|
Laboratoriya №16. «Frenel zonalarini tadqiq qilish»
Ishning maqsadi: Frenel zonalari haqida tushunchaga ega bo’lish.
Nazariy ma’lumot
Gyuygens prinsipiga asosan, to‘lqin tarqalish fronti yuzasidagi xar bir elementni ikkilamchi sferik to‘lqin manbai deb qarash mumkin. Otatda to‘lqin tarqalish jarayonlarini o‘rganishda real nurlatgichni markaziy real element bilan mos tushuvchi faraz qilingan sferda joylashgan Gyuygens elementlari majmui bilan almashtirish qulay bo‘ladi. Bunda qabul qilish nuqtasidagi elektromagnit maydon ikkilamchi manbalar ta’sirlarining yig‘indisi bilan aniqlanadi. 7.1-rasmda koordinat tizimlari markazida (A. nuqta) shartli ravishda sferik to‘lqinlarning real manbasi joylashgan. To‘lqin fronti yuzasi majmuasini real nurlatgich bilan almashirish mumkin bo‘lgan Gyuygens elemenlaridan tashkil topadi va bunda Gyuygensning aloxida elemenlari Nn dan kuzatish nuqtasi V gacha bo‘lgan masofalar ko‘rsatilgan.
3.1-rasm. Frenel zonalarini aniqlash
BNn masofa quyidagi tenglikni qanoatlantirsin:
(3.1)
Bunda, BNn -to‘g‘ri chiziqlar oilasi sfera bilan kesishuvi konsentrik aylanalar bo‘lgan konus shaklidagi yuzalarni xosil qiladi. Qo‘shni aylanalarda joylashgan xududlar Frenel zonalari deb ataladi. (7.1) ni xisobga olgan xolda shuni aytish mumkinki: birinchi Frenel zonasida joylashgan Gyuygens elementlari va ikkinchi Frenel zonasida joylashgan Gyuygens elemenlari kuzatuv nuqtasi V da fazasi bo‘yicha 1800 ga farq qiluvchi maydon xosil qiladi.Xuddi shuni istalgan chegaradosh Frenel zonalarida joylashgan Gyuygens elementlari maydonlariga nisbatan xam aytish mumkin. Bu xolat 7.1-rasmda shartli ravishda “musbat” va “manfiy” ishoralar bilan ko‘rsatilgan.
Kuzatuv nuqtasi V dagi natijaviy maydon quyidagiga teng
(3.2)
Bunda, Ye1 – birinchi Frenel zonasi Gyuygens elementlari yuzaga keltiruvchi nuqtasidagi kuchlanganlik;
Ye2 – ikkinchi Frenel zonasi Gyuygens elementlari yuzaga keltiruvchi nuqtasidagi kuchlanganlik.
Shu asosida, radioto‘lqin energiyasi manbadan kuzatish nuqtasiga tolasiman kanal orqali emas, balki, birinchi Frenel zonasi bilan chegaralangan fazoning aniq xajmi bo‘ylab uzatiladi. Fazoning bu mintaqasini radioto‘lqin tarqalish jarayonida qatnashuvchi mintaqa deb ataladi. Frenelning birinchi zonasi to‘siqlardan xoli bo‘lishi kerak.
Optika kursida bu mintaqa fokuslari A va V nuqtalar bilan mos tushuvchi (3.2-rasm), Frenelning birinchi zonasi bilan chegaralangan ellipsoida aylanish shakliga ega ekanligi isbotlanadi.
3.2-rasm. Radioto‘lqin tarqalishida mavjud fazo mintaqasi
Frenel zonalari nafaqat sfera yuzida balki boshqa yuzalarda xam qurish mumkin. Radiotrassalarni tadqiqod etishda shunday yuza sifatida to‘lqin tarqalish yo‘nalashiga perpendikulyar tekislikni tanlash qulay bo‘ladi. Bunda Frenelning birinchi znasining radiusi quyidag formula bilan aniqlanadi:
(3.3)
Frenelning birinchi zonasini maksimal qiymati trassaning o‘rtasida joylashadi.
Agar radiotrassada metall diafragma o‘rnatilsa va uni asta-sekin ochib borilsa, u xolda, ochiluvchi Frenel zonalarining tartibi n ga bog‘liq ravishda maydon satxi o‘zgaradi. Bu bog‘lanish 2.3 rasmda keltirilgan, bunda erkin fazodagi maydon kuchlanganligi Ye0 orqali ifodalangan.
