Laboratoriya №21 parabolik antennanni tadqiq qilish ishning maqsadi

5. HISOBOT TARKIBI
Hisobot quyidagilardan tarkib topishi kerak:
4.5.1. Qurilmaning struktura sxemasi.
4.5.2. O‘lchov natijalari jadvallari.
4.5.3. To‘g‘ri chiziqli koordinatalar tizimida me’yorlangan yo‘nalganlik diagrammasi.
4.5.4. eksperimental tekshirish natijalari xulosalari
6. NAZORAT SAVOLLARI
4.6.1. Parabolik antennaning ishlash prinsipini tushintiring.
Parabolik reflektor paraboloid deb nomlanuvchi shakldan hosil bo'ladi. Parabolik antennalar ma'lumotlar aloqasi, sun'iy yo'ldosh aloqasi va kosmik aloqa antennalari uchun telefon va televizor signallarini olib yuradigan mikroto'lqinli o'rni aloqalari kabi ilovalarda nuqtadan nuqtaga aloqa uchun yuqori daromadli antennalar sifatida ishlatiladi.
4.6.2.Yoyilish yuzasidan foydalanish koeffitsienti deb nimaga aytiladi?
Yorug’lik tushadigan derazalar yuzasining xona poli maydoniga bo’lgan nisbatiga aytiladi. U oddiy nisbat bilan belgilanadi, ya‘ni kasrning sur‘atiga o yna yuzasining sathi, maxrajga esa polning yuzasi. Kasr surati 1 ga tengla shtirib olinadi, buning uchun kasrning maxraji sur‘atida turgan songa bo’linadi.

Laboratoriya №22. «Ruporli antennani tadqiq qilish»
Ishning maqsadi: Ruporli antennalarning ishlash prinsipi bilan tanishish.
Uchi ochiq to‘lqino‘tkazgich O‘YuCh diapazonining oddiy antennasi hisoblanadi. To‘lqino‘tkazgichda tarqalayotgan elektromagnit to‘lqinlar uchi ochiq to‘lqino‘tkazgichdan qisman qaytadi va qisman nurlanadi. Bunda to‘lqino‘tkazgichdan ochiq fazoga o‘tish joyida yuqori tartibli to‘lqinlar va to‘lqino‘tkazgich tashqi devorlarida yuza toklari hosil bo‘ladi.
Uchi ochiq to‘lqino‘tkazgich ko‘rinishidagi antenna sust yo‘naltirilgan antenna hisoblanadi. Haqiqatdan ham, o‘tkir yo‘nalganlik diagrammasini, ya’ni katta qiymatli yo‘nalganlik koeffitsientini qo‘lga kiritish uchun to‘lqin tarqatuvchi yuzaning o‘lchamlari to‘lqin uzunligi λ ga nisbatan ancha katta bo‘lishi kerak. Bu vaqtda to‘lqino‘tkazgichning o‘lchamlari muayyan belgilangan qiymatlardan oshmaydi. Agarda bu qiymatlardan oshsa, u holda yuqori tartibli to‘lqinlar hosil bo‘ladi. N₁₀ to‘lqinli to‘g‘riburchakli to‘lqino‘tkazgich (7.1. rasm) uchun ko‘ndalang kesim o‘lchamlari λ/2
7.1-rasm. To‘g‘riburchakli to‘lqino‘tkazgich
To‘lqino‘tkazgichli nurlatgichning yana bir kamchiligi, uning ochiq fazo bilan yomon moslashganligidir. Shunday qilib, kichik yo‘nalganlik koeffitsienti egaligi hamda elektromagnit to‘lqinlarning to‘lqino‘tkazgich oxiridan jadal akslanishi hisobiga, uchi ochiq to‘lqino‘tkazgichlar samarasiz antenna hisoblanadi.
O‘tkirroq yo‘nalganlik diagrammasini xosil qilish uchun to‘lqino‘tkazgichni ruporga o‘zgartirish yo‘li bilan to‘lqino‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi o‘lchamlari bir tekis oshiriladi. Bunda to‘lqino‘tkazgichdagi maydon strukturasi deyarli saqlanadi. To‘lqino‘tkazgichning ruporga aylanish joyida yuqori tartibli to‘lqinlar hosil bo‘ladi. Agar ruporning yoyilish burchagi uncha katta bo‘lmasa, u holda, asosiy to‘lqindan tashqari barcha turdagi to‘lqinlar ruporning atrofida tez so‘nadi.
Yuqori tartibli to‘lqinlarni hisobga olmaydigan bo‘lsak, asosiy turdagi to‘lqinning rupordagi maydon strukturasi to‘lqino‘tkazgichdagi asosiy to‘lqin maydon strukturasiga o‘xshashdir. Shunday qilib, to‘lqino‘tkazgich ko‘ndalang kesimining tekis oshirilishi, uning erkin fazo bilan moslashuvini yaxshilaydi.
Agar to‘g‘riburchakli to‘lqino‘tkazgichning kengayishi faqat bitta tekislikda amalga oshirilsa, u holda rupor sektorial (sektorli) deb nomlanadi.
To‘lqino‘tkazgichning N vektoriga parallel bo‘lgan a devori o‘lchamini oshirish yo‘li bilan hosil qilingan rupor sektorial N-tekislikli rupor deb ataladi (5.2.a-rasm).
To‘lqino‘tkazgichning Ye vektoriga parallel bo‘lgan b devor o‘lchamini oshirish yo‘li bilan hosil qilingan rupor sektorial E-tekislikli rupor deb ataladi (5.2.brasm)
Rupor to‘lqino‘tkazgichning a va b o‘lchamlarini bir vaqtning o‘zida oshirish yo‘li bilan hosil qilinsa, u xolda piramidal rupor deb nomlanadi (5.2.v-rasm), doiraviy to‘lqino‘tkazgich ko‘ndalang kesimini oshirish yo‘li bilan hosil qilinsa – konussimon rupor deb nomlanadi (7.2.g-rasm).

