1.2. Антенналар және фидерлік құрылғылар

Жалпы жағдайда іс жүзінде айнымалы ток жүретін сым кесіндісі қоршаған ортада электромагниттік өріс тудырады. Осыған ұқсас электромагниттік өріс ішінде тұрған кезкелген сым кесіндісінде айнымалы электр қозғаушы (ЭҚК) күші пайда болады. Бірақ та сым кесіндісінде пайда болатын электромагниттік өрістің энергия үлесі оның конфигурациясына, сым кесіндісі өлшемдері қатынасына және электромагниттік тербелістер толқын ұзындықтарына тәуелді. Ақпаратты тасымалдайтын электромагниттік тербелістерді сәулелендіріп шығару және қабылдау үшін антенна деп аталатын арнайы радитехникалық құрылғылар қолданылады. Антенна ашық тербелістік контур болып табылады. Антенна қандай да болмасын радиотаратқыш және радиоқабылдағыш құрылғының қажетті бөлшегі. Радиотаратқыштың антеннасы (таратқыш антенна) жоғары жиілікті токты өзі сәулелендіріп шығаратын электромагниттік толқындардың энергиясына түрлендіруге арналған. Радиоқабылдағыш антеннасы (қабылдау антеннасы) өзі қабылдаған электромагниттік толқындарды жоғары жиілікті ток энергиясына түрлендіруге арналған. Таратқыш және қабылдағыш антенналарда жүріп жатқан процестер оларды пайдаланудың қайтымпаздығын сипаттайды. Антеннаның қайтымпаздығы бір және сол антеннаны таратушы немесе қабылдаушы ретінде пайдаланумен қатар, оны тарату және қабылдау үшін де қолданғанда оның негізгі көрсеткіштерінің сақталуынан да көрініс тапты. Мұның қолданыстық маңызы зор. Мысалы байланыстың қозғалмалы көптеген радиостанцияларының тарату мен қабылдауға арналған бір –ақ антеннасы бар.

Антенна қандай-да болмасын радиотаратушы және радиоқабылдаушы құрылғының қажетті элементі болып табылады. Радиотаратқыш антеннасы (таратушы антенна) жоғары жиілікті токты өзі сәулелендіріп шығаратын электромагниттік толқындардың энергиясына түрлендіруге арналған. Радиоқабылдағыш антеннасы (қабылдағыш антенна) өзі қабылдаған электромагниттік толқындарды жоғары жиілікті ток энергиясына түрлендіруге арналған. Таратушы және қабылдаушы антенналарда жүретін процестер сипаты оларды пайдаланудың қайтымдылығын көрсетеді. Антенналардың қайтымдылығы бір және сол антеннаны таратушы немесе қабылдаушы ретінде пайдаланудың принципиалдық мүмкіндігінде ғана емес, сондай-ақ антеннаның негізгі көрсеткіштерінің, оны таратуға да, қабылдауға да қолданғанда сақталатындығында. Мұның іс жүзінде маңызы зор. Мысалы, көптеген қозғалмалы радиостанциялар, байланысқа арналған радиостанциялардың ортақ антенналары бар.

Электрлік тізбек және қосымша құрылғылар, олардың көмегімен радиожіліктік арнаның энергиясы радиотаратқыштан антеннаға немесе антеннадан радиоқабылдағышқа берілетін, фидер деп аталады. Фидер құрылысы (конструкциясы) ол арқылы таратылатын жиіліктер диапазонына байланысты жасалған. Электромагниттік энергияны желімен жібергенде желінің өзінің сәулеленуін азайтуға тырысады.

Симметриялық вибратор түріндегі антеннаны (1.4 – сурет), сымдары 180^о-қа жазылған, ұшы айырылған ұзын желі деп қарастыруға болады. Осы желінің сымдары арасында әрбір элементінің белгілі индуктивтігі және сыйымдылығы бар. Симметриялық вибраторды кейде жартытолқынды диполь

1.4- сурет. Симметриялық вибратор және оның эквивалент схемасы

деп атайды, осы арқылы оның өзінің тербелістерінің толқын ұзындығынан екі есе қысқа екенін көрсетеді.

Егер жартытолқынды вибраторды вертикалды қойсақ, жердің өткізгіштік қасиетіне байланысты оның өлшемін екі есе кішірейтуге болады. Вертикал орнатқанда антеннаның төменгі ұшы электромагниттік тербелістер

1.5 – сурет. Ширектолқынды вибратор

генераторының қышқыштарының біреуіне қосылады. Егер жерді идеалды өткізгіш деп есептесек, онда ЭҚК туындайды, ол негізгі вибратордың айналы бейнесі ретінде әрекет етеді (1.5, б – сурет). Осындай антенна вертикалды симметриясыз антенна деп аталады, оның биіктігі шамамен /4 –ке тең.

Антенналардың негізгі көрсеткіштері мен түрлері.

