Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Мая 2014 в 16:34, реферат
Антенна — радио, телехабар толқындарын тарататын және қабылдайтын құрылғы. Антеннаны (латынша antenna – діңгек, сырық) жасау теориясы мен әдістері 1889 ж. неміс физигі Генрих Герц жариялаған қарапайым электрлік вибратордың толқын таратуы теориясына негізделеді. Кез келген антенна бірнеше қарапайым вибраторлардың жиынтығы. Симметриялы емес вибратор түріндегі алғашқы антеннанытәжірибе жүзінде 1895 ж. орыс өнертапқышы Александр Попов ұсынды.
•1 Антеннаның негізгі параметрлері мен сипаттамалары
•2 Қазақстандағы антенналар
•3 Қосымша мәліметтер
•4 Дереккөздертер:
•5 Сыртқы сілтемелер
Антенна — радио, телехабар тол
Таратқыш антенна радиотаратқыштың шығардағы
тербеліс тізбектеріне жинақталатын жоғары жиіліктіэлектр магниттік тербеліс
энергиясын тараған радиотолқын энергиясына
айналдырады. Ал қабылдағыш антенна радиотолқын
энергиясын қабылдағыштың кіреберістегі
тербеліс тізбегіне жинақталатын энергияға
түрлендіреді. Антенналар: таратылатын
(қабылданатын) радиотолқындардың диапазонына,
жиілік қамтуына (жиілікке тәуелсіз, ауқымды
және тар ауқымды), тарату немесе қабылдау
бағыттылығына (бағытталмаған, сәл бағытталған,
дәл бағытталған), әсерлік принципі мен
құрылымына (кесінді сым, металл айналар, рупорлар, спиральдар, саңылаулар, рамалар,
дипольдар, диэлектрлік стержень комбинаци
Антенна — радиотаратқыштан шы
Антеннаның негізгі параметрлері мен сипаттамалары
Сөйтіп, таралған толқынның қуатына шамалас толқын қуаты пайда болады. Тарату қуатындағы эквиваленттік ұтымдылықты санмен бағалау үшін бағыттылық әсер коэффициенті (БӘК) енгізілген. Антенна бойындағы толқын қуаты кеңістікке түгелдей таралмайды. Толқын қуатының біршама бөлігі антенна сымы мен оқшаулағышқа (изоляторға) және антенна бекітілген құрылымға кетеді. Тараған толқын қуатының антенна сымдарына кететін қуатына қатынасын антеннаның пайдалы әсер коэффициенті дейді. Ал БӘК-тің пайдалы әсер коэффициентіне көбейтіндісі күшейту коэффициенті (КК) деп аталады. Кез келген антеннаның бағытталу диаграммасының пішіні, БӘК-і мен пайдалы әсер коэффиенті қабылдау режимінде де, тарату режимінде де бірдей. Ұзын толқында радиохабар таратуда ( Т, Г әріптері тәрізді антенналар қолданылады) толқындық кедергіні азайту үшін антенналарға көлденеңінен және тігінен бірнеше қатар сым қосады. Орта толқында радиохабар қабылдауға рама тәрізді антенна, магниттік антенна, сондай-ақ рама тәрізді антенна мен симметриялы тік вибратордан тұратын композициялық антенна қолданылады. Қысқа толқын таратуға арналған антенналар тарату қашықтығына лайықталып жасалады. Қысқа қашықтықтағы байланыс (бірнеше ондаған км-ге дейінгі) жер бетімен көлбеу таралатын толқын арқылы жүзеге асады. Мұндай қашықтыққа антенна ретінде орта және ұзын толқындарға арналған вибраторларға ұқсас симметриялы емес және симметриялы тік вибраторлар пайдаланылады. Алыс қашықтықтағы байланыс (50 – 100 км және онан да алыс) ионосферадан бір немесе бірнеше рет шағылысып, қайтқан радиотолқын арқылы жүзеге асады. Қысқа толқынды алысқа таратқанда байланыс желілеріне БӘК-і жоғары антенна қолданылады. Мұндай антеннаға симметриялы вибраторлардан тұратын жазық торлы синфазалық (бірнеше антенналардан тұратын жүйе) антенна жатады. Тарату аясы кең болу үшін антенналар жерден 100 – 300 м және онан да биік діңгек немесе мұнараға орнатылады.
Антенді күрылғының күрамына антеннаның өзінен баска тағы да фидерлі сызык та көрінеді. Ол кабылдағыш антенна мен беруші антеннаның арасындағы бөгеуліктерді азайту максатында колданылады. Дүрыс эффект үшін фидерлерге антенналық қасиеттер, яғни қабылдау және беру тән болмауы керек.