7.2-rasm. Ruporli antennaning turlari
Yoyilish o‘lchamlaridan tashqari ruporlar L uzunlik va yoyilish burchagi φ₀ orqali xarakterlanadi.(7.4-rasm). O nuqtasi ruporning uchi deb nomlanadi.
Piramidasimon rupordagi maydon strukturasi 7.3-rasmda keltirilgan. Ruporning yon devorlari bir biriga parallel bo‘lmaganligi sababli, rupor devorlarida chegaraviy shartlarni ta’minlash uchun to‘lqin o‘tkazgichdan ruporga kelayotgan elektromagnit maydon vektorlari bir necha bor o‘z yo‘nalishlarini o‘zgartiradi.

7.3-rasm. Sektorial Ye-tekislikli rupor antennadagi maydon strukturasi
(uzluksiz to‘g‘ri chiziqlar bilan elektr maydon kuch chiziqlari, punktir chiziqlarda esa magnit maydon kuch chiziqlari tasvirlangan)
Shuning uchun ruporda tengfazali maydon tekisliklari (to‘lqin fronti) to‘lqino‘tkazgichdagiga o‘xshash tekislik hisoblanmaydi, balki, sektorsimon ruporlarda silindrik yuzali va piramidasimon hamda konussimon ruporlarda esa sferik yuzali tekisliklar hisoblanadi (7.4-rasm). Shu sababdan, rupor yoyilmasining maydoni nosinfazalidir.

