Laboratoriya №16. «Frenel zonalarini tadqiq qilish» Ishning maqsadi

Nazorat savollari
1. Qanday uzunlikka ega bo‘lgan to‘lqinlar QT deb ataladi?
2. QT antennalarining xossalari.
3. QT oddiy antennalarning turlari.
4. QT antennalarining YD qanday ko‘rinishga ega bo‘ladi?
5. Sinfaz gorizontal antennani hosil qilish usullari.
6. Sinfaz gorizontal antennalarda qo‘llaniladigan reflektorning
qanday turlari mavjud?
7. Sinfaz gorizontal antennaning afzalliklari va kamchiliklari.


Hisobot mazmuni
Talaba ushbu ishning nazariy qismida keltirilgan ma’lumotlarini o‘rganadi va taxlil qiladi. Taxliliy xulosalar asosida xisobot tayorlaydi va nazorat savollariga javob beradi.


Laboratoriya №19
Mavzu: Direktorli antennani tadqiq qilish


IShNING MAQSADI
Direktorli antennaning yo‘nalganlik diagrammalari va kirish qarshiliklarini tadqiq qilish.

1. 
   QISQAChA NAZARIY MA’LUMOT
   

Direktorli antenna o‘q bo‘yicha nurlovchi chiziqli panjarali antennadan tashkil topadi. Bunday panjaralarda vibratorlarning toklar fazasi Ψ_P nurlanish yo‘nalishi bo‘yicha orqada qoladi, ya’ni
Ψ_P = k*d(c/v),
Bu yerda k = 2π/λ - to‘lqin soni,
λ – to‘lqin uzunligi,
d – vibratorlar orasidagi masofa,
c/v – sekinlashish koeffitsienti ,
s – yorug‘lik tezligi,
v – to‘lqinning faza tezligi.
Agar fazoviy faza siljishi Ψ = kd, c/v = 1 bo‘lganda kuzatiladigan ta’minot manbai bo‘yicha faza siljishi Ψ_P ga teng bo‘lsa _, u holda maydon nurlanish yo‘nalishi bo‘yicha (antenna o‘qi atrofida) sinfaz ravishda arifmetik qo‘shiladi Ψ_R = Ψ_P – Ψ = 0⁰ , teskari yo‘nalishda esa kompensatsiyalanadi. Direktorli antennada v1) bo‘ladi, ya’ni, nurlanish yo‘nalishi bo‘yicha maydonlarning vektor yig‘indisi kuzatiladigan “past suratli to‘lqin” rejimi kuzatiladi (5.1-rasm).

5.1-rasm. c/v>1 bo‘lganda maydonlarning qo‘shilishi

Antenna aktiv vibratorlar (fider kiritilgan vibratorlar shunday deb nomlanadi) va passiv vibratorlar (manba berilmaydigan vibratorlar) qatoridan tashkil topadi. Passiv vibratorlar aktiv vibratorlarning elektromagnit maydonlari yordamida qo‘zg‘atiladi. Aktiv vibrator sifatida xalqali yoki shuntli vibratorlar qo‘llaniladi. Antenna qurilmasi 5.2-rasm bo‘yicha yig‘iladi. Aktiv vibratorlardan maksimal nurlanish (qabul qilish) tomon joylashgan passiv vibratorlar “direktorlar” (lotincha «Direkt» – yo‘naltirish so‘zidan olingan) deb nomlanadi.

5.2-rasm. Direktorli antennaning eskizi

Aktiv vibratorlardan maksimal nurlanishga qarama qarshi ( qabul qilish) tomon joylashgan passiv vibratorlar “reflektor” (lotincha «Reflekt» – akslantirish, qaytarish so‘zidan olingan) deb nomlanadi. Odatda faqat bitta reflektor qo‘llaniladi, keyingi vibratorlar zaif qo‘zg‘aladi va antenna to‘lqin tarqatishiga ta’sir ko‘rsatmaydi.