3.3-rasm. Maydon kuchlanganligining ochilgan Frenel zonalarining tartibiga bog‘liqlik grafigi
Radioto‘lqin tarqalishida mavjud fazo mintaqalarining chegaralarini bilish, radiotrassalarni loyixalashtirishda muxim xisoblanadi. Radiotrassani biror kesimida tarqalish yo‘nalishiga perpendikulyar tekisligidagi Frenel zonalari chegaralarini aniqlash, maxsus metall turli zona aylanalari yordamida Frenelning juft zonalarini to‘sish va shuning natijasida qabul qilish nuqtasida maydonkuchlanganlagini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi.
Radioaloqa effektivligini oshirishning bu usuli amaliyotda radioreley liniyalarida keng qo‘llaniladi.
LABORATORIYA ISHINI BAJARISH UCHUN TOPSHIRIQ
1. Gyuygens prinsipi va Frenelni zonalari xaqidagi tasavvurga asosan, radioto‘lqin tarqalishi jarayonida qatnashuvchi mintaqasini aniqlash masalasini yechish bosqichini o‘rganish.
2. Labaratoriya qurilmasi yordamida radioto‘lqinlar tarqalishi jarayonida qatnashuvchi fazo mintaqasi chegaralarini aniqlash.
3. Qabul qilish nuqtasidagi maydon kuchlanganligi kattaligini “yopiq” va “ochiq” Frenel zonalari soniga bog‘liqligi o‘rganilsin.
4. Olingan tajriba natijalarni analizi o‘tkazilsin.
LABORATORIYa QURILMASINING TAVSIFI
3.1-rasmda laboratoriya qurilmasini strukturaviy sxemasi keltirilgan.
3.1-rasm. Labaratoriya qurilmasini strukturaviy sxemasi (1-generator, 2- uzatuvchi ruporli antenna, 3-siljuvchi diafragmali tarqalish muxiti, 4- qabul qiluvchi ruporli antenna, 5-maydon kuchlanganligi indikatori).
Qurilma shunday o‘rnatilganki, qabul qiluvchi antenna va diafragma trassa bo‘ylab tarqalishi mumkin.
LABORATORIYa IShINI BAJARISh TARTIBI
1. Generatorni yoqing va unga 10-15 minut qizishi uchun vaqt bering.
2. Radioto‘lqin tarqalishi jarayonida qatnashuvchi fazo mintaqasi chegarasini aniqlang.
1. “ochiq” radiotrassa modelini ko‘ring buning uchun ekran diafragmasini to‘liq oching. Qabul qilish nuqtasida maydon kuchlanganligi darajasini o‘lchang.
2. Ekran diafragmasini to‘liq yoping qabul qilish nuqtasida maydon yo‘qligiga ishonch xosil qiling. Ekran diafragmasini asta-sekin ochgan xolda, qabul qilish nuqtasilagi maydon kuchlanganligi darajasini diafragma tirqishi diamatriga bog‘liqligini aniqlang.
3. Olingan ma’lumotlar bo‘yicha qabul qilish nuqtasidagi maydon kuchlanganligini diafragma tirqishi diametriga bog‘liqlik graqigini chizing.
4. Grafikdan o‘rganilayotgan radiotrassa modelini biror qayd qilingan kesimi uchun Frenel zonalari chegarasi aniqlansin. Radioto‘lqin tarqalishida mavjud bo‘lgan fazo mintaqasini chegaralari aniqlansinyu
NAZORAT SAVOLLARI
1. Frenel zonalari deb nimaga aytiladi?
2. Nima uchun qo‘shni Frenel zonalaridagi Gyuygens elementlari teskari fazada ishlaydi?
3. Radioto‘lqinlar tarqalishida qatnashuvchi fazo mintaqasi nimaga teng?
4. Frenel birinchi zonasi radiusi nimaga teng?
5. Frenelning qanday zonalari “zararli” xisoblanadi?
6. Qanday qilib turli ekranlar yordamida qabul qilish nuqtasida maydon kuchlanganligini oshirish mumkin?
7. Birinchi yoki ikkiinchi Frenel zonasini to‘suvchi turli ekran qaerda joylashtirilishi?
Do'stlaringiz bilan baham: |
