№1- лекция

Қабылдағыш және таратқыш антенналар жайлы жалпы түсінік.

Антенналар кез келген радиотаратқыш пен радиоқабылдағыш құрылғылардың басты керек бөлігі. Фидер арқылы (бергіш линия) таратқыш антенна- радиотаратқыш құрылғысымен, қабылдағыш антенна-радиоқабылдағышпен қосылады. Фидерлерде байланысқан (бағытталған) электромагниттік толқындар таратылады, қысқаша айтқанда айнымалы электромагниттік өріс, оларды заряд пен токтар өзара байланыста болады. Антенналар арасындағы бос кеңістікте (радиобайланыс линиясында) еркін электормагниттік толқындар таралады. Байланысқан және еркін толқындар- радиосигнал болып келеді. Антенна-фидерлік құрылғылар байланысқан толқындар энергиясының еркін толқындар энергиясына өткенде экономды түрлендірілуі тиіс, немесе керісінше еркін толқындар энергиясынан байланысқан толқындар энергиясына өткен кезде де болу керек, сонымен бірге берілетін ақпараттың бұзылмай қабылдануын ескеру қажет.

Қабылдағыш антенна-радиосигнал энергиясын түрлендірге қажет, белгілі бағыттан келген еркін элекромагниттік толқындар, байланысқан электромагниттік толқындар, байланысқан электромагниттік толқындар формасына түрленеді.

Таратқыш антенна- радиосигнал энергиясын түрлендіруге қажет, байланысқан электромагниттік толқындар, еркін электромагниттік толқындар формасына түрленеді,соңғысы белгілі бағыттарда бос кеңістікте таралады.

Таратқыш және қабылдағыш антенналардағы жүретін процесстер қайтымды болады. Осы антенналардың қайтымдылығы принципиалдық тұрғыдан алғанда, бір антеннаны таратқыш және қабылдағыш түрінде қолдануға болады, және антеннаның негізгі параметрлері тарату мен қабылдау режимінде өзгермей сақталады.

Осы принциптің үлкен тәжербиелік мәні бар. Мысалы, барлық импульстік радиолокациялық станциялар, сонымен бірге ұшақтар байланысында және басқа да қозғалмалы радиостанциялар да, жалпы алғанда, бір антенна тарату мен қабылдауға қолданылады.

Антеннаны ашық тербелмелі контур түрінде келтіруге болады.

Осы түрлену кезінде жабық контурдан ашық контурға өту нәтижесінде, геометриялық симметриясы бар симметриялық вибратор (диполь) алынады.

Симметриялық вибраторда ток пен кернеу антенна бойында біркелкі үлестірілмеген. Вибратор ұзындығы болғанда ондағы кернеу мәні антенна ұшында максималды болады, ал ток амплитудасы минималды болады. (сурет 1.2)

Сурет 1.2 Симметриялық вибратор бойында ток пен кернеудің үлестірілуі.

Практикада әдетте симметриялы емес вибраторлар кең қолданылады.(сурет 1.3), онда симметриялы вибратордың екінші бөлігі жермен алмастырылады. Жер осында жақсы өткізгіш болып табылады.

№2- лекция

Таратқыш антенналарының радиотехникалық параметрі мен сипаттамалары.

Таратқыш антеннаның сапасын белгілейтін негізгі сипаттамасы мен параметрлерін қарастырайық, бастапқы оның радиотехникалық параметрлерін қарастырамыз, олар таратқыш антенналарының байланысқан электромагниттік толқындар энергиясының еркін электромагниттік толқындарға эффективті түрленуін көрсетеді, содан соң эксплутациялық көрсеткіштерге көшсек.

1. Сәулелену кедергісі. Бұл параметр антеннаның сәулелену қуатымен байланыста болады, мұнда антеннаны қоршаған сфера арқылы бірлік уақытта өтетн электромагниттік энергия ағынынң орташа мәнімен байланыс бар. Сәулелену қуаты активті (ол таратқыш антенна мен радиотаратқышқа оралмайтын қуат), оны активті кедергі арқылы өрнектеуге болады, сәулелену кедергісі деп аталады және келесі қатынаспен есептеледі:

Мұндағы, I- антеннадағы әрекет етуші ток.

Сәулелену кедергісі-активті болады, мұнда электрлік энегрия жылулық энергия түрленбейді, бұл антеннаның сәулелену қасиетін көрсетеді.

Жоғарыдағы формулаға сүйеніп, Герц диполінің сәулелену кедергісін табатын болсақ. Мұндай диполь, элементарлы диполь болып келеді, оның өлшемдері толқын ұзындығынан әлде қайда кіші, сондықтан Герц дипольі бойындағы ток бірдей болады.

