4 - лаборатория иши.

«ПАРАБОЛИК АНТЕННАННИ ТАДҚИҚ ҚИЛИШ»

 

1.     ИШНИНГ МАҚСАДИ

 

Нурлатгич жойлашишининг параболасимон антенна йўналганлик диаграммасига таъсирини ўрганиш.

 

2.     ҚИСҚАЧА НАЗАРИЙ МАЪЛУМОТЛАР

 

Параболик антенна нурлатгич ва унинг сферик тўлқинини ясси тўлқинга  айлантириб берувчи кўзгудан ташкил топган. Кўзгу ўткир йўналган нурланишни вужудга келтиради. 2.1-расмда параболик кўзгунинг эскизи келтирилган бўлиб, унда сферик тўлқин хосил қилувчи нуқтавий манба жойлашган кўзгунинг  F фокусидан келувчи нурлар тасвирланган.

ОF оралиқ фокус масофа дейилади ва f0 билан белгиланади. Параболоид шакли билан чегараланган кўзгу қисми (z = z0 шарт бажарилганда) кўзгунинг ёйилиши деб номланади. CD тўғри чизиқ эса параболоид ёйилиши текислигининг кесимини ифолайди.

2.1- расм. Параболик антеннанинг эскизи

 

FAB синиқ чизиғи нурлатгичдан чиқаётган электромагнит тўлқиннинг ихтиёрий нури йўналишини кўрсатади. Бизга аналитик геометрия курсидан маълумки, бу йўналишнинг узунлиги парабола сиртидаги нуқталарнинг ҳолатига боғлиқ эмас. Шунинг учун, кўзгудан қайтган барча нурлар, ёйилиш текислигидаги  ва унга параллел бўлган текисликдаги нурлар бир хил фазада бўлади. Шундай қилиб, параболик антенна нуқтавий манбадаги сферик тўлқини ясси тўлқинга айлантириб беради. Реал нурлатгичлар нуқтавий бўлмайди. Бироқ, нурлатгичнинг фаза маркази параболанинг фокуси билан мос тушса, парабола фокусида жойлашган нурлатувчини нуқтавий манба деб ҳисоблаш мумкин.

Агар нурлатгичнинг фаза маркази фокусга мос равишда кўзгу ўқига перпендикуляр йўналишда силжиса, у ҳолда кўзгу нуқталарида мос равишда қайтган нурлар кўзгунинг ёйилиш текислигига бир вақтда келиб тушмайди. Демак, 2-нур ёйилиш текислигига 1-нурга қараганда, 3-нур эса 2-нурга қараганда кеч бориб тушади, яъни кўзгунинг ёйилиш текислиги синфаз бўлмай қолади. 2.2.-б расмда  кўзгунинг ΔX силжиш катталигининг ҳар хил қийматларида парабола текислигига мос равишда фаза тақсимот қонунлари келтирилган. Кўзгу ΔX силжиш катталигининг кичик қийматларида ва керакли даражадаги узун фокусли кўзгуда ёйилиш текислигидаги фаза тақсимоти тўғри чизиққа яқинроқ бўлади. Шунинг учун бу ҳолда кўзгунинг фокусдан кўзгу ўқига перпендикуляр йўналишда силжиши 2.1 в расмда кўрсатилган кўзгу силжишига тескари томонга йўналганлик диаграммасининг ўзгаришига олиб келади.

Йўналганлик диаграммасининг айланиш бурчаги υ2  нурлатгич кичик силжиганда тахминан  υ1 нурлатгичнинг силжиш бурчагига тенг бўлади.

 

2.2   расм. Антеннанинг йўналганлик диаграммасини шакллантириш

 

ΔX силжишининг ошиб бориши антенна текислигидаги фаза оғишларига олиб келади. Фаза оғишлари рухсат этилган (450)  қийматдан ошмаслиги учун қуйидаги шарт бажарилиши керак.

 

                              Δх £ 0,6 λ/sinΨ0,                                         (2.1)

 

Бу ерда  λ –тўлқин узунлиги,

              Ψ0 – кўзгунинг ёйилиш бурчаги.

Нурлатгичнинг фокусдан парабола ўқига перпендикуляр йўналишда силжишидан амалиётда параболик антеннанинг йўналганлик диаграммасини бошқаришда кенг қўлланилади. Бунда одатда кўзгу Z ўқига перпендикуляр равишда эмас балки фокус масофасига тенг радиусли ёй бўйича ўзгартирилади.

         Кўзгунинг фокал ўқи (Z ўқи) атрофида айлантирилишида ҳам антенна текислигида майдоннинг ночизиқли фаза бузилишлари (асосан квадратик) юзага келади. Бу параболик антенна йўналганлик диаграммасининг кенгайишига ва ундаги нолларнинг йўқолишига олиб келади.

Реал нурлатгичларнинг йўналганлик диаграммаларида нурлатгичдан тарқалаётган барча энергия кузгуга бориб тушмайди. Нурлатгич энергиясининг бир қисми кўзгуни четлаб ўтади, бу кўзгули антенна йўналганлик диаграммасида ёнг япроқлар сатҳларининг ошишига олиб келади.