Passiv reflektorning tok fazasi aktiv vibrator tok fazasidan oldinroqda bo‘lishi kerak. Bu kirish qarshiligi induktiv xarakterga ega bo‘lganda sodir bo‘ladi, ya’ni vibratorning to‘liq uzunligi (2l) uning rezonas uznligidan katta bo‘lishi kerak.
Passiv direktor toki fazasi aktiv vibrator tok fazasidan orqada qolishi kerak. Bu kirish qarshiligi sig‘im xarakterga ega bo‘lganda sodir bo‘ladi, ya’ni vibratorning to‘liq uzunligi (2l) uning rezonas uznligidan kichik bo‘lishi kerak.
Direktorli antennalarning yo‘naltirish xususiyati passiv vibratorlarni sozlash va ularning o‘zaro taqsimlanishi orqali aniqlanadi. 5.3-rasmda ko‘rsatilganidek simmetrik vibratorning kirish qarshiligi ularning nisbiy yelka uzunligi (l/λ) o‘zgarishi bilan o‘zgaradi. Barcha passiv vibratorlarning ularning uzunligini o‘zgartirish yo‘li bilan sozlanadi. Vibratorlarning uzunligi va ular orasidagi masofa shunday tanlanadiki, reflektordan boshlab har bir keyingi vibratorgacha oldingi vibrator toki fazasidan Ψ_P kattalikka orqada qolishi kerak.
Bunda direktorlar taqsimlanish yo‘nalishida barcha vibratorlardan nurlangan to‘lqin maydonlari qo‘shiladi, teskari yo‘nalishdagi esa kompensatsiyalanadi. Shunday qilib, direktorli antenna deyarli bir yo‘nalishdagi yo‘nalganlik diagrammasini shakllantiradi.
Direktorli antennalarda reflektorning uzunligi (0,51…0,53)λ ga teng qilib tanlanadi, reflektor va aktiv vibrator orasidagi masofa esa –(0,15…0,25)λ ga teng qilib tanlanadi. Direktorlar uzunligi (0,41…0,45)λ ga, aktiv vibrator va unga yaqin joylashgan direktor, shuningdek, har bir direktorlar orasidagi masofa – (0,1…0,34)λga teng qilib tanlanadi.



5.3-rasm. Kirish qarshiligi aktiv va reaktiv tashkil etuvchilarining l/λ
kattaligiga bog‘liqlik grafigi

N tekisligidagi ikkita vibratolar tizimining elektromagnit maydonlarini qo‘shishga tushuntirishlar ILOVAda keltirilgan.

Agar aktiv vibrator sifatida yarim to‘lqinli vibrator ishlatilsa u holda kiritilgan qarshilik hisobiga kirish qarshiligi 20…30 Om gacha kamayadi, bu koaksial kabel bilan moslashuvchanlik muammosini keltirib chiqaradi. Shuning uchun asosan, aktiv vibrator sifatida 290…300 Om qarshilikli va «0» potensiali yeuqtasiga ega bo‘lgan xalqali vibrator ishlatiladi (5.4-rasm).
Koaksial fider nosimmetrik fider bo‘lganligi sababli, aktiv vibratorga ulash uchun simmetriyalovchi, shuningdek, qarshilik transformatori hisoblangan qurilma ishlatiladi. Bu xususiyatlarni «U – koleno» turidagi transformatsiya koeffitsienti 4 ga teng bo‘lgan simmetriyalovchi qurilma qanoatlantiradi (5.4.b-rasm). Natijada xalqali vibrator 75 Om to‘lqin qarshiligiga ega bo‘lgan koaksial fider bilan yaxshi moslashadi.
«U – koleno» uzunligi λ_K/2 ga teng qilib tanlanadi, bu yerda λ_K = -koaksial fiderdagi to‘lqin uzunligi, ε – markaziy sim va xalqa orasidagi materialning nisbiy dielektrik singdiruvchanligi. (past bosimli polietilen uchun ).