Сәулеленіп шығатын қуаты (Р_и) – бос кеңістікке антеннамен сәулеленіп шығатын электромагниттік толқындардың қуаты. Бұл активті қуат, өйткені ол антеннаны қоршап тұрған кеңістікте шашырайды. Сондықтан, сәулеленіп шығатын қуатты сәулелену кедергісі R_и деп аталатын, активті кедергі арқылы көрсетуге болады: R_и = Р_и/I , мұнда І_а – антеннаның кірісіндегі эффективті ток.

Сәулелену кедергісі, сәулеленіп шығатын қуатқа қарағанда, антеннаның электромагниттік энергияны сәулелендіріп шығаруға қабілетін және антеннаның сапасын үлкен дәрежеде сипаттайды, өйткені қуат антеннаның қасиеттеріне ғана емес, сондай-ақ онда туындайтын токқа да тәуелді.

Шығын қуаты (Р_п) – антеннаның сымдары арқылы ток жүргенде, жерде және антеннаның қасында орналасқан заттарда таратқыш пайдасыз жоғалтатын қуат. Осы қуат та активті болады және шығындар кедергісі деп аталатын, активті кедергі арқылы анықталады: R_n = P_n/I .

Антеннадағы қуат (Р_а) – таратқыштан антеннаға берілетін қуат. Бұл қуатты сәулеленетін қуат пен шығындар қуаты қосындысы түрінде көрсетуге болады: Р_а = Р_и + Р_п .

Антеннаның пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) - сәулеленіп шығатын қуаттың антеннаға жеткізілетін қуатқа қатынасы:

.

Антеннаның кіріс кедергісі - антеннаның кіріс қысқыштарындағы кедергі. Оның реактивті және активті құрастырушылары бар. Резонансқа баптағанда антенна генератор үшін таза активті жүктеме болып табылады және ең тиімді түрде пайдаланылады.

Антеннаның бағытталуы – электромагниттік толқындарды белгілі бір бағытта сәулелендіріп шығару қабылеті. Антеннаның осы қабылетін бағытталу диаграммасы бойынша анықтайды, ол графикалық түрде өріс кернеулігінің немесе сәулеленіп шығатын қуаттың бағытқа тәуелділігін көрсетеді. Әдетте нормаланған бағытталу диаграммаларын пайдаланады, онда өріс крнеулігін немесе сәулелену қуатын сипаттайтын шамалар абсолюттік мәндерде берілмей, максималды мәнмен салыстырылған. Қарапайымдылық үшін кеңістіктік бағытталу диаграммасын пайдаланбайды, горизонтал және вертикал екі жазықтықтағы бағытталу диаграммаларымен шектеледі.

Бағытталу диаграммасының ені деп, оның шегінде сәулелену қуаты максималды сәулелену бағытындағы қуатпен салыстырғанда екі еседен аспай кемитін бұрышты айтады. Қуат өріс кернеулігінің квадратына пропорционал болғандықтан, бағытталу диаграммасының айқара ашылу бұрышы шектері максималды сәулелену бағытындағы өріс кернеулігінің 1/ =0,707 шамасымен анықталады.

Бағытталған әрекет коэффициенті (D) деп, берілген антеннамен белгілі бағытта сәулеленіп шығатын қуат ағыны тығыздығының, екі антеннадағы жалпы сәулеленіп шығатын қуаттың теңдігі шартында, кезкелген бағытта абсолютті бағытталмаған антеннамен сәулеленіп шығатын қуат ағыны тығыздығына қатынасын айтады. Максималды сәулелену бағытындағы бағытталған әрекет коэффициеті D=P /Р маңызды болып табылады.

Антеннаның бағытталған әрекет коэффициентінің оның ПӘК-не көбей-тіндісі G_a = D антеннаның күшейту коэффициенті деп аталады. Осы коэффициент антеннаның толық сипаттамасын береді: бір жағынан ол антеннаның бағытталған қасиеттері арқылы белгілі бағытта энергияның жинақталуын, екінші жағынан антеннадағы қуат шығыны салдарынан сәулеленудің азаюын ескереді. Берілген бағытта антеннаның айтарлықтай сәулеленуі таратқыштың қуатының ұлғаюына эквивалентті. Сондықтан, таратушы антеннаның бағытталғаны өте жақсы.

Антеннаның әрекетті биіктігі (h_n). Антеннаның әрбір элементінің сәулелендіріп шығаратын энергия мөлшері, ол арқылы өтетін токқа пропорционал. Антеннадағы токтың таралуы біркелкі емес, сондықтан әртүрлі элементтердің сәуле шығаруы да бірдей болмайды: ол жайылмасында өте қарқынды да, ток түйінінде нөлге тең. Қабылдағыш антенналар үшін әрекетті биіктік түсінігі ерекше маңызды, ол оларда туындайтын ЭҚК шамасын анықтайды.

