18 ma’ruza. Radioto‘lqinlarni elektromagnit moslashuvi

18 - ma’ruza. Radioto‘lqinlarni elektromagnit moslashuvi.

Reja:

1. 
   Elektromagnit moslashuv muammosining paydo bo‘lish sabablari.
   
2. 
   Elektromagnit moslashuv muammolarini yechish usullari.
   
3. 
   Elektromagnit moslashuv muammolarini yechish bosqichlari
   

1.Elektromagnit moslashuv muammosining paydo bo‘lish sabablari.
Insoniyat elektromagnit to‘lqinlardan turli maqsadlarda foydalanishni boshlaganiga 100 yildan ko‘p bo‘ldi. Hozirda elektromagnit to‘lqinlardan radioaloqa, radioeshittirish, televideniye, radioboshqarish, radiolokatsiya, radiotelemetriya, radionavigatsiya, uchish apparatlari: samolyot, kosmik kemalarni boshqarishda, harakatdagi radioaloqa va boshqa ko‘plab tizimlarda keng foydalanilmoqda.
Elektromagnit to‘lqinlardan foydalanish sanoatning turli sohalarida, texnikada va fanda keng foydalanilmoqda. Zamon radiotexnikasi va elektronikasi yutuqlaridan meditsina, ximiya, geologiya, metrologiya, astronomiya kabi turli sohalarda ham keng miqyosda foydalanilmoqda. Turli vazifalarni bajaruvchi yer sun’iy yo‘ldoshlari koinotni yanada chuqurroq o‘rganish va keng okeanlarda suzib yuruvchi kemalarning havfsiz harakatlanishini ta’minlash ham radioelektronika yutuqlariga asoslangan.
Radioelektronikaning radioapparatlar uchun yangi elementlar yaratish texnologiyasi, analog va raqamli integral mikrosxemalar ishlab chiqarishning keng yo‘lga qo‘yilishi, radioelektron vositalarni loyihalash va zamonaviy texnologiyalar asosida ishlab chiqarishda erishilgan yutuqlar hozirda turli sohada foydalanilayotgan REV sifatini yaxshilanishiga va ular sonining keskin ko‘payishiga olib keldi.
AQShda 1936 yilda hammasi bo‘lib 600 ta amplitudasi modulyatsiyalangan signallarni tarqatuvchi radioeshittirish stansiyalari mavjud bo‘lgan bo‘lsa, 1961 yilga kelib ularning soni 6000 tadan oshdi, ulardan 1400 tasi chastota modulyatsiyalangan radiosignallarni efirga uzatgan. Huddi shu yili 600 ta televizion uzatkichlardan foydalanilgan. 1972 yilga kelib AQShda chiqish quvvatlari 500 Vt dan 5 MVt gacha bo‘lgan 18000 ta radioeshittirish va televizion uzatkichlar bo‘lgan. O‘rtacha 10 km² hududda bitta radiouzatkich ishlagan. Faqat 1961-1966 yillarda radiolokatsion stansiyalar soni 5 martaga ko‘payib, 3 mingtadan 15 mingtagacha yetgan. Shu yillarda harakatdagi aloqa vositalari soni ham keskin oshdi, 1950 yilda AQShda 100000 ga yaqin bo‘lgan va 1970 yilga kelib ular soni 3,3 mln. tani tashkil etgan, 1975 yilda 5,8 mln., 1980 yilda 7 mln. dan oshgan. 1981 yilga kelib metr va detsimetr diapazonida ishlovchi harakatdagi radioaloqa vositalari soni 9 mln. dan ko‘p bo‘lgan.
1958-1974 yillarda xususiy radiostansiyalardan foydalanish uchun 1 mln. litsenziya berilgan bo‘lsa, 1975 yilda dastlabki o‘n oyda 1 mln. litsenziya berilgan va shu yili ohirgi oylarida yana 1 mln. litsenziya berilgan.
Yaponiyada 1965 yilda 300 mingga yaqin turli REVlardan foydalanilgan va 1981 yilda faqat metrli va detsimetrli diapazonlarida foydalaniladigan harakatdagi radioaloqa vositalari soni 2 mln. ga yaqin bo‘lgan. Xuddi shunga o‘xshash Angliya, Germaniya, Fransiya, Italiya kabi mamlakatlarda ham radioaloqa, radioeshittirish va televizion signallar uzatish qurilmalari soni ham juda katta miqdorlarda oshib borgan.
