Узатиш линияларининг турлари, уларнинг хусусиятлари, узатиш линияларига қўйиладиган талаблар. Қўлланиш диапазонлари

1. 
   Узатиш линияларининг турлари, уларнинг хусусиятлари, узатиш линияларига қўйиладиган талаблар. Қўлланиш диапазонлари.
   

Узатиш линиялари, электромагнит волтаж ва токининг қайтариладиган жойлардир. Кўпчилик, узатиш линиялари жойлаштирилган электромагнитлар (антенналар)да ишлатилади. Узатиш линияларининг турлари бўйича универсаллигига боғлиқ бўлиб, бундай линиялар частота диапазонига мослаштирилади.

Кўп балликли жойлашган узатиш линиялари. Бу узатиш линиялари ишлатиш учун мақсадга мос ҳажмга эга бўлган жойлашган омбор ва махсус узоқликда ишлатилади. Ўрнатиш частотасида энергиядан қўзғотилмайди.

Хар хил кўплик тўғри кўтариладиган узатиш линиялари. Бу узатиш линиялари кўп балликли жойлашган линияларга нисбатан кўплик ҳолда ишлатилади. Кўплик эса, энергиядан қўзғотилишини оширади, лекин жойлашма масофаси кўплигига нисбатан кўп кичик бўлади. Узатиш линиялари, электромагнитнинг ўзара узатишини амалга оширадиган узатиш элементларидир. Уларнинг турлари қуйидаги қонунлар бўйича бўлинади:

Бўлинмаган узатиш линиялари: Ушбу линиялар бирор нуқтадан бошлаб ўтиб, қайтадан ошганда қайта ёзилмайди. Бўлинмаган узатиш линиялари нисбатан кўп талаб қилинади.

Бўлинган узатиш линиялари: Ушбу линиялар якуний нуқтага кўра бўлинган элементлардан ташкил топган бўлади. Ушбу линияларни кўп ортиқлаштириш мумкин.

Узатиш линиялари юқоридаги қонунларга мувофиқ хусусиятларга эга: узатиш линиялари қисқа тақтиқлик билан ўзара узатишни амалга оширади, электромагнитнинг ўзара узатишини амалга оширадиган узатиш элементларидир.

Узатиш линияларига қўйиладиган талаблар: узатиш линияларида фазовый кўпаятирувчи мавжуд бўлиши керак, амплитуда кўпаятирувчилар электромагнитнинг узатиш тезлиги мавжудлигидан қатиған бўлиши керак.

Қўлланиш диапазонлари: Узатиш линиялари кўпайтирувчилари унга ўзара узатиш мавжуд бўлишига қараб, диапазони мавжудлигига қатиқан бўлади.

2. 
   Йўналтирилган тўлқинларнинг синфланиши. T, Э, ва H синфи тўлқинларининг хусусиятлари ва майдон тузилиши. Уларнинг афзалликлари ва камчиликлари.
   

Тўлқинлар турли синфларга бўлинади. Т синфи тўлқинлари - электромагнитлик тарқалувчида кўрсатиладиган тўлқинлар. Э синфи тўлқинлари - электромагнитнинг электрик майдонида кўрсатиладиган тўлқинлар. Ва Н синфи тўлқинлари - электромагнитнинг магнит майдонида кўрсатиладиган тўлқинлар.

Т синфи тўлқинларнинг афзалликлари:

Ишлатиш мавжудияти кўпроқ;

Ёқимлик медиасида ўтадиганда кўрсаткичи кўпроқ бўлади;
Турли мавзуларда, масалан, юк транспорти, сувхўжалик, телекомуникация, тиббиёт,компютер технологияларида ишлатилади.

Э синфи тўлқинларнинг афзалликлари:

Турли мавзуларда, масалан, томошабинлик, термодинамика, электрик машиналари, энергетика, атом физика, химия ва бошқаларда ишлатилади;

Э синфи тўлқинларнинг камчиликлари:

Майдон мувофиқлиги қийматининг узоқ мавзуда ўзгариши;

Турли ёқимлик медиаларда, масалан, бошқа тўлқинларни ўтадиганда ўзини бошқаришини осонлаштиради.
Тўлқинларнинг афзалликлари, қисқача муддатларда ишлатилиши мумкин ва бундан кенг фойдаланади. Айрим нуқсонлар эса уларнинг четлашиши ва майдондаги кучли далгалар билан боғлиқ. Яъни, улар бошқа майдонлар билан ўзаро четлашади ва улардан муносабатли нуқсонли фойдаланиши мумкин.

3. 
   Бриллюэн концепциясидан фойдаланиб E ва H синфи тўлқинларининг майдон тузилишидаги фарқини тушунтиринг.
   