Километрлік және гектометрлік толқындар антенналары. Километрлік және гектометрлік толқындар (ұзын және орташа) радиобайланыс, радиохабар тарату, навигация және басқа мақсаттар үшін пайдаланылады. Ұзын және орташа толқындарда Жер бетінің жақсы өткізгіштігі бар. Жақсы өткізгіш беті үстінде электр өрісі тек қана оның бетіне перпендикуляр бағытталуы мүмкін. Сондықтан осы толқындарға арналған таратқыш, сондай-ақ қабылдағыш антенналардың аса жетілген вертикал бөлігі болуы тиіс. Антенна резонансты болуы және сәулелену кедергісі мен ПӘК-і жеткілікті үлкен болуы үшін, оның өлшемдері, кем дегенде, 0,251 – ге жақындауы керек, яғни ұзын толқындарда оның биіктігі бірнеше жүздеген метрге жетуі керек. Іс жүзінде биіктігі 200...300 метрден аспайтын антеннаны (мұнараны) құруға болады. Сондықтан 1000 м-ден ұзын толқындарда, ережеге сәйкес, резонанстықтан кіші ұзындықтары бар антенналармен жұмыс істеуге тура келеді.

Хабар қабылдауда вертикалды Г-, Т –тәрізді және қол шатыр тәрізді антенналар жиі қолданылады.

Декаметрлік толқындар антенналары. Қысқа толқындарда топырақ өткізгіштігі нашарлайды, осы себептен жерге қосылудағы шығындар ұлғаяды. Сондықтан осы толқындарда әдетте жерге қосылған вибраторларды пайдаланудан қашқақтайды.

Декаметрлік (қысқа) толқындар (10...100 м) диапазонында антенна ұзындығының толқын ұзындығына қатынасы жеткіліктіүлкен болуы мүмкін. Сондықтан сәулеленудің үлкен кедергісін және жоғары ПӘК-тін қамтамасыз ету қиындық тудырмайды. Одан маңыздысы, қысқа толқынды антенналарды құрғандағы бағытталу диаграммасы туралы мәселеде, оған келесі талаптар қойылады:

1. Ол ұзақ уақыт бойы байланыс ұстап тұрылатын барлық толқындар диапазонында мүмкін болғанша тұрақты болуы тиіс. Бұл талап мынадан туындайды: таралу шартына байланысты толқындар ауысуын тіпті бір сөтке ішіндегі байланыста жүзеге асыруға тура келеді. Кеңейтілген жиіліктер диапазонында өзгермейтін бағытталу диаграммалары бар антенналар, бапталғандарға қарағанда, диапазондық деп аталады.

2. Максималды сәулелену және қабылдау бағыты, ионосферадан және жерден шағылысқан толқындардың саны минималды болатындай таңдап алынуы тиіс, өйткені толқынның әрбір секірісі энергия шығындарымен ілесе жүреді. Сондықтан сәуленің жоғарылау бұрышын байланыс жолы ұзаруына қарай кішірейту керек. Мысалы, ұзындығы 600 км байланыс жолы үшін 30...45^о бұрышты таңдау ұсынылады, ал ұзындығы 3000 км байланыс жолы үшін - 10...25^о.

3. Ионосфераның күйінің тұрақсыздығына байланысты, сәулеленіп шығатын толқын қабылдағыш антеннаның әрекет ету аймағынан шығып кетуінен сақтану үшін, антеннаның бағытталған әрекеті өте үлкен болмауы тиіс. Сондықтан қысқа толқынды антеннаның бағытталу диаграммасының бұрышы енін вертикал және горизонтал жазықтықтарда 10..30^о –қа тең қылып орнату керек.

1.6 – сурет. С.И. Надененко диполі

4. Радиоқабылдауға өнеркәсіптік бөгеуліктердің әсерін әлсірету үшін қабылдағыш антеннаның бағытталу диаграммасының максимумы жер бетіне өте жақын болмауы тиіс. Осы көзқарас бойынша қысқа толқынды антенналарда вертикал емес, горизонтал вибраторларды қолдану ыңғайлы. Бірақ симметриялы горизонтал антенна жиіліктердің ауқымды диапазонында жұмыс істеуге арналмаған, өйткені оның кіріс кедергісі жиілікке күшті тәуелді, бұл қоректендіруші фидермен сәйкестендіруді бұзады. Вибратордың кіріс кедергісі кішкене шектерде өзгереді, егер оның толқындық кедергісін кішірейтсек. Бұған сәуле шығаратын сымдардың диаметрін ұлғайтып қол жеткізуге болады. С.И.Надененко диполінде (ВГД типіндегі антенна) вибратор иықтары, диаметрі 1..3 м цилиндр құраушысы бойымен орналасқан 6-12 сымдар құрамасынан тұрады (1.6 – сурет). Жиілік өзгергенде осындай вибратордың кіріс кедергісі кішкене шектерде өзгереді де, фидермен үйлестіру кеңейген жиіліктер диапазонында қамтамасыз етіледі.