7.4-rasm. Ruporning bo‘ylanma kesimi
X koordinatali M ishchi nuqtada maydonning fazasi yoyilma markazi fazasidan
X 2
_X ⁼ L , (7.1) 
kattalikka orqada qoladi.
Maksimal faza og‘ishi (faza xatoligi) esa rupor yoyilmasining chetki qismlarida:
N -sektorial rupor uchun
a_P2
^_X ⁼4L , (7.2)
va Ye -sektorial rupor uchun
b_P2
_X ⁼, (5.3)

4L

ifodalar orqali aniqlanadi.
Shunday qilib, rupor yoyilmasida yo‘nalganlik diagrammasining kengayishi va nolli nurlanish burchaklarining yo‘qolishiga olib keluvchi kvadratik faza buzilishlari yuzaga keladi.
Agar rupordagi maksimal faza buzilishi
N tekisligida – ΔΨ_max = 3π/4, (7.4)
Ye tekisligida – ΔΨ_max = π/2, (7.5)
qiymatlardan oshmasa, u holda yo‘nalganlik diagrammalarini hisoblashda faza buzilishlari hisobga olinmaydi. Yoyilmadagi maydonning amplituda taqsimoti to‘lqin o‘tkazgichdagi. asosiy to‘lqin taqsimotiga o‘xshash bo‘ladi.
Misol uchun, N₁₀ to‘lqinli piramidasimon rupor uchun Ye tekislik da amplituda taqsimoti tekis taqsimlanadi, N tekisligida esa chetga qarab kosinusoidal qonun bo‘yicha o‘zgaradi. Bu holda piramidasimon ruporning yo‘nalganlik digrammasi quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi. N-tekisligida
coskaP sinH 
F(^H ) =^ 1+cos_^H  ₂^{ 2 } (7.6)
8  −^ka_P sin_H _
 2   2 
Ye-tekisligida
coskbP sinE
F(^E) =^ 8 1+cos^E₂^−²kbP sin^E (7.7)
 2   2 
Bu yerda φ^E va φ^N - Z o‘qi va Ye va N tekisliklariga mos ravishda kuzatilayotgan nuqta yo‘nalishlari orasidagi burchaklar; k – to‘lqin soni.
Ye va N tekisliklarida yarim quvvatda yo‘nalganlik diagrammalarining kengliklari quyidagi formula yordamida hisoblanishi mumkin.
2φ^E_0,5= 51⁰ λ/b_r, (7.8)
2φ^N_0,5= 67⁰ λ/a_r, (7.9)
Ye i N tekisliklaridagi ruporning yo‘nalganlik diagrammalari o‘zaro bog‘liq emas. Masalan, Ye tekisligida ruporning kengayishi yoki torayishi faqat shu tekislikdagi yo‘nalganlik diagrammasining o‘zgarishiga olib keladi.
Ruporli antennaning yo‘nalganlik koeffitsienti quyidagi ifoda yordamida hisoblanadi.
D=_ 4^₂^S (7.10)

Bu yerda S – rupor yoyilmasi tekisligining yuzasi,
ν – yoyilmadagi amplituda va faza taqsimotiga bog‘liq bo‘lgan yoyilma
yuzasidan foydalanish koeffitsienti.
Ruporning berilgan nisbiy uzunligi L/λ da maksimal yo‘nalganlik koeffitsientini xosil qilish sharti ostida maksimal faza siljishi kattaligi aniqlanadi. Avval, rupor uzunligi o‘zgarmas bo‘lganda ruporning yoyilmasi nisbiy o‘lchamlari (a_p/λ yoki b_p/λ) oshishi bilan, yo‘nalganlik diagrammasio‘zgarmaydi va YK oshadi, ya’ni amalda sinfaz qoluvchi( faza siljishi Ψ_max –kichik) S-nurlatuvchi yuza o‘lchamlari kattalashadi. Yoyilma o‘lchamlarining yanada oshib borishida faza buzilishlari sezilarli darajada oshadi (yuzadan foydalanish koeffitsientining qiymati oshadi), natijada yo‘nalganlik diagrammasi kengayadi va YK kamayadi.
Berilgan L/λ qiymatida a_p/λ yoki b_p/λ kattaligining optimal qiymati mavjudki, bunda maksimal YK qo‘lga kiritiladi. a_p/λ yoki b_p/λ o‘lchamlari ruporning L/λ uzunligining optimal qiymati bilan mos tushadi deb aytish xam mumkin.
L/λ nisbatning berilgan qiymatida maksimal YK ni qo‘lga kiritish imkonini beruvchi ruporga optimal rupor deyiladi.