5.4-rasm. Simmetriyalovchi qurilmaga (a) ega bo‘lgan sirtmoqli vibratorning (b) eskizi

3. LABORATORIYa QURILMASINING TAVSIFI

Qurilma direktorli antennaning yo‘nalganlik xususiyatlarini, shuningdek, uning kirish qarshiligini aniqlash imkonini beradi. 2.5-rasmda direktorli antennaning yo‘nalganlik xususiyatini tadqiqlovchi qurilmaning struktura sxemasi keltirilgan.

5.5-rasm. Direktorli antennaning yo‘nalganlik xususiyatini tadqiqlovchi qurilmaning struktura sxemasi ( 1 – generator, 2 – koaksial kabel, 3 – uzatuvchi antenna, 4 – qabul qiluvchi direktorli antenna, 5 – rezonans to‘lqin o‘lchagichning indikator qurilmali)

5.6-rasmda kirish qarshiligini aniqlash qurilmasining struktura sxemasi keltirilgan.

5.6-rasm. Kirish qarshiligini aniqlash qurilmasining struktura sxemasi
( 1 – generator, 2 – koaksial kabel, 3 – uzatuvchi antenna, 4 – qabul qiluvchi direktorli antenna, 5 – indikator qurilmali ).

5.4. LABORATORIYa IShINI BAJARISh UChUN TOPShIRIQ

2.4.1. Bitta simmetrik vibratorning yo‘nalganlik diagrammasini aniqlang.

2.4.2. Aktiv vibrator va passiv reflektordan tashkil topgan ikki elementli direktorli antennani yig‘ing va sozlang.
2.4.3. Ikki elementli antennaning yo‘nalganlik diagrammasini aniqlang.
2.4.4. Aktiv vibrator , passiv reflektor va passiv direktordan tashkil topgan uch elementli direktorli antennani yig‘ing va sozlang.
2.4.5. Uch elementli antennaning yo‘nalganlik diagrammasini aniqlang.
2.4.6. Uch elementli direktorli antennaning kirish qarshiligini aniqlang.

5. LABORATORIYa IShINING BAJARISh TARTIBI

2.5.1. Yo‘nalganlik diagrammasini aniqlash qurilmasini yig‘ing. (2.5-rasmga qarang).

2.5.2.Generatorni yoqib 10-15 daqiqa mobaynida qizdiring.
2.5.3. Generator chastotasini o‘qituvchi berilgan qiymatga o‘rnating.
2.5.4. Rezonans to‘lqin o‘lchagichni to‘lqin o‘lchagich indikator qurilmasining maksimal ko‘rsatkichi bo‘yicha sozlang.
2.5.5. Xalqali vibrator o‘rnatilgan harakatlanuvchi shtangani 10⁰ qadam bilan aylantirib, burchak φ va to‘lqin o‘lchagich indikator qurilmasi ko‘rsatgichi α ni yozib vibratorning yo‘nalganlik diagrammasini aniqlang.
2.5.6. Reflektorni o‘rnating va uni antenna o‘qi atrofida reflektor tomonidan minimal qabul qilish kuzatiladigan holatgacha aylantirib, sozlang (to‘lqin o‘lchagich qurilmasi ko‘rsatkichining minimal og‘ishi).
2.5.7. Xalqali vibrator va reflektor o‘rnatilgan harakatlanuvchi shtangani antenna o‘qi atrofida reflektor tomonidan minimal qabul qilish kuzatiladigan holatgacha aylantirib, burchak φ va to‘lqin o‘lchagich indikator qurilmasi ko‘rsatgichi α ni yozib, ularning yo‘nalganlik diagrammasini aniqlang.
2.5.8. Direktorni o‘rnating va uni antenna o‘qi atrofida direktor tomonidan minimal qabul qilish kuzatiladigan holatgacha aylantirib, sozlang ( to‘lqin o‘lchagich qurilmasi ko‘rsatgichining maksimal og‘ishi.).
2.5.9. Xalqali vibrator, reflektor va direktor o‘rnatilgan harakatlanuvchi shtangani aylantirib, burchak φ va to‘lqin o‘lchagich indikator qurilmasi ko‘rsatgichi α ni yozib, ularning yo‘nalganlik diagrammasini aniqlang.
2.5.10. O‘lchov natijalarini 2.1-jadvalga kiriting.
5.1-jadval
... holati uchun yo‘nalganlik diagrammasini aniqlash natijalari

