ, катта йўналганликка эга бўлган антенналарнинг қўлланилиши фақат профессионал қабул қилишда ўринли ва хар доим хам қўлланилавермайди. Қабул қилувчи антенналар асосан рамкали, Г-симон ва Т-симон тебратгичлар бўлиб, улар узатувчи антенналардан хам конструкцияси, хам ўлчамлари бўйича тубдан фарқ қилади. Г-симон ва Т-симон антенналар вертикал (10…15 м) ва горизонтал (20…30 м) симлардан тайёрланади. Ерлантириш экран клеммасини 1…2 м чуқурликка кўмилган рухланган металл лист билан уланиши, ёки рухланган металл труба билан улаш орқали амалга оширилади. Рамкали антеннанинг ўлчамлари кичик бўлганлиги учун бу диапазондаулар элементар рамка каби намоён бўладилар. Элементар рамканинг ЙД си эса рамка текислигига перпендикуляр йўналишда нол қийматига эга бўлиши лозим. Бироқ, агар рамка носимметрик линия ёрдамида қабул қилгич билан уланадиган бўлса, фидернинг антенна эффекти туфайли бу ЙД бузилиб, унинг нолинчи нурлаш бурчаклари йўқолади. Антенна эффектини йўқотиш учун рамка ва симметрияловчи қурилма ягона конструкцияга бирлаштирилади (9.10-расм). Агар қабул қилгичнинг кириши етарлича симмерияяланмаган бўлсак хам антенна эффекти юз бериши мумкин. S юзали рамканинг таъсир этувчи узунлиги l_т = 2πS/λ ифода ёрдамида хисобланиши мумкин. Ерга яқин масофада рамканинг кўзгули акси туфайли унинг узунлиги икки баробар ошади. Ушбу диапазонларда рамканинг таъсир этувчи узунлиги жуда кичик. Шунинг учун хам унинг нурлаш қаршилиги ва ФИК и хам кичик. Шунинг учун хам рамкали антенналар узатувчи антенна сифатида кам ишлатилади. Рамканинг реактив қаршилиги индуктив характерга эга бўлганлиги учун, уни созлаш учун параллел равишда сиғим уланади. Рамкани созлаш унинг узунлигини ошириш билан баробар. Бу узунликни рамканинг чулғамлари сонини ошириш орқали хам ошириш мумкин. Магнитодиэлектрикли стерженларни қўллаш орқали хам рамканинг узунлигини ошириш мумкин

l_т= (2π/λ)nSμ_эф,

бунда: μ_эф – эффектив магнит сингдирувчанлик.

9.11-расмда μ_эф нинг сердечник узунлигига боғлиқлик графиклари келтирилган. Рамкали антеннанинг таъсир этувчи узунлиги рамканинг майдонига пропорционал бўлганлиги учун профессионал (радиоузатувчи марказлар) радиоқабулда катта ўлчамли стационар рамкали антенналар катта майдонларда мачталар ёрдамида ўрнатилади. Рамкали антенналарнинг асосий афзаллиги шундаки, уларда горизонтал текисликда нолинчи нурланиш бурчаги мавжуд. Бу халақит берувчи радиостанциялардан сақланишда қўл келади. Қабул қилувчи рамкали антенналарда ЙД ни бошқариш учун уни айлантирилса, таъсир этувчи узатувчи антенналарда бу иш катта ва мураккаб тизимлар ёрдамида амалга оширилади.

9.10-расм. Симметрияловчи қурилмали рамка

9.11. μэф нинг l/2a муносабатга боғлиқлиги