7.5-rasm. YK ning yoyilma o‘lchamlariga bog‘liqlik grafigi
Sektorial ruporlarnig Ye va N tekisliklarda tekislik yuzasidan optimal foydalanish koeffitsienti 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 to‘lqin uzunligi oshirilsa, to‘lqin uzunligiga nisbatan rupor o‘lchamlarining kamayishi hisobiga rupor yo‘nalganligi kamayadi, lekin bu rupor tekisligida faza buzilishlarining kamayishi hisobiga kerakli sezilarli darajada kompensatsiyalanadi. To‘lqin uzunligining kamayishi bilan rupor tekisligidagi faza buzilishlari oshib boradi. Bularning yo‘nalganlik diagrammasiga ta’siri to‘lqin uzunligiga nisbatan rupor tekisligi yuzasini oshirish bilan kompensatsiyalanadi. Amaliyotda rupor antennalarning qo‘llanilish sohalari to‘lqin o‘tkazgichlarning diapozon xususiyatlaridan aniqlanadi.
Rupor antennalarning foydali ish koeffitsienti birga yaqinroq bo‘ladi. Shuning uchun rupor antennalarning YK va kuchaytirish koeffitsientlari mos tushadi.
Rupor antennalarning kamchiligi bo‘lib, uning tekisligidagi faza buzilishlarining mavjudligi hisoblanadi. Bu buzilishlarni kamaytirish uchun rupor uzunligini oshirishga to‘g‘ri keladi. Rupor antennalarning mazkur kamchiligini faza tenglashtiruvchi qurilmalarni qo‘llash yo‘li bilan yo‘qotiladi. Bunday qurilmalar sifatida rupor tekisligida o‘rnatiluvchi turli xil linzalarni qo‘llash mumkin. Linza silindrik yoki sferik frontli to‘lqinlarni tekislik frontli to‘lqinga o‘zgartirib beradi, ya’ni rupor tekisligidagi maydon (sinfaz) bir xil fazali bo‘ladi.
Odatdagi dielektrikli linzalar tan narxining qimmatligi va katta massaga egaligi sababli amaliyotda keng tarqalmadi. Aloqaning o‘ta yuqori chastota texnikasida parallel metal plastinalardan tayyorlangan linzalar keng qo‘llaniladi (7.6-rasm ). Ular birdan kichik sinish koeffitsientli muhitni shakllantirib beradi (tezlatuvchi linzalar).

7.6-rasm. Metal plastinali tezlatuvchi linza

Elektr maydon kuchlanganligi vektori Ye plastinalarga parallel bo‘lishi kerak. U holda qo‘shni plastinalar orasidagi muhit to‘lqin o‘tkazgich sifatida qaralishi mumkin. Unda faza tezligi c/ 1− (/a)² bo‘lgan N₁₀ turdagi to‘lqin shakllantiriladi. Shunday qilib, parallel plastinalar tizimi birdan kichik effektiv sinuvchan koeffitsientli muhitni shakllantiradi.

n = c/v = 1−^ ^ 1 (7.11)  2a 
Plastinalar orasidagi masofa a plastinalar orasida faqat bitta to‘lqin turi N₁₀ tarqalishini ta’minlashi uchun λ/2< a < λ tengsizlikni qanoatlantirishi kerak. Mos ravishda tezlatuvchi linzaning smngdiruvchanlik koeffitsienti 0 < n < 0,86 oraliqda yotadi. Amaliyotda n ning qiymati 0,5…0,7 oraliqda olinadi. Linzaning yoritish yuzasi ellips shaklida bo‘ladi.

3.