Фидерлі – антенналы құрылғылардың негіздері

МАЗМҰНЫ  

І КІРІСПЕ.............................................................................................................2 
1. Антенна............................................................................................................3

1.1 Антеннаның негізгі  параметрлері мен сипаттамалары.............................3

1.2  Антеннаның түрлері....................................................................................4

2.Фидерлі – антенналы  құрылғылардың негіздері..........................................6

2.1 Антенналардың құру  жалпы прнциптері....................................................8

Километрлі, гектометрлі толқындардың антенналары...................................10

2.3 Метрлік,дециметрлік және  сантиметрлік толқындардың антенналары..11

2.4. Қарапайым вибрациялық  антенналар........................................................11

2.5 Теледидар антенналары................................................................................12

3 Фидерлер...........................................................................................................13

3.1 Антена- фидерлі құрылғы.............................................................................13

3.2 Фидерлерге қойылатын  талаптар ................................................................14

Қорытынды ..........................................................................................................15 
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ......................................................................16 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Антенналар, радиобайланыс, радиотарату, телекөру, сонымен қатар ақпаратты беру үшін электомагниттік толқындарды еркін таралуын пайдаланатын радиотехникалық жүйелер сияқты кез-келген жүйенің міндетті элементі болып табылады. Осындай жүйелердің жұмысына басқа да орталар өз әсерлерін тигәзеді. Сол орталарды атап айтатын болсақ, оларға жататындар: атмосфера, ғарыштық, кеңістік және т.с.с толқындардың еркін тарауына өз ықпалдарын тигізеді.

Жоғарыда айтылған жүйелердегі антенналардың қызметтері электромагниттік толқындарды сәулелендіру немесе қабылдауға әкеледі, сәйкесінше, қабылдағышқа немесе тарататын құрылғыға жалғанатын таратқыш және қабылдағыш антенналары болып бөлінеді. Айтылған жалғану тікелей емес, энергияны беру желілерінің (фидерлерінің) көмегімен жүзеге асырылады.

Таратқыш антеннасы фидер бойымен таратушы антеннаға келіп түсетін толқындар энергиясын қоршаған кеңістікте таратылатын еркін тербелістер энергиясына түрлендіреді. Қабылдағыш антеннасы, керісінше, еркін тербелістер энергиясын аулап алады және оны толқындар энергиясына түрлендіреді, бұл толқындар энергиясы фидер бойымен қабылдағыш кірісіне келіп түседі.

Аталған өтімділіктер бірлікке тең болады, дәлірек айтқанда, олар вакуумға және ауалық  ортаға сәйкес келеді. Орта энергиясын қабылдаушы антеннаға энергияны беру процесіне әсер ету ерекшеліктерімен байланысқан факторлардың әсері, радиотолқындарды тарату теориясында оқытылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Антенна

 

1.1 Антеннаның негізгі параметрлері мен сипаттамалары

 

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 антеннаны тәжірибе жүзінде 1895 ж. орыс өнертапқышы Александр Попов ұсынды.

Александр Попов.

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 комбинациялары түрінде) қарай ажыратылады.

Антеннаның негізгі параметрлері мен сипаттамалары: бағыттық әсер коэффициенті, бағытталу диаграммасы, қамтитын тиімді ауданы (бірден бірнеше мың м2-ге дейін жетеді), таратудағы кедергісі (көбінесе 100 Ом шамасы), толқынның полярлану түрі (сызықтық, шеңберлік, эллипстік), т.б. Антеннаның толқын тарату бағыттылығы толқынның таралу бағытындағы толқын өрісі кернеуін жоғарылатады.

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.

 

1.2  Антеннаның түрлері

Антенна — радиотаратқыштан шыққан электромагниттік тербелістің радиотолқыны ретінде эфирге таралуын, сондай-ақ радиоқабылдағыштың эфирден радиотолқынды қабылдауын қамтамасыз ететін құрылғы. Антеннаның түрлері көп. Олар бірбірінен тарататын (қабылдайтын) толқын ұзындықтарымен, жиілік диапазонымен (жиіліктік тәуелсіздікті, кең жолақты және тар жолақты), толқынды тарату (қабылдау) бағыттылығымен, әрекет ету және құрылымдық түрімен (сым кесіндісі, металл айна, рупор, спираль, рама, дипольдер жиынтығы, саңылау, диэлектрлік өзек түрінде және т.б.) ерекшеленеді. Антеннаның негізгі параметрлері мен сипаттамалары: бағыттық әрекет ету коэффициенті, бағытталғандық диаграммасы, тиімділік алаңы (бірден бірнеше мың шаршы км-ге дейін), сәуле шығару кедергісі (көбіне 100 Ом шамасында), толқынды поляризациялау түрі (жазық, дөңгелек, эллипстік) 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.

