4. Radioto‘lqinlarning erkin fazoda tarqalish xususiyatlari. Erkin fazo sharoitida energetik nisbatlar

4. Radioto‘lqinlarning erkin fazoda tarqalish xususiyatlari.
Erkin fazo sharoitida energetik nisbatlar. Erkin fazo — bu yutilish sodir bo‘lmaydigan birjinsli muxitdir. Bu muxitning nisbiy dielektrik va magnit singdiruvchanliklari birga, o‘tkazuvchanligi esa nolga teng (ε = 1, μ = 1, σ = 0), ya’ni muxit parametrlari doimiylarga teng (ε0=8,85·10-12 F/m, μ0=4·10-7 H/m). Bunday muxitga misol sifatida xavo muxitini yoki koinot fazosini keltirishimiz mumkin.
Barcha antennalar to‘lqinli zonada (uzoq zonada) sferik to‘lqin tarqatadi. To‘lqinning bunday tarqalishida, uzatuvchi manbadan uzoqlashgan sayin to‘lqin frontining va elektromagnit energiyasi oqimining sferik yoyilishi kuzatiladi. Erkin muxitdagi radioliniyalarning ishlash amaliyotida energiya oqimi zichligining kamayishi xisobiga maydon kuchayganligini susayishi, ko‘p xollarda, apparaturaning energetik ko‘rsatkichlarini belgilab beradi.
Erkin fazoda barcha tomonlarga bir xil nurlatuvchi yo‘nalmagan uzatuvchi antennani (izotrop nurlatgichni) joylashtiramiz. Elektromagnit to‘lqin manbasi atrofida tasavvur etilayotgan r radiusli sfera xosil qilamiz. Agar izotrop nurlatgichga P1 quvvat berilsa va bu quvvat sferaning 4πr² yuzasida bir tekis taqsimlanishini inobatga olinsa, u xolda bir davrdagi o‘rta quvvat oqimining zichligi П_ўр = teng bo‘ladi. Agar П_ўр = П_ўр = ekanligini hisobga olsak, erkin fazoda joylashtirilgan izotrop nurlatgich uchun elektr maydon kuchlanganligi vektorining ta’sir etuvchi qiymati E_t = ga teng bo‘ladi.
Agar yozilgan formulada indekslarning birliklari keltirilmagan bo‘lsa, bunda xama qiymatlar uchun asosiy birliklar ko‘llaniladi.
Maydon kuchlanganligining amplitudaviy qiymati 2 martaga katta bo‘ladi, ya’ni E_T =
Amaliyotda, ko‘pincha elektr maydon kuchlanganligining ta’sir etuvchi qiymati Yet hisoblanadi va o‘lchanadi. Real izotrop (yo‘nalmagan) antennalar mavjud emas (kvaziizotrop antennalar mavjud) va antennalar qisman bo‘lsada yo‘nalganlikka ega. Antennaning yo‘nalganlik hususiyatlari yo‘nalganlik diagrammasi shakli, kuchaytirish koeffitsienti G va yo‘nalganlik (yo‘nalgan ta’sir) koeffitsienti D bilan ifodalanadi. Yo‘nalganlik diagrammasi - maydon kuchlanganligining fazoviy koordinatalarga bog‘liqligini ko‘rsatadi. Qabul nuqtasida yo‘nalmagan antennani yo‘naltirilgan antenna bilan almashtirilganda, shu nuqtada bir xil maydon kuchlanganligini xosil qilish uchun, nurlatilayotgan quvvatni necha marta kamaytirilishi lozimligini ko‘rsatuvchi koeffitsient – yunalgan ta’sir koeffitsienti deyiladi (YTK).
Qabul nuqtasida yo‘nalmagan antennani yo‘naltirilgan antenna bilan almashtirilganda, shu nuqtada bir xil maydon kuchlanganligini xosil qilish uchun, beriladigan quvvatning necha marta kamaytirilishini ko‘rsatuvchi koeffitsient – kuchaytirish koeffitsienti deyiladi. Bu holda izotrop antennaning foydali ish koeffitsienti η=1 deb olinadi
E_T =
P₁·G₁ = P_Σ “ko‘paytmasini izotrop-nurlatiluvchi ekvivalent quvvat deyiladi. U P₁ quvvat bilan oziqlantirilayotgan va G₁ kuchaytirish koeffitsientiga ega bo‘lgan yo‘naltirilgan antenna xosil qilgan maydon kuchlanganligini izotrop antenna yordamida hosil qilish uchun yo‘nalmagan antennaga berilishi lozim bo‘lgan quvvatni anglatadi.
Formuladan kelib chiqadiki, yo‘qotishsiz erkin fazoda, qabul nuqtasidagi maydon kuchlanganligi masofaning birinchi darajasiga teskari proporsional ravishda kamayib boradi. Bunga asosiy sabab, quvvat zichligining (Poynting vektorining bir davrdagi o‘rta qiymatining) manbadan uzoqlashgan sari kamayib borishidir. Xisob-kitob amallarini olib borishda qulayliklar yaratish hamda R1 ni kVt da, r ni km da kiritish va natijani mV/m larda olish uchun formula shakliga o‘zgartirishlar kiritamiz va quyidagi ifodaga ega bo‘lamiz
E_T = , .
Radioliniyalarini hisoblash va loyihalashtirishda, ayniqsa santimetrli va desimetrli to‘lqinlar diapazonida, qabul qiluvchi qurilmaning (masalan, mobil telefon) kirishidagi signal quvvatini bilish darkor. Bu quvvat ikki turdagi radioliniyalar uchun alohida hisoblanadi. 1-turdagi radioliniyalarda axborot uzatish uzatuvchi va qabul qiluvchi punktlar orasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri amalga oshiriladi (3.1-rasm).
scjdjjjdjcjdcjdcadocmakmclkmm