Dekametrlar diapazoni (10...100 m) 27 MGts kenglikdagi chastotalar polosasini egallaydi. Agar radiokanal polosasi kengligini 3 kGts deb olsak (bir polosali radioaloqa), u holda ushbu 27 MGts polosaga 9000 kanal joylashtirish mumkin, ammo hozirda bu diapazonda 1,5 mln.ga yaqin radiouzatkichlar ishlaydi va ulardan 1 mingdan ortig‘ining chiqish quvvati 100 kVt va undan katta. Xalqaro elektraloqa ittifoqining ma’lumotiga qaraganda har yili 20 mingdan ortiq radiochastota o‘zlashtirmalari Xalqaro ma’lumot chastotalar registrida ro‘yxatga olinmoqda.
REV soni oshishi bilan birga ular bajaradigan vazifalar ham sezilarli darajada murakkablashdi, ko‘rsatadigan xizmatlarining turlari ham ko‘paydi. Ko‘pchilik REV yagona yoki bir qator xizmatlarni ko‘rsatish uchun birgalikda ishlashiga to‘g‘ri keladi. Bunday komplekslar ishlashi natijasida yuzaga keladigan elektromagnit muhit (sharoit) kompleksdagi REVlar soni, ular orasidagi masofalar, ularning chiqish quvvatlari, kompleks tarqatayotgan radiochastotalar spektri kengligiga bog‘liq. Ayniqsa kichik bir hududda joylashgan radioelektron kompleks murakkab elektromagnit muhitni yuzaga keltiradi. Bunday holatlar samolyotlarda, kosmik kemalarda, suzuvchi kemalarda, radioaloqa uzellarida va hk. larda yuz beradi. Shunga yaqin elektromagnit muhit yirik shaharlarda ham yuzaga kelmoqda. Ayniqsa mobil aloqa tizimi abonentlari sonining ko‘payishiga bog‘liq ravishda ularning bazaviy stansiyalari va bazaviy stansiyalar orasida o‘rnatilgan nisbatan keng polosali radiorele stansiyalari sonining oshishi elektromagnit muhitni nisbatan murakkablashishiga olib kelmoqda. Bundan tashqari turli REV antennalari sonining kichik bir hududda ko‘payib borishi ham elektromagnit muhitga kuchli ta’sir ko‘rsatadi. Ba’zan antennalar orasidagi masofa bir necha o‘n metrlardan metrlargacha bo‘lgan masofani tashkil etadi. REVlarning kichik bir hududda zich joylashishi ular orasidagi o‘zaro xalaqitlarning yuzaga kelishiga sabab bo‘ladi. Qo‘shni radiouzatish qurilmalari tarqatayotgan elektromagnit to‘lqinlar ta’sirida ularning qabullash antennalaridagi kuchlanish ba’zi vaqtlarda bir necha o‘n voltga ham yetishi, natijada radioqabullash qurilmalari kirish kaskadlarida kuchli blokirovkalash hodisasi yuz berishi, ba’zan esa yuqori sezuvchanlikka ega qurilmalarni ishdan chiqarishi ham mumkin. Radiolokatsion stansiyalar va katta quvvatli qisqa to‘lqin radiouzatkichlari kuchli radioxalaqitlarni yuzaga keltirishi mumkin. Radiouzatkich qurilmalari antennalarining bir-biriga ta’siri natijasida ularda hosil bo‘ladigan elektr yurituvchi kuchlar ham katta havf tug‘diradi. Ular fazoga tarqatayotgan chastotalarining o‘zaro ta’siri natijasida yangi kombinatsion xalaqitlar yuzaga kelishi yoki ularning asosiy chastotasida xalaqitlar kelib chiqishiga sabab bo‘lishi mumkin. Bu esa boshqa REVlar ish faoliyatini murakkablashtiradi.
