Радиотўлқинларни узатиш ва қабул қилиш учун мўлжалланган қурилма

Вазифаси бўйича антенналар шартли равишда қуйидаги турларга
бўлинади:
- - - - -	радиоузатиш тизимларининг антенналари;
радиоалоқа станциялари (шу жумладан РРЛ) антенналари;
радиолокацион антенналар;
телевизион антенналар;
радиоастрономик антенналар.

Бу гуруҳлардан ҳар бири турли конструктив йиғилган антенналарга эга
бўлиши мумкин.
Ишлаш тамойили ва конструктив бажарилиши бўйича антенналар
қуийдагиларга бўлинади:

-	симли (вибратор) антенналар, улар айрим ҳолларда диаметрлари
тўлқин узунлиги билан тенглаштирса бўладиган ингичка симлар ёки йўғон
қувурлардан (тўлқин узунлигига таққослаганда) тайёрланади;
- линзалар); - -	оптик	турдаги	антенналар	(металл	ойна-рефлекторлар	ва
акустик турдаги антенналар (металл рупорлар);
сирт	тўлқинлари	антенналари	(диэлектрик	антенналар,
диэлектрик қопламали ёки даврий тузилмали металл стержень ёки текис
антенналар);
- -	тирқишли (дифракцион) антенналар;
айланадиган	поляризацияли	электромагнит	тўлқинларни