         Параболик антеннанинг йўналганлик коэффициентини (ЙК)  формула ёрдамида ҳисоблаш мумкин

                                           (2.2)

 

Бу ерда S –ёйилиш текислигининг юзаси;

νнат = νη1 – кўзгули антеннанинг натижавий ёйилиш юзасидан фойдаланиш коэффициенти ( КИП).

ν –текисликнинг амплитуда тақсимоти билан аниқланадиган(агар текислик синфаз равишда қўзғатилса) кўзгу текислигининг ёйилиш юзасидан фойдаланиш коэффициенти.

η1 = РΣ/ Рнур- кўзгу тарқатган қувватнинг нурлатгич тарқатган қувватга нисбати(кўзгудаги йўқотишлар бу ерда ҳисобга олинмайди).

         Кучайтириш коэффициенти (КК) G ни қуйидаги формула ёрдамида аниқлаш мумкин

 

                                  G = η2*D,                                                       (2.3)

 

Бу ерда  η2 = РΣ / РНУР;  

               РНУР-нурлатгичга тушган қувват

         η2  коэффициентини кўзгули антеннанинг ФИК деб аташ мумкин бўлиб, унда нурлатгичдаги иссиқлик энергияси йўқотишлари, нурлатгичнинг маҳкамлаш элементларидаги йўқотишлар, бўёқларда, кўзгу ички текислиги қопламаларидаги йўқотишлар ҳисобга олинади.

         Агар кўзгунинг берилган шаклида (R0/ƒ0 = const) нурлатгичнинг йўналганлик дианграммаси кенгайтирилса, у ҳолда кўзгудан тарқалаётган нурлар текис тарқалади(апертуравий КИП ошади), бу эса ν нат  ва йўналганлик коэффициентининг ошишига олиб келади. Лекин кўзгу яқинидан ўтувчи нурларнинг энергияси ошади(η1 камаяди) бу эса ν нат  ва йўналганлик коэффициентининг камайишига олиб келади.

Кузгу йўналганлик диаграммасининг торайиши билан амплитуда тақсимоти нотекислиги ошиб боради (ν камаяди), натижада ν нат  ва йўналганлик коэффициенти камаяди, лекин бир вақтнинг ўзида нурлатгич энергиясининг кўзгу чеккларидан қуйилиши (тошиб чиқиши) камаяди (η1 ошади) бу эса ν нат  ва йўналганлик коэффициентининг ортишига олиб келади.

         Антеннанинг йўналганлик коэффициентига таъсир кўрсатувчи иккита ўзаро қарама қарши факторлар R0/ƒ0 ўзгармас катталикда ёки кўзгунинг ёйилиш бурчаги (2Ψ0) ва нурлатгичнинг ўзгарувчан йўналганлик диаграммасида ҳамда йўналганлик коэффициентининг максимал қийматида нурлатгичнинг оптимал тўлқин тарқатиш шарти аниқланади.

         Амалиётда қўлланиладиган кўп турдаги нурлатгичлар учун кўзгунинг оптимал тўлқин тарқатиш шарти, нурлатгичнинг йўналганлик диаграммаси  кўзгунинг четки қисмларидаги майдон кучланганлигининг (Ечет) унинг учидаги майдон кучланганлигига (Е0)  нисбатан 10дБ га камроқ майдон кучланганлигини таъминласа, бажарилади.

 

20lg(Ечет /Е0) = -10 дБ  ёки  Ечет /Е0 = 0,316.

 

         Параболик антеннанинг йўналганлик диаграммаси нурлатгичнинг йўналганлик диаграммаси ва кўзгу шакли (R0 /f0) га қараб аниқланади.

 

3. ЛАБОРАТОРИЯ ҚУРИЛМАСИНИНГ ТАВСИФИ.

 

Параболик антенна йўналганлик диаграммасига нурлатгич жойлашишининг таъсирини тадқиқ қилувчи қурилманинг структура схемаси 3.1- расмда келтирилган.

3.1-расм. Лаборатория қурилмасининг структура схемаси. ( 1 -  генератор,     2 -  коаксиал кабель,   3 -  узатувчи антенна,    4  –  тадқиқ қилинаётган параболик антенна, 5 – индикаторли детектор секцияси).

        

Қурилманинг қабул қилувчи қисми ҳаракатланувчи таянчга ўрнатилган бўлиб, горизонтал текисликда (Е текислигида) параболик антеннанинг йўналганлик диаграммасини ўлчаш имконини беради. 

 

 

4. ЛАБОРАТОРИЯ ИШИНИ БАЖАРИШ ТАРТИБИ

 

4.1. Генераторни ёқиб 10-15 дақиқа мобайнида қиздирилади.

4.2. Нурлатгични фокал ўқи атрофида унга перпендикуляр равишда силжитиб, антенна индикатор қурилмасининг максимал кўрсатгичига қараб созланади. Бунда параболик кўзгунинг фокуси нурлатгичнинг фаза маркази билан мос тушиши керак.