REV antennalari orasidagi masofalarni kattalashtirish imkoniyati bo‘lmasligi ularni radiokanalllarini bir-biriga eng kichik ta’sir ko‘rsatadigan qilib joylashtirish imkoniyatini chegaralaydi. Bunda nafaqat antennalar, shu bilan birga ularni o‘rnatish qismlari, qo‘shimcha konstruksiyalari ham ularda elektr yurituvchi kuchlarni yuzaga kelishi, yo‘naltirilganlik diagrammalari yon va orqa tomonlarga radioto‘lqinlar tarqatishi natijasida birinchi navbatda radioqabullash qurilmalariga ta’sir etuvchi qo‘shimcha xalaqitlar, qolaversa ushbu hududda joylashgan nisbatan kam quvvatli radiouzatkichlarga salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Ba’zi hollarda antennalarning bir-biriga ta’siri natijasida sun’iy ravishda ularning yo‘naltirilganlik diagrammalarining shakli sezilarli darajada buzilishi va signalni ba’zi yo‘nalishlarga tarqatmasligi yoki ba’zi yo‘nalishlardan amalda umuman qabul qilmasligi mumkin. Yuqorida keltirilgan turli noxush xalaqit va holatlarning REVga ta’siri ularning o‘z vazifalarini talab darajasidagi sifat ko‘rsatkichlari bilan bajarishlarini ta’minlash uchun ularning antennalarini kichik bir hududda to‘g‘ri joylashtirish elektromagnit moslashuv muammosini yechishning murakkab masalalaridan biri hisoblanadi. Kichik bir hududda joylashgan bir necha antennalarni mutanosib (ratsional) joylashtirish hamma vaqt ham yechilmasligi mumkin. Bunday hollarda boshqa tashkiliy va texnik tadbirlar ko‘rishga to‘g‘ri keladi. Shunga o‘xshash muammolar turli hududlarda (nisbatan uzoq bo‘lmagan) joylashgan antennalar orasida ham yuzaga kelishi mumkin, ammo bu holda EMM muammosini nisbatan oson tashkiliy tadbirlar ko‘rish natijasida hal etish mumkin.
Muqim o‘rnatilgan va harakatdagi radioelektron vositalar soni muntazam oshib borayotgan hozirgi vaqtda ular orasidagi masofalar ham kichiklashib bormoqda. Foydalaniladigan chastotalar imkoniyati kamayib borishi radiodiapazonlarda ishlovchi radioqabullash qurilmalari kirishidagi turli xalaqitlar sathining oshishiga olib kelmoqda va REVlarning (normal) talab darajasida ishlash sifatini ta’minlashi qiyinlashmoqda.
Shunday qilib REVlar sonining ko‘payishi ular sifat ko‘rsatkichlarining o‘zgarishiga olib keldi, bu esa chastotalar resursi cheklangan holatda ularni chastotalar bo‘yicha ajratish imkoniyatini chegaralaydi.
Radioelektron qurilmalarni loyihalash va yaratish texnologiyalari hozirda radiouzatkichlarning chiqish quvvatlarini kattalashtirish, radioqabullash qurilmalarining sezgirliklarini oshirish va antennalar kuchaytirish koeffitsiyentlarini ko‘paytirish imkoniyatini beradi. Radiouzatish qurilmalari chiqish quvvatlari uzluksiz rejimda bir necha yuz kilovattni, ba’zi hollarda o‘rtacha quvvati 1 MVt ni tashkil etishi mumkin. Radiolokatsion stansiya (RLS) chiqish quvvati esa impuls rejimda bir necha Megavatt bo‘lishi mumkin. Zamonaviy radioqabullash qurilmalarining sezgirligi 10^-22 Vt ni tashkil etadi. Radiouzatkichlar chiqish quvvatlarining kattalashishi va radioqabullash qurilmalari sezgirligining yuqori darajada oshganligi ularning birgalikda ishlashini murakkablashtiradi.
REVlar oldiga qo‘yilgan vazifani bajarishi uchun uning chiqish quvvatini oshirilishi, u atrofga tarqatayotgan keraksiz nurlanishlar sathining ham oshishiga olib keladi. Misol uchun, AQShda foydalaniladigan impuls rejimda chiqish quvvati 5 MVt bo‘lgan RLS uning chiqishidagi 4-garmonikasi quvvati 200 Vt bo‘lib, uning chastotasi radionavigatsiyada foydalanish uchun ajratilgan chastotalar diapazoniga to‘g‘ri keladi. Radionavigatsiyada foydalaniladigan radiouzatkichlarning chiqish quvvatlari esa ko‘p hollarda 200 Vt dan kichik. Natijada katta quvvatli RLS ishlashi natijasida radionavigatsiya vositalari uchun katta sathli xalaqit hosil qiladi.
