Õzbеkistоn rеspublikаsi ахbоrоt tехnоlоgiyаlаri vа kоmmunikаtsiyаlаrini rivоjlаntirish vаzirligi

3 - laboratoriya ishi
RUPORLI ANTENNANI TADQIQ QILISH

3.1. ISHDAN MAQSAD

Ruporli antenna va metalloplastik linzalarning ishlash prinsipi bilan tanishish. E va N tekisliklarida ruporning õlcham va shakllarining yõnalganlik diagrammasiga ta’sirini õrganish. Ruporga qõyilgan metaloplastik linzaning uning yõnalganlik diagrammasiga ta’sirini õrganish. Eksperimental yõnalganlik diagrammalarini taxlil qilish.

3.2. QISQACHA NAZARIY MA’LUMOTLAR

Ohiri ochiq tõlqin õtkazgich ÕYUCH diapazonining oddiy antennasi hisoblanadi. Tõlqin õtkazgichda tarqalayotgan elektromagnit tõlqinlar uchi ochiq tõlqinõtkazgichdan qisman qaytadi va qisman nurlanadi. Bunda tõlqin õtkazgichdan ochiq fazoga õtish joyida yuqori tartibli tõlqinlar va tõlqinõtkazgich tashqi devorlarida yuza toklari hosil bõladi.

Ohiri ochiq tõlqinõtkazgich kõrinishidagi antenna sust yõnaltirilgan antenna hisoblanadi. Haqiqatdan ham, õtkir yõnalganlik diagrammasini, ya’ni katta qiymatli yõnalganlik koeffisientini qõlga kiritish uchun tõlqin tarqatuvchi yuzaning õlchamlari tõlqin uzunligi λ ga nisbatan ancha katta bõlishi kerak. Bu vaqtda tõlqinõtkazgichning õlchamlari muayyan belgilangan qiymatlardan oshmaydi. Agarda bu qiymatlardan oshsa, u holda yuqori tartibli tõlqinlar hosil bõladi. N₁₀ tõlqinli tõg’riburchakli tõlqinõtkazgich (3.1-rasm) uchun kõndalang kesim õlchamlari λ/2
3.1-rasm. Tõg’riburchakli tõlqin õtkazgich

Tõlqinõtkazgichli nurlatgichning yana bir kamchiligi, uning ochiq fazo bilan yomon moslashganligidir. Shunday qilib, kichik yõnalganlik koeffisienti egaligi hamda elektromagnit tõlqinlarning tõlqinõtkazgich ohiridan jadal akslanishi hisobiga, uchi ochiq tõlqinõtkazgichlar samarasiz antenna hisoblanadi.

Õtkirroq yõnalganlik diagrammasini hosil qilish uchun tõlqinõtkazgichni ruporga õzgartirish yõli bilan tõlqinõtkazgichning kõndalang kesimi õlchamlari bir tekis oshiriladi. Bunda tõlqinõtkazgichdagi maydon strukturasi deyarli saqlanadi. Tõlqinõtkazgichning ruporga aylanish joyida yuqori tartibli tõlqinlar Hosil bõladi. Agar ruporning yoyilish burchagi uncha katta bõlmasa, u Holda, asosiy tõlqindan tashqari barcha turdagi tõlqinlar ruporning atrofida tez sõnadi.
Yuqori tartibli tõlqinlarni hisobga olmaydigan bõlsak, asosiy turdagi tõlqinning rupordagi maydon strukturasi tõlqinõtkazgichdagi asosiy tõlqin maydon strukturasiga õxshashdir. Shunday qilib, tõlqinõtkazgich kõndalang kesimining tekis oshirilishi, uning erkin fazo bilan moslashuvini yahshilaydi.
Agar tõg’riburchakli tõlqinõtkazgichning kengayishi faqat bitta tekislikda amalga oshirilsa, u holda rupor sektorial (sektorli) deb nomlanadi. Tõlqinõtkazgichning N vektoriga parallel bõlgan a devori õlchamini oshirish yõli bilan hosil qilingan rupor sektorial N-tekislikli rupor deb ataladi (3.2.a-rasm).
Tõlqinõtkazgichning E vektoriga parallel bõlgan b devor õlchamini oshirish yõli bilan hosil qilingan rupor sektorial E-tekislikli rupor deb ataladi (3.2.b-rasm)
Rupor tõlqinõtkazgichning a va b õlchamlarini bir vaqtning õzida oshirish yõli bilan hosil qilinsa, u holda piramidal rupor deb nomlanadi (3.2.v-rasm), doiraviy tõlqinõtkazgich kõndalang kesimini oshirish yõli bilan hosil qilinsa – konussimon rupor deb nomlanadi(3.2.g-rasm).