 

 

 

 

1.1 сурет Антенна

 

 

 

 

 

2.Фидерлі – антенналы құрылғылардың негіздері

          2.1 Антенналардың құру жалпы прнциптері

 

Антенналар әртүрлі радиотарату және радиоқабылдау құрылғылардың қасиетті элементтері болып табылады. Радиоқадылдаудың антеннасы (тарату антеннасы) жоғары жиіліктің тоғын онымен сәулеленетін электромагниттік толқындарға түрлендіру үшін арналған.

Радио қабылдаудың антеннасы (қабылдау антеннасы) онымен қабылданған электомагниттік толұындарды жоғары жиілік антеннасын түрлендіруге арналған. Қабылдау және тарату антенада болып жатқан процестердің сипаты өзаралық принциптермен анықталады. Осы принциптердің арқасында антенна тарату немесе қабылдау сапасында жұмыс атқару кезінде параметрлері өзгермейді. Сондықтан көптеген жылжымалы радио станциялар қабылдау үшін және тарату үшін жалпы 1 антеннаға ие болады. Электрлік тізбек пен көмекші құрылғыларды фидер деп атайды. Өйткені, олар арқылы радиожиіліктік арнаның энергиясы радиотаратқыштан антеннаға дейін немесе антеннадан радиоқабылдағышқа дейін әкелінеді. Фидердің констркциясы ол арқылы таралатын жиіліктер ауқымына тәуелді болады. Желі бойынша электомагниттік энергияны тарату кезінде желі көзінің сәулеленуін күшейтуге тырысады. Антеннаның ең қарапайым түрі симметриялық дірілдеткіш болып табылады.

  Симмериялы дірілеткішті жартылай толқындар диполь деп атайды. Өйткені, оның ұзындығы тербелістер толқындарының үзындығынан екі есе қысқа болады.

Жартылай толқындық дірілдеткіш. Егер жартылай толқындық дірілдеткіштерді тігінен тік орнатса, онда оның өлшемдерін жердің өткізу қабілетіне байланысты екі есе кішірейтуге болады.

Тік орналасу кезінде антеннаның төменгі шеті электромагниттік тербелістер генераторы қысқыштарының біріне қосылады, ал генератордың екінші қысқышы бұл кезде жерленеді.

Егер жерді идеалды өткізгіш деп санаса, онда ЭҚК негізгі дірілдеткішінің айна бейнесі болып жұмыс істейді. Оның биіктігі 4/  тең болады. Нақты жағдайда жердің мұндай қасиеті болмайды. Сондықтан антеннаның түбіне жақындаған жерді жақсарту үшін жерді металдайды. Жерге металдық беттерді қояды. Сонда топырақтың химиялық құрамы жақсартылады.

Антеналардың параметірлік және негізгі сипаттары келесідей болады.

1.Сәулеленілетін қуат  – ол еркін кеңістікте антенна  арқылы сәулеленілетін электромагниттік  толқындардың қуаты. Ол қуат белсенді  болып табылады. Өйткені, антеннаның  айналысындағы кеңістікте шашыратылады. Сондықтан сәулелерін қуаты белсенді  кедергісі арқылы өрнектеуге  болады. Ол кедергіні сәулелендіру кедергісі деп атайды.

2. Шығындар қуаты –  ол антеннаның жанында орналасқан  заттарда, жерде антенналардың сымдары  арқылы тоқтың өту кезіндегі таратқышпен пайдасыз жоғалынатын қуат. Бұл қуат та активтік болып табылады және оны шығыс активтік кедергі арқылы өрнектеуге болады.

3. Антеннадағы қуат –  ол таратқыштан антеннаға дейін  әкелінетін қуат. Бұл қуатты сәулеленетін  қуатпен шығын қуаттың қосындысы  түрінде ұсынуға болады.

 

                                      Pa=Pu+ Pn

 

4. Антеннаның кіріс кедергісі  – ол антеннаның кіріс қысқыштарындағы  кедергі. Оның құрамында реактивтік және активтік құраушылар болады. Резонансқа келтіру кеінде антенна генератор үшін таза активті жүктеме болып табылады және осы кезде нәтижелі пайдаланылады.