3.1-rasm. 1-turdagi radioliniya sxemasi
2-turdagi radioliniyalarda esa, uzatgich va qabul qilgich orasida passiv retranslyatsiyalangan (qayta uzatilgan) signallar qabul qilinadi. Bu liniyalarda manbadan qabul qiluvchi qurilmaga to‘lqin energiyasini bevosita uzatilishi ma’lum bir sabablarga ko‘ra amalga oshirila olmaydi (masalan, uzatish yo‘lida biron to‘siq bor). Passiv retranslyatsiyali yer usti liniyalarida, signal o‘tish yo‘lida maxsus passiv antenna qurilmasi (yoki boshqa biron ob’ekt) o‘rnatiladi. Bu passiv qurilma birlamchi maydon bilan nurlantiriladi va u maydon energiyasini qabul qilgich tomon ikqilamchi maydon sifatida qayta uzatadi. Passiv radiolokatsiya tizimlari aynan shu prinsip asosida faoliyat yuritadi. Ularda birlamchi nurlatilgan maydon izlanayotgan ob’ektdan akslanadi va lokator tomonidan qabul qilinadi.

3.2-rasm. 2-turdagi radioliniya sxemasi
Istalgan radioliniyada qabul qiluvchi qurilmaning kirishidagi quvvat P₂ qabul nuqtasidagi quvvat oqimining zichligi П₂ bilan quyidagi ifoda orqali bog‘liq
P₂ = П₂S_T η₂.
bu yerda η2 - qabul qiluvchi antenna fiderining foydali ish koeffitsienti;
S_T = qabul qiluvchi antennaning foydali yuzasi.
Erkin fazo sharoitida 1-turdagi radioliniya qabul qilish joyida quvvat oqimining zichligi П₂= ga teng. Bu yerda P₁ – uzatgich chiqishidagi quvvat, η₁ – uzatgich fiderining foydali ish koeffitsienti, G₁ – uzatuvchi antennaning kuchaytirish koeffitsienti.
E rkin fazo sharoitida 1-turdagi radioliniya qabul qilish qurilmasining kirishidagi quvvat ga teng.

R adiolokatsiya, radioaloqa va radioeshittirish tizimlarini loyixalashtirishda, elektromagnit energiyaning uzatishdagi yo‘qotishlar qiymatini bilish zarur. Uzatishdagi yo‘qotishlar L deb - uzatuvchi antennaga berilayotgan P₁ quvvatning qabul qiluvchi antenna chiqishidagi P₂quvvatga nisbatiga aytiladi

E rkin fazoda sharoitida 1-turdagi radioliniya uchun uzatishdagi yo‘qotishlar quyidagiga teng
A gar formuladan uzatishdagi asosiy yo‘qotishlar L0 tashkil etuvchisini ajratib olsak, u xolda hisob amallari ancha soddalashadi (G1 = G2 = 1 bo‘lganda) Uzatishdagi asosiy yo‘qotishlar L0 – to‘lqinfrontining fazoda sferasimon taqsimlanishi hisobiga yuzaga keluvchi yo‘qotishlarni tavsiflaydi.
Uzatishdagi to‘liq yo‘qotishlar L orqali ifodalanadi va 1-turdagi radioliniya uchun uni quyidagicha yozish mumkin
L₀ =
2-turdagi radioliniyada П₂ qiymati 1-turdagi radioliniyadagi parametrlarga, hamda retranslyatorning qayta nurlatuvchi hossalariga bog‘liq. Agar biron jism maydon bilan nurlantirilayotgan bo‘lsa, bu jismning qayta nurlantirish qobiliyati effektiv sochilish maydoni (ESM) δ_ef orqali baholanadi. ESM – jismning qabul qiluvchi antenna tomon qayta nurlatuvchi maydonini anglatadi. ESM ning qiymati qayta nurlatuvchining qanday materialdan tayyorlanganligiga, shakliga, o‘lchamlariga va albatta uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalarga nisbatan fazoda qanday joylashganligiga bog‘liq.
2-turdagi radioliniyada qabul qiluvchi qurilmaning kirishilagi
quvvat quyidagiga teng bo‘ladi

2-turdagi radioliniya uchun r₁=r₂=r bo‘lganda quyidagi radiolokatsiya