Антенналар деп таратушы станцияларда радитолқындарды шығаруға, ал кабылдаушы станцияларда радиотолқындарды қабылдауға қолданыдатын жүйені атаймыз. Баскаша айтқанда антенналар жоғарғы жиілікті ток энергиясын радиотолқындар энергиясына және сондай-ақ, қарама-қарсы процесті жүзеге асыруға қолданылады.
Қысқа толкындарға арналған кейбір антенна түрлерін қарастырайық. Олар кабылдағыш ретінде де, беруші антенна ретінде қолданылады.
Қозғалғыш және орын ауыстырғыш станциялар аз қашықтықтарда жүмыс істеу үшін штырьлі антенналарды қолданады. Ол радиостанцияның өзінде орналаскан бірнеше бөліктерден түратын біліктен күрастырылған.
Беруші кашыктығын арттыру масатында біліктің жоғарғы шетіне жүлдызша немесе метелка бекітіледі. Ол антеннаның сыйымдылығын және ондағы токтың бағытын өзгертеді. Антеннаның жоғарында жүлдызша болмаса, онда өзекшенің жоғарындағы ток түйіні ( 1=0 ) болады. Ал егер жүлдызша болса, онда түйін жүлдызшаның шетіне жылжиды, яғни штырьдің аяғындағы ток пен сәуле шығару нольге тең болады.
Штырьлі антеннаның бір қолайсыздығы оның корпусының темірден жасалуында, яғни ол өте ауыр болып табылады.
Көшпелі радиостанцияларда қолданылатын аз қуатты бұл антенна бір түзу бойында тартылған екі сымнан түрады. Төмен орналасқан диполь антенналары сәулелер тартылған ортада ең жақсы шығаруды және ең жақсы кабылдауды, ал сәулелерге перпендикуляр ортада ең жаман шығаруды және кабылдауды жүзеге асырады.
Егер диполь изоляцияланған сымдардан жасалса, онда аз қашықтықтағы алмасуларды жерде орналастырылған сымдар арқылы жүзеге асыруға болады. Беру кашықтығын арттыру үшін «диполь» типті антеннаны вертикальді етіп көтереді. Бүл жағдай үшін дипольді жерден биік қашықтыққа орналастырады және бірнеше вибраторы бар антаннаны қолданады. Вибратор ұзындығы Л-дың сым диаметріне қатынасы арқылы анықталады. Мысалы, JI/d=400, онда 1=0.47Л, ал, JI/d=1000 болса, онда вибратордың толқын үзындығы 0,485Л-ға тең болуы керек.
Антенна фидерлі құрылғы
Антенна құрылымының жалпы принципі
Антенна кез-келген
Электрлік сым және көмекші құрылғы радиотаратқыштан антеннаға немесе антеннадан радиоқабылдағышқа радиожиілікті энергия каналы арқылы жүргізіледі. Олар фидер деп аталады. Фидер құрылғысы оның жиілікті тарату диапазонына байланысты. Электромагнитті энергияны жол бойымен таратуда жолдың өзінен бөлінуін қысқартуға тырысады.
Осы сым үшін оларды паралельді және мүмкіндігінше бір-біріне жақын орналастыру керек. Бұл алаңда екі бірдей мәнді, бірақ қарама-қарсы бағытта токтар бір-бірінің орнын толтырады және қоршаған ортада энергия бөлінбейді. Антенаны құрастыру кезінде қарама-қарсы тапсырма беріледі: неғұрлым үлкендеу бөлініс алу керек. Ол үшін ұзын сымдарды қолдануға болады, мысалы: сымды бірнеше бұрыштарға бөлсек, нәтижесінде олардың алаңы бірінің орнын бірі толтырмайды. V-типтес және ромб типтес антеналардың жұмысы осыған негізделген. Тік бұрышта бір-біріне бөліп шығаратын сымдар орналасқан және симметриялы вибратор, сымды 180 градусқа бұру арқылы бөлінеді. (2 а,б,в-суреттер)
Орын толтыру кезінде фидердің бір сымын жүйеден алып тастауға болады. Бұл симметриялы емес вибраторды алуға көмектеседі.(2 а-сурет). Осы принципті қолданатын антеналардың бәрі бірдей симметриялы емес антенналар класына жатады. Оларға тағы да Г-типті және Т-типті антеналар жатады.(2 б,в-сурет)
Егер көрші екі сым бір-бірін қаптаса және фазамен сай келсе, алаң бірін-бірі күшейтеді.Ол үшін толқын жарты ұзындығына фазаны ығыстыру керек, мысалы,бөлінбейтін шлейф есебінен.(3 а-сурет). Аса көп таратылған синфазалы антенаның принципі осыған негізделген.(3 б-сурет).