нурлантирадиган антенналар (спиралли, хочсимон ва бошқалар).
Кўплаб антенналарда асосий нурлантирувчи элементлар сифатида
симметрик вибраторлар қўлланилади.
21
Изотроп нурлантиргич. Изотроп нурлантиригчи деганда
электромагнит энергияни барча томонларга бир текис ва бир хил
нурлантирадиган қурилма тушунилади. Лекин амалда йўналтирилмаган
нурлантиргичлар мавжуд эмас. Ҳар бир узатиш антеннаси, ҳатто энг
оддийлари энергияни нотекис нурлантиради ва максимум энергия
нурлантириладиган йўналиш доимо мавжуд бўлади.
Энг оддий ёки элементар нурлантиргич симнинг исталган нуқтасидаги
амлитудаси ва фазаси бир хил бўлган электр токи оқиб ўтадиган, тўлқин
узунлигига қараганда жуда қисқа симдан ташкил топган электромагнит
электр вибратор ҳисобланади. Элементар вибраторнинг амалий модели Герц
диполи ҳисобланади. Герц диполи нурланиши майдонинг тузилмаси диполга
перпендикуляр бўлган тўғри чизиқда ётадиган нуқтада максимумга эга
бўлади. Диполь бўйлаб майдон нолга тенг бўлади.
Симметрик вибратор. Бир хил узунликдаги иккита ўтказгичлардан
ташкил топган бўлиб, улар орасига антенна билан узаткични улайдиган
таъминот линияси – фидер уланади.
Кўпинча l узунликни ярмига тенг λ узунликли ярим тўлқинли вибратор
дейиладиган симметрик вибраторлар қўлланилади (1.9а-расм).
Антенналарнинг симлари учларидан токлар ва кучланишларнинг
қайтиши туфайли симлар бўйлаб ток ва кучланишлар турғун тўлқинлари
ҳосил бўлади.
Ярим тўлқинли вибратор бўйлаб ток ва кучланишларнинг ярим
тўлқини, вибратор бўйлаб тўлқин узунлигига – 1.9б-расмдаги ток ва
кучланишларнинг тўлқинига ўрнатилади. Лекин исталган ҳолда учларда ток
тугуни ва кучланишнинг тутамлиги ўрнатилади.
1.9-расм. Симметрик вибраторлар
Кучланиш
Ток
Ток
Кучланиш
а)
б)
22
Антенналарнинг асосий характеристиклари. Антенналарнинг
йўналтирилганлиги амплитудавий характеристикаси. Антенналарнинг
йўналтирилганлик характеристикаларини йўналтирилганлик амплитудавий
характеристикаси, яъни масофа ўзгармас бўлганида кузатиш нуқтасида
антенна нурлантирадиган Е(q, j) майдон кучланганлигига боғлиқлик орқали
аниқлаш қабул қилинган. Йўналтирилганлик амплитудавий
характеристикасининг график тасвирланиши йўналтирилганлик диаграммаси
дейилади, у узунлиги ҳар бир йўналишда F(q, j) функцияга пропорционал
бўлган координаталар бошида чиқадиган радиус-вектор орқали
тавсифланадиган сирт кўринишида тасвирланади.Йўналтирилганлик
диаграммаси ҳам қутбий (1.10а-расм), ҳам тўғри бурчакли (1.10б-расм)
координаталар тизимларида қурилади.
1.10-расм. Антенналарнинг йўналтирилганлик диаграммалари
Антенналарнинг максимал нурлантириши йўналиши бош йўналиш
дейилади. Унга мос япроқча эса бош япроқча дейилади. Қолган япроқчалар
ён япроқчалар дейилади. Антенна қабул қилмайдиган ва узатмайдиган
йўналишлар йўналтирилганлик диаграммалари ноллари дейилади.
Бош япроқча q0,5 ярим қувват бўйича кенглик ва q0 ноллар бўйича
кенглик орқали характерланади. q0,5 кенглик йўналтирилганлик
диаграммасидан (ЙД) 0,707 сатҳда аниқланади, у 0,5 сатҳдаги қувват ва 0,707
а) Бош япроқча
б)
Бош япроқча
Ён япроқчалар
23
сатҳдаги майдон кучланганлиги қуйидаги нисбат орқали боғланишидан
келиб чиқиш билан олинган:
Р0,5 / Рмах = Е20,707 / Е2мах = 0,5
Йўналтирилган иш коэффициенти (ЙИК) антеннанинг нурлантирилган