Бриллюэн концепцияси, қувватларнинг мавжудлигини кўрсатади. Масалан, электромагнит майдон масаласида, нуқта ва тўғри чизилган айланмалар ҳамда уларнинг кесимлари каби қувватлар мавжуд бўлиши мумкин. Бу қувватларнинг ҳар бири учун, энергия бўйича бир майдон мавжуд.

Бундан ташқари, E ва H синфи тўлқинлари мавжуд майдонни қайта айлантириш учун муҳим рўл ўйнайди. E ва H синфлари майдондаги энергиянинг янги кўринишини кўрсатади. E синфи тўлқинлари электрик майдонига, унинг кириш нуқтасига ҳам мавжуд бўлиши мумкин. H синфи тўлқинлари магнит майдонига, унинг кириш нуқтасига ҳам мавжуд бўлиши мумкин.

4. 
   Бир тўлқинли режимда ишловчи тўлқинўтказгичларда критик частота ва критик тўлқин узунлиги тушунчалари.
   

Критик частота (англ. cutoff frequency) бир тўлқинли режимда ишловчи тўлқин ўтказгичда, тўғри бурчак айланмасига тенг бўлган ва ундан кўп частотадаги токларнинг мeёрланишига ўтказадиган максимал частотани белгилайди. Критик частота, тўғри бурчак айланмаси ўнг йўналишли емaслигидан кўп бўлса, ушбу частотада юқори фреквенцияли сигналлар ўтказилмайди.

Критик тўлқин узунлиги (англ. cutoff wavelength) бу бир тўлқинли режимда ишловчи тўлқин ўтказгичда, тўғри бурчак айланмаси узунлигига тенг бўлган ва ундан кўп тўлқин узунлигидаги токларнинг мeёрланишига ўтказадиган максимал узунликни белгилайди. Критик тўлқин узунлиги кичик бўлса, ушбу тўлқинли режимда ишловчи тўлқинўтказгич юқори фреквенцияли сигналларни ўтказа олмайди.

Критик частота ва критик тўлқин узунлиги бир-бирига тенглик келтиради ва бир-бирига алмашинади. Мисол учун, критик частотаси 1 МГц бўлган бир тўлқинли режимда ишловчи тўлқинўтказгичда, унинг критик тўлқин узунлиги 30 см бўлади.

5. 
   Тўғри бурчакли тўлқинўтказгичнинг асосий тўлқини, унинг параметрлари.
   

Тўғри бурчакли тўлқинларнинг асосий параметрлари шундай:

Тўғри бурчакли тўлқинўтказгичнинг асосий параметрлари, асосан, унинг муносабатда мавжуд бўлган ҳар секунддаги энергияси ва қуввати, шунингдек, фазавий хусусиятлари ҳам ҳисобланади. Одатда, тўғри бурчакли тўлқин ўтказгичларнинг асосий параметрлари, уларни ишлатишга муносабатда тўлқин ва майдон эффектив қийматлари, фазаланиш кўрсаткичлари, майдон термик таъсирининг қийматлари ҳам ёритилади.

Радиус (r): тўғри бурчакнинг майдондаги ҳажмини белгилайди.

Ўртача частота (f): Ўртача частотани унинг таранглик диапазонида аниқлаш учун фойдаланади.
Ўртача вектори (k): тарангликнинг майдонда ўзғариши кенглигидан биринчи нуқтагача тўғри ўтадиган векторни белгилайди.
Фаза (φ): тўғри бурчакнинг майдоннинг бошланиш марказига нисбатан қshunday миқдорда таққосланишини белгилайди.

6. 
   Айланали тўлқинўтказгичнинг асосий тўлқини, унинг параметрлари.
   

Айланали тўлқинўтказгичнинг асосий тўлқини электромагнитлик тарқалиш хусусиятлари тўғрисидаги тўлқин ҳисобланганда кўрсатилади. Айланали тўлқин йўналиши бўйича турли бўлиши мумкин.

Унинг параметрлари шундай:

- Амплитуда (A): тўғри бурчакли тўлқинларда, айланали тўлқинларнинг амплитудаси чекланишнинг максимум чекланиш ва минимал чекланишларининг ўртача арифметик сиғимларидан олинади.
- Давр (T): тўғри бурчакли тўлқинларда, айланали тўлқинларнинг даври ўртача қиймати олади.
- Частота (f): тўғри бурчакли тўлқинларда, айланали тўлқинларнинг частотаси, уларнинг даври бўйича ўтказиш частотасидан бўлади.
- Фаза (φ): тўғри бурчакли тўлқинларда, айланали тўлқинларнинг юқори тартибда ўтиши керак. Бу, нуқта орқали ёки тавсифловчи тўғри ўзгартириш ёрдамида ҳисобланади.