Метрлік, дециметрлік және сантиметрлік толқындар антенналары. УҚТ (УКВ) диапазонында көбінесе тек қана бір жазықтықта бағытталушы қасиеттері бар антенналар пайдаланылады. Кішкене толқын ұзындықтарында осындай антенналар жеткілікті түрде ықшам болады, бұл ешқандай техникалық қиындықсыз, оларды айналмалы жасауға мүмкіндік береді. Осының арқасында, қуат бойынша ұтамыз да, радиостанциялардың өзара бөгеуліктерін азайтып, қандай-да болмасын кезкеоген бағытта байланысты жүзеге асырамыз.

Қарастырылып отырған диапазондағы антенналарды екі топқа бөлуге болады: вибраторлық және бет үстілік.

Мысал ретінде теледидарлық антенналардың кейбір түрлерін қарайық. Ең қарапайым антенна – диполдық антенна (сызықты жартытолқынды вибратор), ал конструктивтік жағынан ең ыңғайлысы – Пистолькорс тұзақтық вибраторы.

Айтылған антенналар әдетте теледидарлық хабарлардың сапалы қабылдануын телеорталықтан салыстырмалы кішкентай қашықтықтарда қамтамасыз ете алады, өйткені олардың нашар бағытталу қабілеті бар. Үлкен қашықтықтарда немесе жақын қашықтықтардағы қабылдаудың қанағаттан-дырмайтын шарттарында жақсы бағытталуы бар күрделі антенналар қолданылады.

Дыбыстық және теледидарлық хабар таратудың метрлік толқындар таратушы антенналарына арнайы талаптар қойылады, өйткені олар жоғары биіктіктерде орналастырылады және желге қарсы үлкен механикалық жүктемеленуі бар, сонымен қатар оларға найзағай түсу ықтималдығы жоғары. Сондықтан, антенналарды құрастырғанда керамикалық изоляторларды қолданудан бас тартады, және де мүмкіндігінше мықты механикалық конструкцияларды пайдаланады.

Теледидарлық таратушы антенналар мүмкін болатын үлкен қызмет көрсету аймағын қамтамасыз етуі тиіс. Көп жағдайда телеорталық қызмет көрсету аймағының ортасына жақын орналасатындықтан, таратушы антеннаның горизонтал жазықтықтағы бағытталу диаграммасы шеңберлі болуы қажет. Вертикал жазықтықта жоғарғы жарты кеңістікке сигналдың пайдасыз сәулеленуін азайту үшін көкжиек (горизонт) бағытында шоғырлануын күшейту керек. Сонымен қатар, таратушы антенна шамамен 8 МГц кеңейген өткізу жолағын қамтамасыз еткені жөн.

Біздің елімізде алғашқы теледидарлық станцияларда, жазық вибратор болып табылатын Б.В.Брауде антенналары (1.7,а - сурет) қолданылды, онда сәуле шығаратын пластиналар, желдік жүктемеленуді азайту үшін сымдармен алмастырылған. Егер антеннаның вертикал өлшемін 0,25  - ға тең қылып алсақ, онда бұл антеннаны қысқа тұйықталған шунтпен біріктірілген кәдімгі симметриялы вибратор (1.7,б - сурет) деп қарауға болады. Брауде вибраторының кемшілігі, оның горизонтал сымдары әртүрлі амплитудадағы токтармен қоздырылады. Сымдардағы токтарды, вибратор иықтарын трапеция түрінде жасап, теңетіруге болады (1.7,в – сурет).

1.7 – сурет. Таратушы теледидарлық антенна

Дециметрлік және сантиметрлік толқын ұзындықтарында рупор түріндегі антенна кең қолданылады. Қарапайым рупорлық антенна ретінде, толқынжол деп аталатын, тікбұрышты немесе дөңгелек кесінділі металл тұрбаның бір ұшы алынады. Антеннаның сәуле шығаратын жағы антеннаның ашылуы деп аталады. Рупорлық антеннаның бағытталуы рупор ашылуы ауданы өскен сайын ұлғая түседі.

Ұялы телефонның портативті антенналары. Ұялы телефонның соңғы жылдары ауқымды таралуы телефон трубкаларының салмағы мен көлемі және олардың қабылдап беретін антенналарының кішіреуіне әкеп соқты. Ұялы телефонның портативті антеналарын жасауды негізгі екі аспект анықтайды: қолданатын кең ауқымдылық(тасымалдаушы жиілікке қарағанда шамамен 10%) және жоғары коэфицентті күшейтуі бар азимуттық бұрышпен электромагниттік сәуле шығарудың максималды біркелкілігі. Антенна, электрлік көрсеткіштері жағынан, толқын ұзындығымен өлшемдес басты өсі бар жұтқыш диэлектрлік эллипсоидқа ұқсас пайдаланушы басына жақын тұратындықтан, бұл шарттар осы жағдайға кереғар болып табылады. Телефонмен сөйлесу кезінде абонент басы антенна сәулелендіріп шығаратын электромагниттік энергияны жұтады және шашыратады, бұл сәулеленудің азимутальдық (меридионалдық) біркелкілігін бұзады.