Foydalaniladigan bir qator RLS radiouzatkichlari 3...5 garmonikalarida mos ravishda 63, 10, 3, 13 Vt radionurlanishlarga ega. Magnetrondan foydalanilgan RLS chiqishidagi 2- va 3-garmonikalardagi radionurlatishlar quvvati 1 kVt dan katta, ba’zi RLS chiqishida 3-garmonikasi quvvati 65 kVt ga yetadi.
Oxirgi yillarda RLSlarning chiqish quvvatlarini oshirish uchun maxsus yaratilgan magnetron, klistron, ko‘p rezonatorli klistronlardan va boshqa murakkab elektron asboblardan foydalanilmoqda. Bu elektron asboblar o‘z asosiy vazifalarini bajarish bilan birga asosiy signal bilan birga uning garmonikalarida ham xalaqitlar nurlatadi. Bu birinchi navbatda magnetronlarga tegishli. Hozirda impuls rejimda 5 MVt gacha va undan katta quvvatli radiosignal tarqatuvchi RLSlardagi magnetronlar nisbatan kam xalaqitlar chiqaruvchi boshqa asboblar bilan almashtirilmoqda.
Radioaloqa va radiolokatsiya tizimlari uchun chiqishidagi xalaqitlari sathi kichik bo‘lgan maxsus elektron asboblar yaratilishi bilan birga bu tizimlarda murakkab signallardan, ya’ni katta baza ga ega keng spektrli signallardan foydalanilmoqda ( va - mos ravishda signal davomiyligi va spektri kengligi). Bazasi katta murakkab signallardan foydalanish radiouzatish qurilmalari chiqishidagi garmonikalardagi keraksiz nurlatishlar sathini nisbatan kamaytirish bilan birga, radioaloqa va RLS o‘z oldiga quyilgan vazifani kichik chiqish quvvati yordamida bajarish imkoniyatini yaratadi. Foydali signalni signal-shovqin aralashmasidan optimal ajratib olish signal quvvatini shovqin quvvati spektral zichligi nisbatiga bog‘liq, shuning uchun signal davomiyligi ni uzaytirib, uning quvvatini kamaytirish mumkin. Murakkab signallar oddiy signallar ga nisbatan katta chastotalar polosasini egallaydilar ( ), ammo bu signallarning xususiyatlari shundan iboratki bir tor polosali signal uchun ajratilgan chastotalar polosasida bir necha (yuzlab, minglab) murakkab signallardan foydalanish mumkin. Ammo murakkab signallarning bu xususiyatlarini ularning o‘zaro EMM masalalarini o‘rganishda e’tiborga olish kerak.
Radioqabullash qurilmalari foydali – asosiy kanaldagi signalni qabul qilish bilan birga, keraksiz qo‘shimcha qabul kanallari va oraliq chastota orqali qabul qilish xususiyatiga ega. Radioqabullash qurilmasining asosiy kanal bo‘yicha sezgirligini oshirilishi, uning xalaqit kanallari orqali ham turli xalaqit radiosignallarini qabullash darajasini oshiradi. Ushbu xalaqitlar qatoriga boshqa radiouzatkichlarning asosiy va qo‘shimcha polosadagi nurlatishlari ham kiradi.
Radiouzatkichlar chiqishidagi keraksiz nurlatishlarning borligi va radioqabullash qurilmalari sezgirligining oshib borishi EMMning kelib chiqish sabablaridan asosiysi hisoblanadi.