Айланали тўлқин ўзидаги параметрларига боғлиқ ҳолда мухим маълумотларни аниқлаш мумкин.

7. 
   Тўғри бурчакли тўлқинўтказгичдаги E ва H синфи тўлқинларининг тавсифий қаршиликлари.
   

Тўғри бурчакли тўлқинўтказгичнинг электромагнитлик майдонида E (электрик) ва H (магнит) компонентларининг тавсифий қаршиликлари ўзара боғлиқ бўлади.

E (электрик) компоненти: ушбу компонент майдонда ўтадиган электр лойихалари билан боғлиқ. E компонентининг амплитудаси майдонда электрик диполь моментининг ўрнига, майдоннинг томоша ёнгиллигига ва майдоннинг фреквенсиясига боғлиқ.

H (магнит) компоненти: ушбу компонент майдонда ўтадиган магнит лойихалари билан боғлиқ. H компонентининг амплитудаси майдонда магнит моментининг ўрнига, майдоннинг томоша ёнгиллигига ва майдоннинг фреквенсиясига боғлиқ.

Шундай қарағанда, тўғри бурчакли тўлқинўтказгичда E ва H компонентлари ўзара боғлиқ бўлиб, компонентларнинг тавсифий қаршиликлари майдоннинг хусусийликларига боғлиқлигини аниқлайди.

8. 
   Айланали тўлқинўтказгичдаги дисперсия турлари. Параметрларнинг частотага боғлиқлиги.
   

Айланали тўлқинўтказгичдаги дисперсия турлари частотага боғлиқлиги мавжуд бўлиши мумкин. Дисперсия турлари қуйидагилардан иборат:

1. Қўзғалиш дисперсияси: айланали тўлқинўтказгичнинг фазасида юзага келадиган амплитудадаги ёғлиқланишларга боғлиқ дисперсия.

2. Фаза дисперсияси: айланали тўлқинўтказгичнинг фазаларининг олиб боришининг белгиланган точкасидаги дисперсия.

3. Вақт дисперсияси: ҳар хил амплитудаги ва фазадаги ёғлиқланишларни кўпаютириб айлананинг ишлаш вақтидаги дисперсия.

4. Кенглик дисперсияси: айлананинг ишлаш частотасининг белгиланган частотада кўпайтириладиган дисперсия.

Дисперсиянинг бир неча параметри частотага боғлиқликни аниқлайди. Айлананинг ишлаш частотаси оширилиши билан қўзғалиш дисперсияси ва кенглик дисперсияси ўзгариши мумкин. Фаза дисперсияси ва вақт дисперсияси ҳам шундай шаклда ўзгариши мумкин. Шунингдек, параметрларнинг бир боғлиқлиги учун бундай дисперсия турларини эмас, кўп қийматли параметрларни қўлланиш лозим.

9. 
   Айланали тўлқинўтказгичларда тарқалмайдиган электромагнит майдоннинг мавжуд бўлиш шартлари.
   

Айланали тўлқинўтказгичларда тарқалмайдиган электромагнит майдоннинг мавжуд бўлиш шартлари:

1. Ишлаш частотаси, айлананинг энергияси ва магнит майдон кучи кўпайтириладиққа мумкин бўлиши керак.

2. Айлана пендаси нисбатан қаттиқ бўлиши талаб этилади. Бу ҳолда, пенда фазовий майдони билан қишлоқлик эффекти юзага келмайди.

3. Айлана юқори даражада механик тезликни кўтариб, тезланиши тўхтатилган тартибда бўлиши керак. Бу шарт айлананинг механик ўзгарувчиларига бўглик.

4. Айлана ишлаш температураси ва сигнал учун муҳим параметрларни таъминлаган кучли майдоннинг мавжудлиги мумкин бўлиши лозим.

10. 
    Ўлчамлари 22,95 6,48 мм, 19,05 9,521 мм бўлган тўғри бурчакли тўлқинўтказгичларнинг ишчи частота диапазонини аниқланг.
    

Ўлчамлари 22,95 6,48 мм ва 19,05 9,521 мм бўлган тўғри бурчакли тўлқинўтказгичларнинг ишчи частота диапазонини топиш учун, шундай формула ишлатилади:

ƒ = (c / λ) * n

бу енгил терезида частотаниниг (ƒ) велоситети (c) деб, ўқим оқим сонини (n) ва давомий бурчак узунлигини (λ) кўрсатади.

Ушбу формулага кўтарилган маълумотлардан ҳар бир тўлқин ўқими учун частота диапазонини аниқлаймиз.

1. Биринчи тўлқин учун:

n = 1
λ = 22.95 мм = 0.02295 м

Шундай бўлади:

ƒ = (3 × 10^8 м / с) / (0.02295 м) ≈ 13.08 ГГц

Ушбу тўлқин ўқими ишчи частота диапазони 13.08 ГГц.