Біркелкі азимуталдық сәулеленуге қол жеткізудің ең оңай әдісі – антеннаны пайдаланушының басынан жоғарырақ орнату. Бұл тәсіл антенаны өлшемі 15 см -ден аспайтын негізге орнатуды талап етеді. Жарты толқынды симметриялық вибратор түріндегі немесе ұқсас сәуле шығарғыш түріндегі антенна да осындай ұзындыққа ие. Бұл жағдайда негіз бен сәулешығарғыштың жалпы өлшемі шамамен 30 см-ді құрайды. Мұндай өлшеммен келісуге болмайды, себебі ұялық телефонның өлшемі 10...15см аспауы керек, өйткені осы өлшем ересек адамның құлағы мен аузының ара қашықтығына шамамен сәйкес келеді. Ылғи да өлшемдері кішірейіп отыратын ұялы радиотелефондарға ұзындығы 30 см антеннаның құрамасы айтарлықтай проблема тудырады, сондықтан қозғалмалы байланыс нарығында неғұрлым кішкене сыртқы өлшемді антеналары бар ұялық телефондар ұсынылады.

1.8 – сурет. Шлейфтік антенна

Мобилдік радиотелефондарда пайдаланылатын көптеген сәуле шығарғыштар шлейфтік, спиральдық және кіші профилді антенналар.

Шлейфтік антенналар. Шлейфтік антена (1.8-сурет) 800-900 мГц диапазонда жұмыс істейтін, азимуталдық жазықтықта бағытталуының шеңберлік диаграммасы бар жартылай толқынды симметриялык вибратор болып табылады. Вибратар әртүрлі диаметрлі екі өткізгіш сымнан құралған.

Олардың біреуі коаксиальді қоректендіру желісінің орталық сымымен жалғанған және оның ұзындығы антеннамен жұмыс жиілігі жолағында жақсы үйлесуі үшін болу үшін /4-ке жақын болуы қажет. Үлкен диаметрлі және ажыратылған ұшы бар (шлейф) өткізгіш сым металл стакан сыяқты. Ол ішкі қоректендіруші коксиалды орта сыртқы орамасымен қосылған және жоғарғы жиілікті токтар үшін үйлестіргіш дроссель функциясын орындайды. Дроссель көбінесе тиімдірек, егер коксиалды жол сыртқы өткізгішімен және ішкі шлейф бетінен тұратын жол кесіндісі, тасымалдаушы жиілік резонансына бапталған болса. Металды шлейфтің резонанстық ұзындығы /4 -тен кішірек болуы тиіс.

Мұндай антеннаның жұмыс істеуі оның қоректендіруші коксиалды жолдың геометриялық өлшеміне байланысты және телефон тұрқының металл беті үсті түріне байланысты. Вибратордың шлейф-стакан иығында әр түрлі диаметрі бар және антеннаның коректену нүктесіне тәуелді. байланысты Антеннаның жұмысының нашарлауы жиілік резонансының ± 5% диапозоны шетінде байқалады, бұл жағдайда жоғарғы жиілікті токтар қоректену жолының сыртқы бетімен ағады. Радиотелефонның тұрқы арқылы ағатын жоғарғы жиілікті токтар ішінара абонент қолында жұтылып, қосымша омдық шығындарды ұлғайтады және антенаның күшейту коэффициентін төмендетеді.

Цилиндрлік спиралдық антенна. Мұндай антенналар жылжымалы радиотелефондардың құрамында кеңінен қолданылады. Спиралды антеналардың көрсеткіштерін сәйкесті түрде таңдағанда (1.9-сурет), олар сыртқы ықшамды өлшемімен және сәулеленуі біркелікілігімен, қажетті күшейту коэффициентімен өте тиімді. Бірақ олардың жұмыстық жиіліктік жолағы салыстырмалы түрде енсіз. Цилиндрлі спиралдық антенна (1.9, а-сурет) коксиалдық желі 2 арқылы қоректенетін оралған спиралдық өткізгіш 1 болып табылады. Коксиалды желі ішкі сымы спиралмен жалғанады, ал сыртқы қаптама – 3 кішкене темір дискімен жалғанған. 1.9, а- суретте спираль өлшемдері көрсетілген: а – радиус; s –қадам; L - оның осі бойынша ұзындығы. Портативты телефондардың спиралды антеннасында бағытталмаған сәулелену күйі пайдаланылады, ол толқын ұзындығынан (λ>12a) әлдеқайда кіші 2а спираль диаметрінде жүзеге асырылады. Бұл жағдайда спираль осімен сәйкес келетін жазықтықта бағытталу диаграммасы дөңгеленген сегіздік қалпында болады, ал орамдар жазықтығында антенна барлық бағытта біркелкі сәулеленеді. Антенна (телефонмен бірге) әрқашанда іс жүзінде вертикал орналасатындықтан, онда радиотолқындардың меридионалды сәулеленіп шығуы пайдаланылады. Электромагниттік толқындарды сәулелендіру режимінде резонанстық жиілікте спиралдық антенна радиотелефон тұрқында жоғары жиілікті токтардың айтарлықтай деңгейін қоздырып шығарады, ло сәулелендіріп шығару жүйесінің бір бөлігі болып табылады.