φ^0	0	10	20	30	40	…	350
α
F(φ) = α/αmax

2.5.12. Agar o‘qituvchi tomonidan antennaning kirish qarshiligi qiymati berilgan bo‘lsa, generatorni o‘chirib 3.2. rasmda keltirilgan qurilmaning

struktura sxemani yig‘ing. Generatorni yoqib 10-15 daqiqa mobaynida qizdiring.
2.5.13. Indikator qurilmasi ko‘rsatgichining maksimal og‘ishi bo‘yicha o‘lchash liniyasini generator chastotasiga sozlang.
2.5.14. O‘lchash liniyasi golovkasini siljitib indikator qurilmasining maksimal α_max va minimal α_min ko‘rsatgichi, shuningdek, z₁ amplituda taqsimoti minimum koordinatasini aniqlang.
2.5.15. ifodadan foydalanib yugurma to‘lqinlar koeffitsienti qiymatini aniqlang.
2.5.16. o‘lchash liniyasiga qisqa tutashtirgichni o‘rnating va z₂ amplituda taqsimoti tuguni koordinatasini aniqlang.
2.5.17. λ/2 ga teng bo‘lgan ikkita tugun orasidagi masofani o‘lchab o‘lchash liniyasidagi to‘lqin uzunligi λ ni aniqlang.
2.5.18. ∆z = z₂ – z₁ o‘lchash liniyasidagi tugunning siljish qiymatini aniqlang.
2.5.19. Yugurma to‘lqinlar koeffitsienti K_YuT, ∆z/λ o‘lchash liniyasidagi amplituda taqsimoti tugunining nisbiy siljishi va W = 75 Om o‘lchash liniyasining to‘lqin qarshiligini bilgan holda antenna kirish qarshiligini to‘liq qarshiliklar doiraviy diagrammasi yordamida aniqlang (5.7-rasm).

5.7-rasm. To‘liq qarshiliklarning doiraviy diagrammasi

7. NAZORAT SAVOLLARI

1. 
   Simmetrik vibratorlarning yo‘nalganlik diagrammalarini Ye va N tekisliklaridagi l/λ nisbiy uzunligiga bog‘liq holda qanday o‘zgaradi.
   
2. 
   Qanday simmetrik vibrator aktiv deb nomlanadi? Qanday simmetrik vibrator passiv deb nomlanadi?
   
3. 
   Simmetrik vibratorning kirish qarshiligi l/λ nisbiy uzunligiga bog‘liq holda qanday o‘zgaradi?
   
4. 
   Qanday vibrator reflektor deb nomlanadi?
   
5. 
   Qanday vibrator direktor deb nomlanadi?
   
6. 
   Passiv vibratorda tok fazasi uning uzunligiga qanday bog‘langan?
   
7. 
   Yo‘nalganlik diagrammalarining ko‘paytirish teoremasi.
   
8. 
   Orasidagi masofa d = λ/4 bo‘lgan ψ = 0, π/2, π faza farqi bilan energiya oluvchi ikkita yarim to‘lqinli vibratorlardan tashkil topgan panjarali antennaning yo‘nalganlik diagrammasini quring.
   
9. 
   Direktorli antennaning elementlari soni qanday tanlanadi?
   
10. 
    Direktorli antenna elementlari orasidagi masofa qanday aniylanadi?