2. Иккинчи тўлқин учун:

н = 1
λ = 19.05 мм = 0.01905 м

Шундай бўлади:

ƒ = (3 × 10^8 м / с) / (0.01905 м) ≈ 15.74 ГГц

Ушбу тўлқин ўқими ишчи частота диапазони 15.74 ГГц.

Жамгарма ишчи частота диапазони, агар тўлқин ўқимлари бирга ишлатилса, ушбу ишчи частота диапазонларининг арифметик ўртасидан топилади:

(13.08 ГГц + 15.74 ГГц) / 2 ≈ 14.41 ГГц

Шундай келадики, бу ўқимлар кабеллар ва бошқа тармоқ элементларининг ишчи диапазонларига мос келиши мумкин бўлади.

11. 
    Радиуси 6,3 мм бўлган айланали тўлқинўтказгич қсҳундай частота диапазонида қўлланилиши мумкин?
    

Айланали тўлқинўтказгичнинг радиуси 6,3 мм бўлганлиги берилган. Айлана деб ҳисобласак, унинг узунлиги (λ) диаметрининг дурадиги орқали топилади:

λ = πд = 2πр = 2 × 3.14159 × 6.3 мм ≈ 39.6 мм = 0.0396 м

Частота (ƒ) велоситети (c) ва давомий бурчак узунлигини (λ) қўсиш формуласи ишлатилганда, ушбу айланали тўлқинўтказгичнинг частота диапазони топилади:

ƒ = (c / λ)

Ўқим оқим сонини (н) 1 кўрсатсак, қўлланиш мумкин бўлган ишчи частота диапазони топилади:

ƒ = (3 × 10^8 м / с) / (0.0396 м) ≈ 7.58 ГГц

Шундай келадики, радиуси 6,3 мм бўлган айланали тўлқинўтказгич 7.58 ГГц диапазонида қўлланилиши мумкин.

12. 
    Ўлчамлари 15,8 7,9 мм бўлган тўғри бурчакли тўлқинўтказгич кўп тўлқинли режимда қсҳундай частота оралиқларида ишлай олади?
    

Тўғри бурчакли тўлқинўтказгичнинг ўлчами 15,8 мм ва 7,9 мм бўлганлиги берилган. Кўп тўлқинли режимда ишлаб турганда, ушбу тўлқинўтказгичнинг частота оралиқларини топиш учун формула фойдаланилади:

ƒ = нc/2Л

Бу ерда:

н - ўртасида кўп тўлқинлилар сони
c - чегара тезлиги (3×10^8 м/с)
Л - бурчак узунлиги (м)

Юқоридаги формула орқали топиладики, агар кўп тўлқинли режимда тўғри бурчакли тўлқинўтказгичда 3-та ўртача кўп тўлқинли бўлса (н=3), унинг ишлаш оринларида фойдаланиладиган 2-та частота қуйидагилар:

1. Тўғри бурчакнинг узунлиги тўғри бурчак ўлчамидан 2 марта узоқ бўлади:

Л = 2 × 15.8 мм = 31.6 мм = 0.0316 м

ƒ = (3 × 10^8 м/с) × (3 / (2 × 0.0316 м)) ≈ 1.42 ГГц

2. Тўғри бурчакнинг узунлиги тўғри бурчак ўлчамидан 4 марта узоқ бўлади:

Л = 4 × 15.8 мм = 63.2 мм = 0.0632 м

ƒ = (3 × 10^8 м/с) × (3 / (2 × 0.0632 м)) ≈ 0.71 ГГц

Шундай келадики, кўп тўлқинли режимда қўлланилаётган тўғри бурчакли тўлқинўтказгич 1.42 ГГц ва 0.71 ГГц частоталарида ишлай олади.

13. 
    4,12 мм радиусга эга бўлган айланали тўлқинўтказгичда юқори тартибли биринчи тўлқиннинг мавжуд бўлиш частотавий диапазонини аниқланг.
    

Айланали тўлқинўтказгичнинг радиуси Р = 4,12 мм.

Айлананинг пендаси Л = 2πР = 2 × π × 4,12 мм = 25,91 мм

Бир дақиқадаги йўналиш даври Т берилган миқдорлар орқали топиш мумкин:

Т = 1 / ф

Л = c × Т

булмасидан, ф = c / Л

Формула ишлатилганда,

ф = c / Л = 3 × 10^8 м/с / (25,91 мм × 10^(-3)) = 11,6 ГГц

Юқори тартибли биринчи тўлқиннинг мавжуд бўлиш частотавий диапазони 11,6 ГГц дан катта ва кичик бўлишларида бўлади.