1.9-сурет. Спираль антенна: а–спираль; б- радиотелефон тұрқындағы қосталған спираль

Токтар бір бөлігі тұрқыдан қолға өтеді де, онда қосымша шығындар тудырып, жан-жаққа шашырап кетеді.

Құрғақ қолды адам үшін спиральді антеннаның күшейту коэффициентінің төмендеуі 3 дБ шамасында болады.

Радиотелефондық спиралдық антеннаның өлшемі жеткілікті кішкене және пайдаланушының басынан 2-4 см аралығындай қашықтықта тұрып, онымен біраз көлеңкеленеді. Орама антенна бағыттаушы диаграммасындағы (БД) құламалары симметриялы жарты толқынды вибратордың БД-мен салыстырғанда 10...12дБ. Сондықтан спиралдық антенналы радиотелефондардың жалғыз артықшылығы оның үлкен емес өлшемі.

1.10 –сурет. Кіші профильді антенналар: а- негізгі сымдық; б – жолақты жазықтытық

800...900 Мгц жиіліктер диапозонындағы спиралдық антенналардың салыстырмалы нашар сипаттамалары мен көрсеткіштері олардың құрылысын күрделендіруге әкелді. Қазіргі уақытта қолданылатын антенналар 2 спиралдан құралған (1.9,б-сурет)–біріншілік, тұрқыда біртұтас орнатылған (ширек-толқындық электрлік антеннада ұзындығы 2...2,5 см), және екіншіліктен (жартытолқынды электрлік ұзындықты антеннада ұзындығы 10 см). Екінші спираль радиотелефон тұрқының ішінде орналасқан және іштен шығарылған күйде негізгі сәулеленуші болады. Ол біріншілік ораманың үшынан қоректенеді, және онда радиотелефон тұрқын ұстап тұрған абоненттің қолынан туындайтын шығындар болмайды. Қарастырылған антенна түрлерінің адамға зыянды әсерін азайту үшін оларды кейде радиотелефон тұрқының төменгі бөлігіне орнатады.

Төменгі профильді антеналар. Соңғы бірнеше жылда жылжымалы радиобайланыс жүйесінің көптеген мобилді станцияларында дәстүрлі емес жаңа типті сәуле шығарғыштар кеңінен қолданыла бастады, соның ішінде, кішкене профильді антенналар. Мобилді радиотелефондарда ең көп таралғандары микрожолақтық және F – тәрізді кішкене профильді антенналар.

F – тәрізді антенаның базалық немесе сымдық моделі 1.10, а – суретте көрсетілген. Бұл антенна симметриялық емес ширектолқындық вибраторды L – тәрізді формаға майыстырып келтіріп, тұрқының өткізгіш жазықтығына орнату арқылы жасалған. Коаксиалды қоректендіретін желінің ішкі өткізгішіне қосылатын негізінен ауытқыған нүктеде антенна қозады.. Коаксиалды желінің сыртқы қаптамасы тұрқының өткізгіш жазықтығымен жалғанады. Антенна мен желінің толық кедергілерінің үйлесуіне қоректену нүктесі орнын таңдау арқылы қол жеткізіледі. Антенна жұмысының диапазондылығы Н биіктікке пропрорционал.

Қарастырылған төменгі профильді антенна әлдеқайда тиімдірек жазықтықты F – тәрізді антенна құру үшін негіз болды, мұнда сәуле шығарушы элемент жолақ түрінде екі жақты диэлектрлік төсеніште орындалады (1.10, б – сурет). Бұл құрылымдағы коаксиалды қоректенуші желінің қосылуы сымдық модельдегідей жүйеге іске асырылады. Жазықтықтық антенна радиотелефондардың преспективті модельдері үшін ішкі орналасуы бар антенналардың негізгі типтерінің бірі болып таптады және ол оның тұрқысының кез-келген бөлігінде орналаса алады.

Электромагниттік сәулеленудің (ЭМС) адам ағзасына әсері.