OZ осіне перпендикуляр сфераның ортасынан өтетін жазықтықты- экваториялдық жазықтық деп атайды. OZ осьнен өтетін жазықтық- меридианалды деп аталады. OZ осьне перпендикуляр жазықтықтар H- жазықтықтар деп аталса, OZ осьнен өтетін жазықтықтар E-жазықтықтар деп аталады. E- векторы және H –векторы бір-біріне перпендикуляр, олардың векторлық көбейтіндісі Пойтинг векторының бағытын көрсетеді.Ол электромагниттік толқындардың таралу бағытын көрсетеді. E- векторы және H –векторы сфераға жанама болады. Басқаша айтқанда, дипольдің төңірегінде сфералық толқын қалыптасады, вибратордан алыста жазық толқындар қалыптасады, бұл толқындар жүгірме толқындар деп аталады. Алыс зонада r қашықтықта - толқын ұзындығына электрлік және магниттік өріс кернеулігінің лездік мәндері осы формуламен табылады:

Математикалық анализ бойынша l- элементарлы вибратордың ұзындығына және -ток амплитудасында Магнит өрісінің кернеулігі осы формула арқылы анықталады:

Ал электрлік өрісі:

Мұнадғы - зениттік бұрыш, вибратор осьмен және сфераның радиусы арасындағы құрылған осы формулаларға сүйеніп Герц дипольіне тән келесі ерекшеліктерді байқауға болады:

1. Өріс кернеулігінің амплитудалары ток амплитудасына тура пропорционал болады.

2. Өріс кернеулігінің амплитудалары қатынасына тура пропорционал

3. Өріс кернеулігі шықтыққа кері пропорционал.

4. Зениттік бұрыштың - тан -қа азайған кезде өріс кернеулігі заңдылығы бойынша максимуман нөлге дейін азаяды.

анықтау үшін, Пойтинг векторының формуласын қолданамыз. Оның лездік мәні:

Мұнда,

1. Және (2) формулаларына сәйкес

Осы формулаға сүйеніп электр өріс кернеулігінің квадратын табамыз:

Осы формуламен (2) өрнегін формуласын қолданып (6) формуланың келесі түрін шығарамыз.

Герц диполінің сәулелену кедергісі:

Болғанда, бағытталу коэффициенті:

Антеннаның күшейту коэффициенті (G)- бағытталу коэффициенті мен антеннаның ПӘК көбейтіндісін айтады:

Антеннаның күшейту коэффициенті мен бағытталу коэффициенті кепер және децибилдер өлшем бірлігін қабылдауы мүмкін , немесе сол өлшем бірліктерімен көрсетілуі мүмкін.

Реальді антеннаның ПӘК-і осы формуламен анықталады:

Ал күшейту коэффициенті:

7. Антеннаның кіріс кедергісі: жалпы алғанда кіріс кедергісі активті кедергіден және реактивті кедергіден тұрады. Активті кедергі антеннаның толық кедергісі мен алмастырылады. Реактивті кедергінің пайда болу себебі: электрлік және магниттік өріс арасындағы фазалық ығысудың бар болуында және реактивті энергияның пайда болуы мен түсіндіруге болады.Антеннаның эффективтілігін арттыру үшін, ол генератор жиілікке сай резонансқа түсу керек.ОЛ жағдайда -ге тең болады, тек қана активті жүктемес немесе активті кедергі қалады.

8. Антеннаның диапазондық қасиеттері. Бұл қасиеті жұмыс істеу жиіліктерінің диапазонымен (өткізу жолағы) және жиілік мәндерінің шектелген аймағында бағаланады, келген радиотехникалық параметрдің белгілі шекті мәндерінде қалуын қамтамасыз етеді.

9. Антеннадаға макисмалды кернеу мәні: бұл вибраторға келетін максималды кернеу мәні, оның мәні шектен аспау керек, егер шектен асып кетсе антенна төңірегінде ауа изоляцияланады және электрлік разрядтың пайда болуы байқалады. Ұзын және орта толқындарда разрядтың түрі корондық болады, қысқа толқындарда факел тәріздес отқа ұқсас болады. Осы разрядтардың әсерін электромагниттік шығындар артады және антеннаның ПӘК-і азаяды, антеннаның бұзылуы, қосатын сымдардың күйіп кетуі және изолятордың тесілу қауіпі байқалады, жіберілетін сигналдың бұзылуы, қосымша бейберекет модуляция пайда болады.

Таратқыш антеннаның эксплутациялаудың ерекшеліктері: Таратқыш антеннаға келесі эксплутациялық талаптар бар:

1. Жоғары механикалық беріктігі және эксплутациялық сенімділігі.

2. Минималды габарит пен салмағы.

3. Қарапайымдылығы және антенна жүйесі құрылғысын тез баптауғы мүмкіндігі.

4. Орнатуға және антеннаны сатып алуға кететін минималды қаражат.

5. Эксплутациялық қауіпсіздігі, әсіресе қуатты радиостанцияларға қатысты, ол антенналарға қыздырылатын токтардың қуаттың мәні бірнеше жүздеген киловатт болады.

6. Антеннаны орнатуға кететін минималды уақыт, бұл әсіресе қозғалмалы жерлік радиостанцияларға қатысты

№3- лекция