3.2-rasm. Ruporli antennaning turlari
Yoyilish õlchamlaridan tashqari ruporlar L uzunlik va yoyilish burchagi φ₀ orqali harakterlanadi.(3.4-rasm). O nuqtasi ruporning uchi deb nomlanadi.
Piramidasimon rupordagi maydon strukturasi 3.3-rasmda keltirilgan. Ruporning yon devorlari bir biriga parallel bõlmaganligi sababli, rupor devorlarida chegaraviy shartlarni ta’minlash uchun tõlqin õtkazgichdan ruporga kelayotgan elektromagnit maydon vektorlari bir necha bor õz yõnalishlarini õzgartiradi.

3.3-rasm. Sektorial E-tekislikli rupor antennadagi maydon strukturasi (uzluksiz tõg’ri chiziqlar bilan elektr maydon kuch chiziqlari, punktir chiziqlarda esa magnit maydon kuch chiziqlari tasvirlangan)

Shuning uchun ruporda tengfazali maydon tekisliklari (tõlqin fronti) tõlqinõtkazgichdagiga õxshash tekislik hisoblanmaydi, balki, sektorsimon ruporlarda silindrik yuzali va piramidasimon hamda konussimon ruporlarda esa sferik yuzali tekisliklar hisoblanadi (3.4-rasm). Shu sababdan, rupor yoyilmasining maydoni nosinfazalidir.

3.4-rasm. Ruporning bõylanma kesimi

H koordinatali M ishchi nuqtada maydonning fazasi yoyilma markazi

fazasidan
, (3.1)
kattalikka orqada qoladi.
Maksimal faza og’ishi (faza hatoligi) esa rupor yoyilmasining chetki qismlarida:

N -sektorial rupor uchun

, (3.2)
E -sektorial rupor uchun


, (3.3)
ifodalar orqali aniqlanadi.

Shunday qilib, rupor yoyilmasida yõnalganlik diagrammasining kengayishi va nolli nurlanish burchaklarining yõqolishiga olib keluvchi kvadratik faza buzilishlari yuzaga keladi.

Agar rupordagi maksimal faza buzilishi

N tekisligida – ΔΨ_max = 3π/4, (3.4)

E tekisligida – ΔΨ_max = π/2, (3.5)

qiymatlardan oshmasa, u holda yõnalganlik diagrammalarini hisoblashda faza buzilishlari hisobga olinmaydi. Yoyilmadagi maydonning amplituda taqsimoti tõlqin õtkazgichdagi. asosiy tõlqin taqsimotiga õhshash bõladi.

Misol uchun, N₁₀ tõlqinli piramidasimon rupor uchun E tekislik da amplituda taqsimoti tekis taqsimlanadi, N tekisligida esa chetga qarab kosinusoidal qonun bõyicha õzgaradi. Bu holda piramidasimon ruporning yõnalganlik digrammasi quyidagi formula bõyicha hisoblanadi.

N-tekisligida

(3.6)
E-tekisligida


(3.7)
bu yerda, φ^E va φ^N - Z õqi va E va N tekisliklariga mos ravishda kuzatilayotgan nuqta yõnalishlari orasidagi burchaklar; k – tõlqin soni.
E va N tekisliklarida yarim quvvatda yõnalganli diagrammalarining kengliklari quyidagi formula yordamida hisoblanishi mumkin.

2φ^E_0,5= 51⁰ λ/b_r, (3.8)

2φ^N_0,5= 67⁰ λ/a_r, (3.9)
E va N tekisliklaridagi ruporlarning yõnalganlik diagrammalari õzaro bog’liq emas. Masalan, E tekisligida ruporning kengayishi yoki torayishi faqat shu tekislikdagi yõnalganlik diagrammasining õzgarishiga olib keladi.
Ruporli antennaning yõnalganlik koeffisienti quyidagi ifoda yordamida hisoblanadi.
. (3.10)
Bu yerda S – rupor yoyilmasi tekisligining yuzasi; ν – yoyilmadagi amplituda va faza taqsimotiga bog’liq bõlgan yoyilma yuzasidan foydalanish koeffisienti.
Ruporning berilgan nisbiy uzunligi L/λ da maksimal yõnalganlik koeffisientini hosil qilish sharti ostida maksimal faza siljishi kattaligi aniqlanadi. Avval, rupor uzunligi õzgarmas bõlganda ruporning yoyilmasi nisbiy õlchamlari (a_p/λ yoki b_p/λ) oshishi bilan, yõnalganlik diagrammasiõzgarmaydi va YK oshadi, ya’ni amalda sinfaz qoluvchi( faza siljishi Ψ_max –kichik) S-nurlatuvchi yuza õlchamlari kattalashadi. Yoyilma õlchamlarining yanada oshib borishida faza buzilishlari sezilarli darajada oshadi (yuzadan foydalanish koeffisientining qiymati oshadi), natijada yõnalganlik diagrammasi kengayadi va YK kamayadi.
Berilgan L/λ qiymatida a_p/λ yoki b_p/λ kattaligining optimal qiymati mavjudki, bunda maksimal YK qõlga kiritiladi. a_p/λ yoki b_p/λ õlchamlari ruporning L/λ uzunligining optimal qiymati bilan mos tushadi deb aytish ham mumkin.
L/λ nisbatning berilgan qiymatida maksimal YK ni qõlga kiritish imkonini beruvchi ruporga optimal rupor deyiladi.