Жылжымалы байланыс жүйесін орнатуды мен қолданысқа ендіруді анықтайтын маңызды факторы болып қолданушылардың электромагниттік сәулелену әсерінен қауіпсіздігін қамтамасыз ету. Осы күнге дейін ешкім радиотелефоннан зиянды әсер жоқ екендігін растамайды және сондай-ақ осы әсердің белгісі бір мөлшерде қауіпті екенін ешкім де айтпайды. Жылжымалы радиобайланыс жүйесін дамыту олардың тарату құрылғыларының антенналары арқылы пайда болатын зиянды электромагниттік өрістермен тұрғындарды сәулелендіруімен қатар жүреді.

Адамды ЭМС-ден қорғау мәселесі сәуле шығарушы құрылғылардың қалалардың адамдар көп қоныстанған аймақтарында орналасуында болып отыр: базалық станциялардың антеналары ғимараттардың төбелерінде, бұрыштарында орнатылған; автомобилдерде орналасқан жылжымалы станциялар, – олардың барлығы байланысқа шыққан абоненттерді де, көшедегі жүргіншілерді де сәулелендіреді. Көшеде қолдық радиостанцияларды және радиотелефондарды пайдаланатын адамдар сондай-ақ өзіне де, басқаларына да электромагнитік сәулелену тигізеді. Бұл аспаптардың қуаттары үлкен болмаса да, олардың сәуле шығарушы антенналары адам денесіне, көбінесе басына жақын орналасқан. Жылжымалы станциялардың қолданушылары антена сәулесінің жақын аймағында (индукция өрісінде) болатындығы анық, ортаның төмендеген (бос кеңістікке қарағанда) сипаттамалық кедергісінен индукция өрісінде адам денесі арқылы жұтылатын сәулелену қуаты шамасы жоғарлайды.

Көптеген зерттеулердің нәтижесінде, адам ағзасының реакциясы сәулелену қуатының шамасына ғана емес, жиілік, модуляция түрі, сәулеленетін сигналдың спектрі ені, поляризация, сәулелену уақыты және т.с.с көрсеткіштерге тәуелді екендігі анықталған. Қандайда бір сәулелену көрсеткіші мен оның әрекетінің анық белгілі болатын әсерімен арасындағы бірмәнді байланыс анықталмады. Электромагниттік өріс көрсеткіштерінің биологиялық белсенділігінің білінуі айтарлықтай деңгейде антенна мен сәулеленетін адамның өзара орналасуына, олар орналасқан ауданда шағылыстыратын заттар мен жерге қосу болуына тәуелді, бұл жағдай жылжымалы станцияларға (ЖС) тән.

Жылжымалы нысандарда орналасқан ЖС электромагниттік қауіпсіздігін қамтамасыз ету мәселелерін талдай отырып (автомобильдік, ықшамды және қолдық радиостанциялар мен радиотелефондар), қолданушыға әсер ететін ЭМС құрылымының ерекшеліктер қатарын атап кеткен жөн:

- абоненттің сәулеленудің жақын өрісінде орналасуы;

- адам организмдерінің өлшемдерінің сәулеленетін толқындар ұзындығымен өлшемдестігі;

- ЭМС өрісінің қалыптасуына металл бұйымдар әсерінің жоғары деңгейі;

­­­­ - жылжымалы абоненттің антенна сәулеленуінң тікелей әсерінен сенімді қалқа- лануының болмауы;

ЭМС энергиясының жұтылуы және оның адам денесінің ішінде таралу тәуелділігі тек адам терісінің электрлік қасиеттерімен ғана емес, нысанның қалпымен және өлшемімен, сонымен қатар осы өлшемдердің сәулелену толқынының ұзындығымен қатынасы арқылы анықталады. Толық жете талдау 0,03...10 ГГц жиілігі үшін жұтылу максимумдарының қатары болатынын көрсетті, бұл жағдайда адам денесі ЭМС өрісін өзіне сіңіреді де, оның көлденең қимасына келетіннен көп энергияны жұтады. Бұл жағдайда, жалпы жұтылған энергия шамасына, сондай-ақ нақты толқын ұзындықтары өрістеріне, адамның өлшемі мен органдарының құрылвсына және терісінің электрлік қасиеттеріне

байланысты оның таралуының қатаң корреляциясына (өзара байланысына) әкелетін интерференциялық көріністер шұғыл пайда болады. Адам денесінің жергілікті жұтылу максимумы(«ыстық нүктелер») 750...2500 МГц жиіліктерінде орын алады, дененің жалпы өлшемімен резонанстан туындайтын максимум, 50 ... 300 МГц жиілік диапазонында жатады.

1.3.Радиоарналар.

Аналогтық және цифрлық радиоарна құрылымы. Қазіргі ғылыми-техникалық прогрестің дамуы ақпаратты таратудағы, өңдеудегі, түрлендірудегі, қорғаудағы және қолданудағы күрделі шапшаң өзгерістермен байланысты. Бұл өз кезегінде қоғамның жан-жақты өміріне айтарлықтай әсер етеді. Мұндай даму радиотехника, радиоэлектроника және байланыс теориясы сыяқты ғылым салаларының жетістіктері нәтижесінде мүмкін болды.