5.Антеннаның бағыттылығы  – ол анықталған бағытта электромагниттік  толқындардың шығару қаблеті. Антеннаның  осы қаблеті туралы бағыттылық диаграмма бойынша анықтайды. Ол графикалық түрде кернеулігінің немесе шығарылатын қуаттың бағытқа тәуелді болғанын көрсетеді. Әдеттегідей, бағыттылықтың нормаланған диограммаларын пайдаланады.

Қарапайымдау үшін 2 жазықтардағы (көлденең және тік) бағыттылық диаграммамен шектеледі. Бағыттылық диаграмманың жалпақтығын бұрыш деп атайды. Ол бағыт ішінде, шығарылатын  қуатты максималдық шығару қуатымен салыстырғанда, 2 еседен артық кішіреймейді.

Бағытталған әсер етуші коэффиценті – Д. Ол анық бағыттығы берілген антеннамен шығарылатын қуат ағынының тығыздығы, әр түрлі бағыттығы антеннамен ишығарылатын қуат антеннаның тығыздығына қатынасы. Ол келесіге тең

 

                        

                        Д = Pi max / P imin.

 

Антеннаның күшейту коэффиценті

 

G = Dn

 

Бұл кооэффицент антеннаны толық сипаттаиды. Бір жағынан, антенннаның бағыттылық қасиеттерінің арқасында анықталған бағыттағы энергия концентрация, екінші жағынан антеннадағы қуат шығынның себебінен сәулеленуін азайтуын есепке алады. Антеннаның әсерлік коэффицентінің биіктігі: Hn ның әр элеменнтігі сәулеленетін энергия мөлшері оның бойымен өтетін тоққа пропорцианал. Антенадағы ток біркелкі таралмайтындықтан әр элементінің сәулеленуі түрлі болады. Ол токтың түйіні 0-ге тең. Бұл түсінік қабылдау антеннасына аса маңызды болып келіп, ондағы ЭҚК мәні анықтайды.

 

 

 

Бөліну кедергісі

 

Rн : Rн = Pn / Ia2  

 

мұндағы  І — антенна кірісіндегі эффекті ток.

 

 

 Километрлі, гектометрлі толқындардың антенналары

 

Километрлі, гектометрлі толқындар радиобайланыс, радиотарату, навигация үшін қолданылады. Жоғары және орта толқындарда жердің беті өте жақсы өткізгіштің қасиетіне ие болады. Ал өткізгіштің бетінде электрлі өрі тек оның бетіне перпендикуляр ғана бағытталуы мүмкін. Сондықтан да бұ толқындар үшін тарату және қабылдау антеннасының вертикалдыбөлігі жетілдірілген болуы тиіс. Антенна үлкен кедергіге және ПӘК – не резонансты болуы үшін оның үлкендігі 0,251 , биіктігі бірнеше жүз болуы керек. Тәжірибеде антенналарды 200-300 м етіп салады. Тараттқыш  антенналарға қарағанда, қабылдау антенналары қабылдау радиостанциясында жиіліктеріне келтірілмейді.

Тарату үшін вертикалды Г,Т және зонтик тәрізді антенналары қаолданылады

 

 

2.3 Метрлік,дециметрлік және сантиметрлік толқындардың  антенналары

 

Радиотолқындардың таралуы Радио және телехабарларда, радиобайланыста, радиолокация мен радионавигацияда қолданылатын электромагниттік толқындарды радиотолцыпдар деп атайды. Радиотолқындарды төменде көрсетілгендей бірнеше диапазондарға бөледі.

Толқын ұзындықтары әр түрлі диапазондарда қолданылатын антенна түрлерінің ерекшелігі бар. Радиохабарларды тарататын ұзын, орташа, қысқа толқындарды вертикаль бағытталған өткізгіш вибраторлар шығарады. Қабылдау қашықтығын арттыру мақсатында антенналарды мүмкін болғанынша биік орнатуға тырысады. Радиолокация, ғарыштық радиобайланыс және телехабарлар үшін ультрақысқа толқындарды пайдаланады. Ұзындығы жарты толқын ұзындығына тең вибратор немесе бірнеше осындай вибраторлардан құралған антенна бағытталған метрлік электромагниттік сәуле шығарады. Сантиметрлік және дециметрлік диапазондағы радиосәулелерін шығару үшін параболалық шағылдырғыштар қолданылады