Radioqabullash qurilmalariga turli radiouzatkichlar tarqatayotgan keraksiz nurlatishlardan tashqari, yana uzilib-ulanish (kontakt) xalaqitlari ham sezilarli ta’sir ko‘rsatadi. Bunday xalaqitlar harakatdagi aloqa tizimlarida, ular o‘rnatilgan harakat vositasida elektr zanjirlarining uzilib-ulanishi natijasida hosil bo‘ladi (tramvay, trolleybus, avtomashina, kemalar, samolyotlar va h.k.). Uzilib-ulanish natijasida ta’sir chastotalari keng xalaqit paydo bo‘ladi. Ushbu halaqit spektri tashkil etuvchilari radioqabullash qurilmasi asosiy qabullash polosasiga mos bo‘lib, uning ish sifatini yomonlashtiradi. Bu ham EMM nuqtai nazaridan yana bir muammoni kelib chiqishiga sabab bo‘ladi.
REVlarining ma’lum bir tomonga yo‘naltirilgan quvvatining oshishi ham EMM muammosini keltirib chiqaradi. Zamonaviy antennalarning asosiy yaproqchasi yo‘nalishida kuchaytirish koeffitsiyenti 50 dB ga yaqin bo‘lishiga qaramasdan uning yon va orqa yaproqchalari orqali nurlatishi ham sezilarli darajada katta. Misol uchun, parabolik antennalar uchun yon yaproqchalari kuchaytirish koeffitsiyenti asosiy yaproqchalar orqali kuchaytirishga nisbatan yon yaproqcha uchun - 20 dB va orqa yaproqchasi uchun - 40 dB ga teng. Bu RLS antennasi asosiy yo‘nalishida 5 MVt quvvat nurlatsa, orqa – teskari yo‘nalishga 1 kVt quvvat nurlatishini anglatadi.
Elektromagnit muhitni shakllantirishda turli energetika, sanoat va maishiy elektrotexnik qurilmalari ham sezilarli hissa qo‘shadilar, ular o‘z xossalari bo‘yicha maxsus shakllantirilmagan xalaqitlar turiga kiradilar.
Bu tur xalaqitlar sanoat xalaqitlari deb ataladi. Sanoat xalaqitlarini hosil qiluvchi manbalarga quyidagilar misol bo‘ladilar: o‘zgarmas va o‘zgaruvchan tok generatorlari; elektr uzatish liniyalari; payvandlash apparaturalari; elektr transportlar, avtomobillarning o‘t oldirish qismlari; maishiy elektr asboblar va boshqalar. Sanoat xalaqitlari REVlar o‘z vazifalarini to‘liq va sifatli bajarishlariga salbiy ta’sir ko‘rsatadilar va ularning birgalikda ishlash holatini murakkablashtiradi. Sanoat xalaqitlarining sathi shaharlarda, harakatdagi texnika (avtomobil, tank, kema va samolyotlar)da sezilarli darajada katta.
Radioaloqa uchun foydalanilmaydigan turli elektrotexnik va maishiy qurilma va asboblar tarqatadigan xalaqit nurlatishlar maxsus davlat standarti bilan me’yorlanadi (cheklanadi).

2.Elektromagnit moslashuv muammolarini yechish usullari.

EMM muammosini yechishning birinchi usuli bu o‘lchashlar va modellashtirishlarga asoslanib har tomonlama tahlil etish. REVni loyihalash va yaratish davrida EMMni tahlil etish eng asosiy bosqich hisoblanadi. Bu tahlillardan maqsad REVga EMM nuqtai nazaridan qo‘yiladigan asosiy talablarni belgilab olish hisoblanadi. Bu talablar REV bajaradigan vazifani inkor etmasligi, unga qarshi bo‘lmasligi, faqat uning asosiy texnik ko‘rsatkichlariga texnologik va konstruksiyalash nuqtai nazaridan tuzatishlar kiritilishi mumkin. EMMni tahlil etishlardan eng ma’quli bu EHMda modellashtirish bo‘lib, muammoni yechishda murakkab hodisalar, katta hajmdagi ma’lumotlardan foydalanish imkoniyatini beradi. EMMni tahlil etish bosqichlarida xalaqit ta’sirida bo‘lgan retseptor eng havfli xalaqitlar manbai, xalaqitlarning apparaturaga ta’sir etish yo‘llarini, REVga katta radiotizim sifatida qarab uni moslashtiruvchanligini baholash, xususan bir qator ko‘rsatkichlar, shu jumladan chastotalar spektridan samarali foydalanish darajasini aniqlash mumkin.