электромагнит нурланишни қандайдир йўналишда жамлаш қобилиятини
характерлайди. У антенна бу йўналишда нурлантирадиган қувват оқимининг
зичлигини барча йўналишлар бўйича ўртачалаштирилган қувват оқимининг
зичлигига нисбати ҳисобланади. Бошқача айтганда, ЙИКни аниқлашда
антенна кўриб чиқиладиган антеннадаги ўша қувватни нурлантирадиган
тасаввур қилинадиган, абсолют йўналтирилмаган ёки изотроп антенна билан
таққосланади.
Апертурали антенналар учун
Кйи = 4p Ксфк Sа / l 2 ,
бу ерда Ксфк – нурлантириш сиртидан фойдаланиш коэффициенти;
Sа – антеннанинг очилиш майдони.
Кўплаб РРЛ ва сунъий йўлдошли узатиш тизимлари антенналарида
вертикал текисликдаги ярим қувват бўйича ЙД кенглиги тахминан
горизонтал текисликдаги диграманинг кенглигига тенг бўлади.
Реал антеннанинг ФИКини баҳолаш учун антеннанинг КК кучайтириш
коэффициенти тушунчаси киритилади, у қуйидаги муносабат орқали
аниқланади:
G = hа Кйи ,
бу ерда h а = РS / Р0 – антеннанинг ФИКи;
РS – антенна нурлантирадиган қувват;
Р0 – антеннага бериладиган қувват.
Антеннанинг кучайтириш коэффициенти қабул қилиш нуқтасида
майдон кучланганлиги ўзгармас қолиши учун 1 га тенг ФИКли изотроп
нурлантиргичга бериладиган қувватга қараганда антеннага бериладиган
қувватни неча мартта камайтириш кераклигини кўрсатади.
Дециметрли ва сантиметрли тўлқинлар диапазонларида hа >> 1, шунинг
учун G = Кйи.
24
ҲИК ҳимоя иши коэффициенти ёни йўналишларда қабул қилинган
сигналларни антеннанинг кучсизлантириши даражаси характеристикаси
учун киритилади ва қуйидаги формула бўйича ҳисобланади:
К
ҳи = Gмах / Gён,
бу ерда Gмах ва Gён – антеннанинг ЙД бош япроқчаси йўналишида ва ён
йўналишда кучайтириш коэффициентлари.
Нурланиш қаршилиги. Антеннанинг Rнурл нурланиш қаршилиги бу
қаршилик ўлчамига эга бўлган ва Рнурл нурлантириладиган қувватни
антеннанинг қандайдир кесимидан оқиб ўтадиган IА ток билан боғлайдиган
кўрсаткич ҳисобланади:
R
нурл = Рнурл / I А2
Антеннанинг узунлиги бўйича ток ва кучланишлар нотекис
тақсимланган, у ҳолда Rнурл қийматини яхлитлаш учун кўп ҳолларда
нурлантириладиган қувват токнинг максимал амплитудаси квадратига ёки
антеннанинг чиқиш учларидаги токнинг квадратига бўлинади.
R
нурл қиймат антеннанинг ўлчамлари ва тўлқин узунлиги орасидаги
нисбатларга, антеннанинг шаклларига ва бошқа омилларга боғлиқ бўлади.
Яккалаштирилган симметрик вибраторнинг узунлигини l = l гача
оширилиши нурланиш қаршилигини ортишига олиб келади. Лекин у
кейинчалик камаяди, кейин яна ортади. Умумий ҳолда Rнурл комплекс
характерга эга. Масалан, ингичка ярим тўлқинли вибратор учун Rнурл = 73,1
Ом ва Х
нурл= 42,5 Ом. Вибраторнинг қалинлигини ошириш тўлқин
қаршилигини камайишига олиб келади
Антеннанинг тўлқин қаршилиги. Антеннанинг ZОА тўлқин қаршилиги
муҳим параметрлардан бири ҳисобланади. Симметрик вибратор
кўринишидаги антенна киритилиши мумкин бўлган l узунликли биттали
цилиндрик сим учун ҳисоблаш формуласи қуйидаги кўринишга эга:
,
бу ерда rп – симнинг радиуси.
Кириш қаршилиги. Антеннанинг кириш қаршилиги антеннанинг
учларидаги кучланишнинг улар орқали оқиб ўтадиган токка нисбатидан
25
иборат кўрсаткич ҳисобланади. Умумий ҳолда бу қаршилик комплекс
характерга эга бўлади:
Z
Акир = RАкир + iХАкир
бу ерда RАкир – кириш қаршилигини актив ташкил этувчиси;
ХАкир – кириш қаршилигини реактив ташкил этувчиси.