3.5-rasm. YK ning yoyilma õlchamlariga bog’liqlik grafigi

Sektorial ruporlarnig E va N tekisliklarda tekislik yuzasidan optimal foydalanish koeffisienti ν = 0,64 ga teng. Optimal piramidasimon rupor uchun ν = 0,5 ga teng.

Rupor antennalar keng polosali antennalar hisoblanadi. Uni quyidagicha izohlash mumkin. Agar tõlqin uzunligi oshirilsa, tõlqin uzunligiga nisbatan rupor õlchamlarining kamayishi hisobiga rupor yõnalganligi kamayadi, lekin bu rupor tekisligida faza buzilishlarining kamayishi hisobiga kerakli sezilarli darajada kompensasiyalanadi. Tõlqin uzunligining kamayishi bilan rupor tekisligidagi faza buzilishlari oshib boradi. Bularning yõnalganlik diagrammasiga ta’siri tõlqin uzunligiga nisbatan rupor tekisligi yuzasini oshirish bilan kompensasiyalanadi. Amaliyotda rupor antennalarning qõllanilish sohalari tõlqin õtkazgichlarning diapozon hususiyatlaridan aniqlanadi.
Rupor antennalarning foydali ish koeffisienti birga yaqinroq bõladi. Shuning uchun rupor antennalarning YK va kuchaytirish koeffisientlari mos tushadi.
Rupor antennalarning kamchiligi bõlib, uning tekisligidagi faza buzilishlarining mavjudligi hisoblanadi. Bu buzilishlarni kamaytirish uchun rupor uzunligini oshirishga tõg’ri keladi. Rupor antennalarning mazkur kamchiligini faza tenglashtiruvchi qurilmalarni qõllash yõli bilan yõqotiladi. Bunday qurilmalar sifatida rupor tekisligida õrnatiluvchi turli hil linzalarni qõllash mumkin. Linza silindrik yoki sferik frontli tõlqinlarni tekislik frontli tõlqinga õzgartirib beradi, ya’ni rupor tekisligidagi maydon (sinfaz) bir hil fazali bõladi.
Odatdagi dielektrikli linzalar tan narhining qimmatligi va katta massaga egaligi sababli amaliyotda keng tarqalmadi. Aloqaning õta yuqori chastota texnikasida parallel metal plastinalardan tayyorlangan linzalar keng qõllaniladi (5.6-rasm ). Ular birdan kichik sinish koeffisientli muhitni shakllantirib beradi (tezlatuvchi linzalar).

3.6-rasm. Metal plastinali tezlatuvchi linza

Elektr maydon kuchlanganligi vektori E plastinalarga parallel bõlishi kerak. U Holda qõshni plastinalar orasidagi muHit tõlqin õtkazgich sifatida qaralishi mumkin. Unda faza tezligi bõlgan N₁₀ turdagi tõlqin shakllantiriladi. Shunday qilib, parallel plastinalar tizimi birdan kichik effektiv sinuvchan koeffisientli muHitni shakllantiradi.

n = c/v = (3.11)

Plastinalar orasidagi masofa a plastinalar orasida faqat bitta tõlqin turi N₁₀ tarqalishini ta’minlashi uchun λ/2< a < λ tengsizlikni qanoatlantirishi kerak. Mos ravishda tezlatuvchi linzaning smngdiruvchanlik koeffisienti 0 < n < 0,86 oraliqda yotadi. Amaliyotda n ning qiymati 0,5…0,7 oraliqda olinadi. Linzaning yoritish yuzasi ellips shaklida bõladi.

3.3. LABORATORIYA QURILMASINING TAVSIFI

Ruporli antennaning yõnalganlik diagrammasini tadqiq qilish sxemasi quyidagi 5.7-rasmda keltirilgan.