Қазіргі әртүрлі радиотехникалық жүйелер мен құрылғылар көмегімен, информацияны тарату, электромагниттік тербелістерден информацияны бөліп алу, өңдеу, сақтау және бейнелеу сыяқты мәселелер шешіледі .

Таратылуға тиіс және белгілі қалыпта көрсетілген информация хабар деп аталады. Хабар телеграмма мәтіні, телефон, факс, радио, теледидар, немесе телеграф арқылы берілетін әртүрлі мәліметтер түрінде болуы мүмкін.

Хабар (информация) қандай да болмасын қашықтыққа белгілі материалды тасымалдаушы көмегімен берілуі мүмкін. Мысалы пошта арқылы хабар бергенде материалды тасымалдаушы ретінде қағаз қолданылады. Радиотехникада және байланыс теориясында хабар тасымалдаушы ретінде әртүрлі сигналдарды пайдаланады.

Сигнал (латынша signum – белгі) - кезкелген бақылау нысаны күйі туралы информацияны тасымалдайтын физикалық процесс (құбылыс). Сигнал информацияны (ақпаратты) кеңістік және уақыт бойынша тасымалдайды. Физикалық табиғаты бойынша сигналдар электрлік, сәулелік, дыбыстық ж.т.б. болуы мүмкін. Радиотехникада негізінен электрлік сигналдар қолданылады. Электрлік сигнал хабарды уақыт бойынша таратады. Сондықтан ол әрқашан уақыт функциясы болып табылады, тіпті хабар уақытқа тәуелді болмаса да.

Әдетте, тікелей хабарларды бейнелейтін электрлік сигналдар кішкене қуатты және төменгі жиілікті болып келеді. Физика қурсынан белгілі төменгі жиілікті сигналдар бос кеңістікке эффективті түрде сәулеленіп шыға алмайды. Оларды тікелей тек қана сымдар немесе кабельдік желілер (телефондық, телеграфтық байланыс және т.б.) арқылы беруге болады.Информацияны таратып беру үшін арнайы электрлік сигналдарды (хабар тасымалдаушылар) пайдаланады, олар ретінде бос кеңістікте жақсы сәулеленіп шығатын және таралатын қуатты жоғары жиілікті гармоникалық электромагниттік тербелістер (алып жүруші) (тасымалдаушы тербелістер), қолданылады. Осы тасымалдаушы (алып жүруші) тербелістерде пайдалы информация жоқ.Байланыс каналдары бойынша берілетін пайдалы информация (ақпарат) тасымалдаушы (алып жүруші) тербелістің бір немесе бірнеше параметрлері арқылы жіберіледі.

Радиотехникалық жүйелердің негізгі бөлігі радиоарна болып табылады. Радиоарна радиотаратқыш пен радиоқабылдағыш құралдарынан және байланыс желісінен тұрады. Хабарламаны сигналға түрлендіретін құрылғыны – таратқыш, қабылданған сигналды хабарламаға түрлендіретін құрылғыны – қабылдағыш деп атайды.

Радиоарнаның маңызды бөлігі байланыс желісі болып табылады. Ол қабылданған хабардың сенімділігіне айтарлықтай ықпал етеді. Байланыс желісі деп физикалық ортаны (бос кеңістік, кабельдер, толқынжолдар , талшықты-оптикалық жолдарды және т.б. ) және сигналдарды таратқыштан қабылдағышқа тасымалдау үшін қолданатын аппараттық жабдықтарының жиынтығын атайды. Радиобайланыс жүйелерінде кеңістіктік аймақ байланыс желісі болып абылады. Онда, таратқыштан қабылдағышқа дейін электромагниттік толқындар таралады.

Радиоарнаның жалпы құрылымдық сұлбасы 1.11- суретте көрсетілген. Антенналы–фидерлік, электронды–есептеуіш және т.б. құрылғылар радиотехникалық жүйелердің құрастырушы бөлігі болып табылады.

Ақпаратты таратудың радиотехникалық жүйелері қашықтыққа электромагниттік тербелістер көмегімен ақпаратты (хабарды) таратып жеткізуге арналған. Оларға әртүрлі байланыс, радио хабар, теледидар жүйелері жатады. Қандай-да болмасын арналуы бар (байланыстық, телеметрикалық, теледидарлық,

1.11–сурет. Радиоарнаның жалпыланған құрылымдық сұлбасы

командалық және т.б.) ақпаратты тарату радиотехникалық жүйелеріне тән қасиет радиотаратқыш пен радиоқабылдағыш құралдарының кеңістікте бір-бірінен қашықтықта орналасуы.

Ақпаратты таратудың радиотехникалық жүйелерінің жұмыс істеуі қоршаған ортаға таратқыш антенналар арқылы сәулеленіп шығатын электромагниттік тербелістердің еркін таралуына негізделген.