Йуқотишлар аниқланади:

қаршилиги.

Йуқотишлар

қаршилиги

қуйидагича

R
п = Rн + Rи + Rер ,
бу ерда Rқ – симларнинг қизишига йўқотишлар қаршилиги;
R
и – антеннанинг изоляторларидаги йўқотишлар қаршилиги;
R
ер – ер ва ерга улаш тизимларидаги йўқотишлар қаршилиги.
Антеннанинг самарали майдони. Антеннанинг самарали майдони
антенна радиочастоталар энергиясини “ажратадиган” фронтнинг ўша
қисмини характерлайди. Антеннанинг самарали майдони тушунчаси бир
вибраторли, кўп вибраторли ва бошқа мураккаб қабул қилиш антенналари
учун қўлланилади. Миқдоран у антенна билан мослаштирилган
қабулагичнинг киришига антеннадан келадиган қувватни Рмос қувватини
қабул қилиш нуқтасидаги радиотўлқиннинг қуввати оқими зичлигига
нисбати сифатида аниқланади:
А
э = Рмосл / S.
Тақсимланган сиртли кўп вибраторли, параболасимон, линзали ва
бошқа антенналар учун Аэ қиймат уларнинг SА геометрик майдони билан
қуйидагича боғланган:
А
э = КАSА,
бу ерда КА – ток амплитудаси ва фазаси антеннанинг сиртида тақсимланиши
характерига ва антеннанинг тайёрланиши аниқлигига боғлиқ бўлган
майдондан фойдаланиш коэффициенти. Йўналтирилган антенналарнинг
катта қисми учун КА ~ 0,8, лекин 0,5 дан 0,9 гача ўзгариши мумкин.
Антеннанинг самарали майдон ва йўналтирилган иш коэффициенти
орасида қуйидаги боғланиш мавжуд:
26
А
э = l2D / 4p .
Антеннанинг эквивалент схемаси. Антеннанинг эквивалент схемаси
1.11-расмдаги кўринишга эга. Бу ерда қабул қилиш антеннаси юкламага
нисбатан (Этўғ) ЭЮК ҳосил қиладиган ва бу антенна узатиш режимида
ишлагандаги кириш қарилигига тенг бўлган ички қаршиликка эга бўлган
генератор сифатида қаралади. Маълумки, генератор, агар юклама қаршилиги
ва генераторнинг ички қаршилиги комплекс уйғунлаштирилган ҳисобланса,
юкламаган максимал қувватни беради
1.11-расм. Антеннанинг эквивалент схемаси
Бу ҳолда юкламга максимал қувватни узатилиши шарти Zкир = Zюк
кўринишга эга бўлади, яъни антеннанинг кириш қаршилиги ва юкламанинг
қаршилиги (фидернинг тўлқин қаршилиги) тенг бўлиши керак.
Антеннанинг шовқин ҳарорати. Юқори сезгирликли қабуллагичларга
уланган ўта йўналтирилган қабул қилиш антенналари учун кўпинча
антеннанинг ТАШ шовқин ҳароратини билиш зарур бўлади. У қабуллгичнинг
киришига уланганида унда антеннанинг ўзидаги каби ўша қувватни
ажратадиган антеннанинг кириш қаршилигига тенг бўлган қаршиликли
резисторнинг ҳарорати сифатида аниқланади. Ўз иссиқлик шовқинларига
боғлиқ бўлган антеннанинг шовқинлар қуввати унчалик юқори эмас.
Антеннанинг шовқинлари асосан қабуллагичнинг киришига келадиган
космик манбалардан радионурланишлар, шунингдек ер атмосфераси ва
антенна яқинида жойлашган предметлардан иссиқлик нурланишлари орқали
аниқланади:
РАШ = КТАШ D f ,
бу ерда К = 1,38 10-23 Вт с/град;
D f – қабул қилиш тракти чизиқли қисмининг ўтказиш полосаси, Гц.
Этўғ
Iтўғ
Z
юк
Z
кир
27
Тиккага йўналтирилган ўткир йўналтирилган антенна учун ТАШ 100
0
Кга ва ҳатто ундан кичикка етиши мумкин, шу билан бир вақтда ер сиртига
йўналтирилганда ТАШ ≥3000К бўлади.
РРЛда ишлатиладиган антенналар. РРЛ учун антенна турини танлаш
асосан ишчи тўлқинлар диапазони, ишчи частоталар кенгиги боғлиқ
бўладиган линиянинг сиғими, частоталарнинг тақсимланиши (икки
частотали, тўрт частотали) схемаси орқали аниқланади [3].
Одатда кичик сиғимли линияларда ишлатиладиган метрли тўлқинлар
диапазонида кўп вибраторли синфаз антенналар қўлланилади. Дециметрли
тўлқинларда, шунингдек кичик сиғимли линияларда бу турдаги антенналар,
шунингдек параболасимон антенналар қўлланилиши мумкин.
Параболасимон антенналар ўртача сиғимли линиялардаги дециметрли
диапазонда кенг қўлланилади. Кичик ва ўрта сиғимли сантиметрли
диапазонда асосан параболасимон антенналар қўлланилади.
Сантиметрли диапазонда ишлайдиган катта сиғимли ва катта масофали
магистрал РРЛларда параболасимон, рупор-параболасимон, нурлантиргичи
чиқарилган параболасимон ва икки ойнали антенналар қўлланилади. Битта
РРЛ антеннаси бир вақтда ҳам узатиш, ҳам қабул қилиш учун ишлатилади.
Мобил алоқа тизимлари антенналари. Нисбатна унча катта бўлмаган
кучайтириши, унча катта бўлмаган ҳажмлари ва вазни туфайли штирли
антенналар вақтинчалик ёки ҳаракатдаги базавий станцияларда қўлланилади.
Замонавий сотали тизимларда стационар базавий станцияларда асосан
частоталарнинг такрорланиши афзалликлари туфайли секторли антенналар
қўлланилади. Горизонтал текисликда секторли ЙДни, масалан, бурчакли
рефлекторли ярим тўлқинли вибратордан фойдаланиш орқали олиш мумкин.
Секторли ЙДни ҳар бир қаватда параллел вибраторлардан антенналар
панжарасидан фойдаланиш орқали ҳам олиш мумкин.
Сотали телефония технологиясида ишлатиладиган кўплаб
нурлантиргичлар шлейфли симметрик вибратор, спиралли антенна, чорак
тўлқинли штир ва паст профилли антенналар ҳисобланади