3.7. Rasm. Laboratoriya qurilmasining struktura sxemasi. (1 – ÕYUCH generatori, 2 – koaksial kabel, 3 – uzatuvchi antenna, 4 – qabul qiluvchi rupor antenna, 5 – tõg’ri tõrtburchakli tõlqin õtkazgich, 6 – detektorli seksiya, 7 – indikator qurilmasi)

3.4. LABORATORIYA ISHINI BAJARISH UCHUN TOPSHIRIQ

3.4.1. E va N tekisliklarida uchi ochiq tõlqinõtkazgich va turli hildagi rupor antennalarning yõnalganlik diagrammalarini aniqlang.

3.4.2. Tõg’ri burchakli koordinatalar tizimida tadqiq qilinayotgan antennalarning yõnalganlik diagrammalari grafiklari chizilsin.
3.4.3. Tadqiq qilinayotgan antennalarning yõnaltirish hususiyatlarini tahlil qiling.

3.5. LABORATORIYA ISHINING BAJARISH TARTIBI

3.5.1. Generatorni yoqib 10-15 daqiqa mobaynida qizdiring.

3.5.2. Uzatuvchi va tadqiq qilinayotgan antennalarning bir hil qutblanishda ekanligi tekshirilsin (E vektori har doim tõlqin õtkazgich keng devoriga perpendikulyar bõladi).
3.5.3. Antennani 5⁰ qadam bilan aylantirib indikator qurilmasi kõrsatkichi α va unga mos keluvchi antennaning aylanish burchagi qiymati φ ni yozib, antennaning yõnalganlik diagrammasini aniqlang.
3.5.4. 5.5.3 ga asosan turli hil rupor antennalarning(õqituvchining kõrsatmasiga asosan) E va N tekisliklardagi yõnalganlik diagrammalarini aniqlang.
3.5.5. 3.5.3ga asosan tezlatuvchi linzali rupor antennaning E va N tekisliklardagi yõnalganlik diagrammalarini aniqlang (chuqur õrgangan talabalar uchun).
3.5.6. Tõg’ri burchakli koordinatalar tizimida me’yorlangan yõnalganlik diagrammasi F(φ)ni quring .
3.5.7. Qurilgan yõnalganlik diagrammalarga asoslanib, yarim quvvatdagi asosiy yaproq kengligi va yon yaproq satHi aniqlansin.
3.1-jadval
Tadqiq qilinayotgan yõnalganlik hususiyatlarinin eksperimental õlchov natijalari

φ^0	-40	-35	…	-5	0	5	…	35	40
α
F(φ) = α /αmax

3.6. HISOBOT TARKIBI
Hisobot quyidagilardan tarkib topishi kerak:
3.6.1. Qurilmaning struktura shemasi.
3.6.2. Tõg’ri burchakli koordinatalar tizimida eksperimental yõnalganlik diagrammalari.
3.6.3. Eksperimental yõnalganlik diagrammasiga asosan aniqlangan asosiy yaproq kengligi va yon yaproq sathining qiymatlari.
3.6.4. Qõlga kiritilgan eksperimental ma’lumotlarni tahlil qilish.
3.7. NAZORAT SAVOLLARI
3.7.1. Rupor antenna turlarini ayting va ularni chizing.
3.7.2. Qõzg’atilgan tekislik yõnalganlik diagrammasi tekislik õlchamlariga qanday bog’langan.
3.7.3. Qõzg’atilgan tekislik yõnalganlik diagrammasi maydonning amplituda taqsimotiga qanday bog’langan.
3.7.4. Qõzg’atilgan tekislik yõnalganlik diagrammasi maydonning faza taqsimotiga qanday bog’langan. Faza taqsimotining turlari (faza hatoliklari).
3.7.5. Rupor tekisligidagi maydon fazasi qaysi qonun bõyicha õzgaradi va u ruporning qaysi parametrlariga bog’liq.
3.7.6. Qanday turdagi rupor antennalar optimal deb ataladi.
3.7.7. Bir hil tekislikli lekin Har hil uzunliklarga ega bõlgan rupor antennalarning yõnalganlik diagrammalarini solishtiring.
3.7.8. Nima uchun E va N tekislikli sektorial ruporlaring ruhsat etilgan faza buzilishlari har hil.
3.7.9. Rupor antennalarning diapozonli hususiyatlari qanday.
3.7.10. Rupor antennalar qõllanilish sohalarini keltiring.
3.7.11. Rupor antennalarning afzalliklari va kamchiliklari.
3.7.12. Metall plastinali rupor antennalarning ishlash prinsipini tushintiring.