4.3. Нурлатгич фокусга ўрнатилган ҳолатдаги антенна айланиш бурчаги φ ва индикатор қурилмаси кўрсатгичи  α ни ёзган ҳолда, антеннанинг йўналганлик диаграммасини аниқланг.

4.4. Нурлатгичнинг фокал ўқи( Z ўқи) атрофида ( ўқитувчи томонидан берилган бир қанча ўрнатилган қийматларда) айлантириб, антенна айланиш бурчаги φ ва индикатор қурилмаси кўрсатгичи  α ни ёзган ҳолда, антеннанинг йўналганлик диаграммасини аниқланг.

4.5. Нурлатгичнинг фокусдан фокал ўқига перпендикуляр йўналишда             (ўқитувчи томонидан берилган бир қанча ўрнатилган қийматларда) силжитиб, антенна айланиш бурчаги φ ва индикатор қурилмаси кўрсатгичи  α ни ёзган ҳолда, антеннанинг йўналганлик диаграммасини аниқланг.

4.6. Ўлчов натижаларини 4.1. жадвал кўринишидаги жадвалга киритинг.

 

Таблица 4.1

Экспериментал ўлчов натижалари

 

φ0

-15

-14

…

-1

0

1

…

14

15

Изоҳ

α, мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нурлатгич фокусда

F(φ) = α /αmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α, мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нурлатгич Z ўқига ^ … мм силжиганда

F(φ) = α /αmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α, мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нурлатгич Z ўқи атрофида … мм силжиганда

F(φ) = α /αmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7. Тўғри чизиқли координаталар тизимида меъёрланган йўналганлик диаграммаси  F(φ)ни қуринг.

 

5. ҲИСОБОТ ТАРКИБИ

 

Ҳисобот қуйидагилардан таркиб топиши керак:

5.1. Қурилманинг структура схемаси.

5.2. Ўлчов натижалари жадваллари.

5.3. Тўғри чизиқли координаталар тизимида меъёрланган йўналганлик диаграммаси.

5.4. экспериментал текшириш натижалари хулосалари 

 

6. НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ.

 

6.1. Параболик антеннанинг ишлаш принципини тушинтиринг.

6.2. Қандай қилиб антеннанинг йўналганлик диаграммасига кўзгу ёйиш текислигида майдон амплитудасини аниқлаш таъсир кўрсатади?

6.3. Қандай қилиб антеннанинг йўналганлик диаграммасига кўзгу ёйиш текислигида майдоннинг фаза бузилиши таъсир кўрсатади?

6.4.Ёйилиш юзасидан фойдаланиш коэффициенти деб нимага айтилади?

6.5.Парабола текислигининг эффектив юзаси деб нимага айтилади.

6.6. Антеннанинг йўналтириш коэффициенти ва кучайтириш коэффициенти деб нимага айтилади.

6.7.Нурлатгичнинг фокусдан силжиши натижасида антеннанинг йўналганлик коэффициенти қандай ўзгаради.

6.8. Кўзгунинг нурлатгичига қандай талаблар қўйилади. Параболик антенналарнинг нурлатгичлари сифатида қандай турдаги антенналар қўлланилади.

6.9. Параболик антеннанинг соя эффекти деб нимага айтилади.

6.10.  Кўзгунинг нурлатгичга реакцияси деб нимага айтилади.

6.11. Қандай бурчаг кўзгунинг оптимал ёйилиш бурчаги деб аталади.

6.12. Параболик антеннанинг йўналганлик диаграммаси қайси параметрларга боғлиқ.

6.13.Қандай турдаги кўзгули антенналарни сиз биласиз.

6.14. Рупорли-параболик антеннанинг ишлаш принципини тушунтиринг.

6.15. Икки кўзгули антенналарнинг ишлаш принципини тушунтиринг.

6.16. Параболик антенналар қайси алоқа тизимларида ишлатилади.

 

АДАБИЁТЛАР

 

1. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М.:Связь, 1972.

2. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М.:Радио и связь, 1981.

3. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П. и др. Коротковолновые антенны. М.:Радио и связь, 1985.

4. Ерохин Г.А., Чернышев О.В. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. –М.:Радио и связь, 1996.

5. Ликонцев Д.Н. Антенно-фидерные устройства. Конспект лекций. –Т.: ТУИТ, 2002.

6.Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ.      – М.: Связь, 1977 7.Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. - М.: Советское радио, 1974

8. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. – М.: Связь, 1977               .

9. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. – М.: Высшая школа, 1988.

10. Долуханов М.П. Распространение радиоволн.- М.:Связь, 1972.

11. Черенкова Е.Л., Ченрнышев О.В. Распространение радиоволн.- М.: Радио и связь, 1984.

12. Ликонцев Д.Н. Распространение радиоволн. Учебное пособие для учащихся колледжей связи. –Т.: ТУИТ, 2002.

13. Шахобиддинов А.Ш. Ликонцев Д.Н. «Антенна-фидер курилмалари» уку