Егер сымдар арасында кейбір бағытта айтарлықтай жолға ие болады, осы кезде фидер бөлінеді. Сондай-ақ осы сымдар арасын таңдап алуымызға болады, кейде осы екі сымдар арасында толқын болуы мүмкін. Мұны көптеген кері фазалы антенналарда кеңінен қолданылады. Бұндай антенналардың жұмысын 3 в,д- суретте көрсетілген үш мысалдан оңай түсінуге болады. Сымдағы кері фазалы ток жарты толқынға фидерді қашықтықтан қосуға болатынын көрсетеді. 3 г-суретте көрсетілген антенна аяғында созылған фидерді толыстырады. 3 д-суретте керіфазалы токтың жұтатын сымды үзуін қамтамасыз етеді.
Көптеген антенаның құрамына кіретін симметриялы вибратордың жұмысына тоқталайық. Симметриялы вибратордың соңында ажыратылған ұзын сызық сымдары 180 градуста қайтарылған сым ретінде қарастырылған. Кез-келген элемент берілген линияда белгілі-бір индуктивтілік және сымдар арасындағы көлемге ие.
Симметриялы вибратордағы еркін электірлік тербеліс процесін қарастырайық. Екі жартысын Э.Қ.К тұрақты қысымына қосамыз. Вибратордың көлемдері бөлінген сымдары зарядталған соң,екеуінің арасында потенциялдар айырымы туындайды. Содан кейін қорек көзін өшіріп, вибратордың екі жартысын тұйықтаймыз.
Сонымен қатар бөлінген көлемдер тұйықтағыш арқылы разрядтайды. Әлбетте ортасында орналасқан вибратор сымының кесінділерінен азғантай электрлік заряд өтеді. Сондықтан разрядты токтың азғантай мәні болады: сымның ұшындағы ток нөлге теңгеріледі. Сымдағы ток жаймен өседі,өйткені бөлінген индуктивтілікте Э.Қ.К өздік индукциясы туындайды. Нүктелер арасындағы патенциалдар айырымы вибратордың ортасынан дәлдеп алынған. Осы нүктелер неғұрлым көп болған сайын, соғұрлым осы нүктелер ортасынан ұзақтау орналасады. Патенциал белгісі ортаңғы нүктеге қатысты екі жақтан да бөлек,өйткені вибратордың бір жартысынан ток оған, ал екіншісіне одан ағады.
Бөлінген көлімдегі разрядты ток сымда өсіп максималды мәніне ол толығымен разрядталғанда жетеді. Осыдан электрлік алаңның барлық энергиясының көлемі қамданады. Энергиялы магнитті алаңда бөлінген индуктивтілікке өтеді. Егер алғашында вибраторлық сымның индуктивтілігі токтың өсуіне қиыншылық туғызса, ал қазір ол оның өсуіне кедергі келтіреді. Сондықтан ток бұрынғы бағытын сақтай отырып жаймен кішірейеді. Осының нәтижесінде бөлінген көлемде қайта зарядталу жүреді, егер ток нөлге төмендесе көлем зарядталған болып табылады. Осыдан кейін процесс кері бағытта өтеді. Осы жағдайдан кейін вибраторда еркін электрлік тербеліс туындайды. Осыдан кейінтұрақты толқын тоғы және кернеуі орнатылады және оның ұзындығындажарты тұрақты толқын тоғы мен кернеуі төселеді. Толқын ұзындығы λ тербелісі симметриялы вибратор тербелісінен 2 есе үлкен. λ =21 Сондықтан симметриялы вибратор жарты толқынды диполь деп аталады. Ол өзінің тербеліс толқын ұзындығынан 2 есе қысқа.
Егер жартытолқынды вибраторды вертикальды орналастырсақ, жердің құрылымының арқасында оның өлшемінде 2 есе кішірейтуге болады. Төменгі антенаның соңын вертикальды орналастырсақ электромагнитті тербеліс генераторының тұйықтағышына біреуіне қосамыз.(4 а-сурет). Ол екінші тұйықтағыш генератор жерге қосылады. Егер жерді идеалды өткізгіш деп қарастырсақ, онда ода Э.Қ.К бағытталады, негізгі вибратор айнадағы кескін ретінде көрсетіледі.(4 б-сурет).
Бұндай антенна вертикальды симметриялы емес анттена деп аталады, оның биіктігі шамамен λ/4-ке тең. Осы айтылғанның бәрі тек бір ғана жағдайда әділ болады, ол егер жер өзін идеалды бағыттауыш ретінде көрсетсе. Егер жер жаман қассиеттерге ие болса, онда жер бетінде токтың таралуы өзгереді. Әсіресе антенаның жақыннан жердің кедергісінің өте үлкен әсері бар. Өтуді жақсарту үшін жерді металдау ісі жүргізіледі. Ол үшін жерге металлдан жасалған беттерді, сымдарды көмеді. Топырақтың химиялық құрамын жақсартады, түрлі тұздарды сіңдіреді.
Тәжірибенің көрсетуінше, жердің барлығын металдау қажет емес, тек 20-50см жерге көмілген сымдардың радиалдық жұмысы жүйеде жақсы істесе болғаны. Металдаудың сапалығы радиалды сымдар бір-бірімен тұйықталып қосылған жағдайда артады.
Көптеген жағдайда жерлеуде сым жүйесімен алмастырады, жабық емес керісінше жер бетіне көтерілген кері салмақты деп аталады. Соңғысы антенна сымын жерден жақсы экрандау қажет. Ол әлбетте нашар нәтижелер береді, бірақ қозғалмалы радиостанцияларда жалғыз бір шығыс болып табылады. Көптеген кездерде кері салмақтық ретінде автомобиль корпусы қолданылады, онда радиостанция орнатылған. Осындай жағдаймен қажет жағдайда тасты грунттарда радиостанцияны орнатады.
Антенаның негізгі параметрлері мен мінездемесі
Сауле шығаратын қуат P- электромагниттік толқындар қуаты, бос кеңістікте антеннадан бөлініп шығады. Бұл активті қуат, өйткені ол антенна кеңістікте қоршаған ортада таралады. Ары қарай бөлінетін қуатты активті кедергімен көрсетуге болады. Бұны бөліну кедергісі деп аталады.
Rн : Rн = Pn / Ia2 мұндағы І — антенна кірісіндегі эффекті ток.
Антенаның электромагнитті энергия бөліп шығаруы қабілетін сәуле шығару кедергісін білдіреді және жоғарғы дәрежеде сапалы антенадан бөлініп шығатын қуат тек бір ғана антенна қасиетіне ғана емес, сонымен қатар сондағы ток шығаруына да қатысты.
Жоғалту қуаты (Р)- қуат антенна сымынан токтың өтуі қажетсіз жоғалтылады. Таратқыш антенна жерге және заттарға жақын орналасады. Бұл қуат та активті қуат болып табылады және активті кедергісімен берілуін жоғалту кедергісі деп аталады.
Rп=Pп / Iа2
Антеннадағы қуат (Р )- таратқыштан антеннаға берілетін қуат. Бұл қуатты сәуле шығару суммасымен және жоғалту кедергісі түрінде көрсетуге болады. Pа = Pи + Pn
Пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) ή. Антеннаның ПӘК-і сәуле шығару қуатының қуатқа қарым-қатынасы антеннаға беріледі.
η=Ph/Pa=Rh/Rh+Rn
Антеннаның кірмелі кедергісі деп антеннаның кірмелі тұйықтағышындағы кедергіні айтамыз. Ол реактивті және активті құрамға ие. Резонанысын жөндеуде антенна генераторға таза активті қиыншылық тудырады және көп қолданылады.
Антеннаның бағыттаушысы – белгілі –бір бағытта электромагнитті толқындарды бөліп шығарады. Бұл антеннаның қасиетін бағыттаушы диаграмма арқылы айтуға болады. Ол графикті түрде кернеулі алаң немесе бағыттаушыдан бөлінетін қуаттың қатынасын көрсетеді. Әлбетте бұндайда нормальды бағыттауыш диаграммасы қолданылады. Алаң кернеуі немесе сәуле шығару қуаты абсолютті мәніне емес керісінше максимальды мәніне байланысты. Жеңілдету үшін бағыттаушы кеңістіктегі диаграмманы емес, вертикальды және горизонтальды екі бағыттаушы жазықтықты диаграммасын қолданады. 5-А суретте горизонтальды жазықтықта симметриялы вертикальды вибратордың бағыттаушы диаграммасы көрсетілген, ал 5- Б, В суреттерінде вертикальды жазықтықта полярлы және тікбұрышты үшбұрыш жүйесінде координаттар көрсетілген.