Директорлық антенна

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

$Описание: C:\Users\HP Prson\Downloads\nov-logo-kaz.png$

СӨЖ

Тақырыбы: Директорлық антенна

Пәні: Антенна құрылғысы және микротолқынды пештер

Дайындаған: РЭТ-39 тобының студенті

Рахатова Зарина

Тексерген: Канымгазиева И. А

Нұр-Сұлтан, 2021

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ2

1 ДИРЕКТОРЛЫҚ АНТЕННА4

1. 1 Директорлық антенна сипаттамасы4

1. 2 Директорлық антенна жұмыс істеу принципі5

2 ДИРЕКТОРЛЫҚ АНТЕННА ПАРАМЕТРЛЕРІ8

2. 1 Бағытталу диаграммасы8

2. 2 Бағыттық әсер коэффициенті10

2. 3 Кіріс кедергісі11

2. 4 Өткізу жолағы13

3 ДИРЕКТОРЛЫҚ АНТЕННАЛАРЫНЫҢ МАҢЫЗЫ14

3. 1 Директорлық антенналарының артықшылықтары14

3. 2 Директорлық антенналарының кемшіліктері14

ҚОРЫТЫНДЫ16

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ17

КІРІСПЕ

Директорлық антенна - бұл әртүрлі толқын өлшемдеріндегі элементтері бар антенна массиві. Директорлық антеннасын 1926 жылы Жапонияның Сендай қаласындағы Тохоку университетінің қызметкері Синтаро Уда ойлап тапқан және оған Хидетсугу Ягидің әріптесі де қатысқан. Яги антеннаның алғашқы сипаттамасын ағылшын тілінде жариялады, соған байланысты ол Батыс елдерінде оның есімімен байланысты болды. Алайда Яги әрдайым Уданың антеннаны ойлап табудағы шешуші рөлін атап өткен, сондықтан оның дұрыс атауы - «Яги-Уда антеннасы».

Антенна екінші дүниежүзілік соғыс кезінде өзінің қарапайымдылығы мен жақсы бағыттылығының арқасында әуе қорғаныс радарларының антеннасы ретінде кең тарады. Антенна туралы жапон әскері Сингапур шайқасынан кейін алғаш рет ағылшын радиотехнигінен «яги антеннасы» туралы ескертулер алған кезде білді. Жапондық барлау қызметкерлері бұл жағдайда Яги - жасаушының аты екенін түсінбеді. Антенна Жапонияда ойлап табылғанына қарамастан, соғыс кезеңінің көп уақытында флот пен армия арасындағы қақтығыстарға байланысты жапондық радар жасаушылардың көпшілігіне белгісіз болып қалды.

Қазіргі кезде осы типтегі антенналар радиобайланыс жүйелерінде, телеметрияда және барлау радиолокацияларында метр мен дециметрлік толқын ұзындығында кеңінен қолданылады. Бұл жұмыста директорлық антенна, оның жіктелуін жәнне құрылымын, жұмыс принципі, қолданылуы туралы толық сипаттама береміз.

1 ДИРЕКТОРЛЫҚ АНТЕННА 1. 1 Директорлық антенна сипаттамасы

Директорлық антенналары (толқындық канал антенналары немесе Яги антеннналары) метрлік және дециметрлік толқындарда осьтік сәулеленудің бағытталған антенналары ретінде кеңінен қолданылады (сурет 1. 1) .

Сурет 1. 1 - Директорлық антенна

R - рефлектор; A - активті элемент (бұл жерде - симметриялы вибратор) ; D - директор; T - траверса

Директорлық антеннасы - параллель жарты толқынды электр вибраторларының сызықтық жүйесі. Вибраторлар олардың орналасу сызығына перпендикуляр, бұл сәулелену және қабылдау бағытына сәйкес келеді. Директорлық антеннасы толқын ұзындығының жартысын құрайды. Яги антенналары, әдетте, теледидар бағдарламаларын қабылдау кезінде қолданылады. Директорлық антеннасы, көптеген вибраторлардан тұрады, фазалық антенна массиві. Мұндай торларды УҚТ радио әуесқойлары пайдаланады. Яги диапазоны әртүрлі, бірақ сантиметрлік диапазон негізінен қолданылады. [1, с. 407] .

1. 2 Директорлық антенна жұмыс істеу принципі

Директорлық антенна бір активті және бірнеше пассивті вибратордан тұрады. Пассивті вибратордағы ток белсенді вибратор шығаратын өріс арқылы туындайды. Пассивті вибратордың рефлектор ретінде жұмыс істеуі үшін оның жалпы ұзындығы 0, 5λ-тан сәл артық болуы керек. Директор ретінде жұмыс істеу үшін пассивті вибратордың ұзындығы 0, 5 λ -тан сәл кем болуы керек. [3, с. 327] .

Симметриялы вибраторлар сәулелену элементтері ретінде қолданылады. Белсенді вибратор көбінесе Пистолькорс ілмегі түрінде жасалады. Бұл пассивті вибраторларды баптау кезінде белсенді вибратордың радиацияға төзімділігі төмендейтіндігімен байланысты. Директорлық антеннасы пассивті вибраторлардың әсерінен белсенді теңдестірілген жартылай толқынды вибратордың кедергісі 73 Ом-дан 20-30 Ом-ға дейін төмендейді, бұл антеннаны қоректендіргіштің желісімен сәйкестендіруді қиындатады (сурет 1. 2) .

Сурет 1. 2 - Контурлық вибратордың құрылымы және өлшемдері Пистолькорс ілмегі ретінде

Контурлық вибратордың кіріс кедергісі 240-260 Ом құрайды, сондықтан директорлық антеннасын баптау кезінде ол үлкен болып қалады және шамамен толқын ұзындығына тең.

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ R}_{вх} = \ \frac{Р_{вх}}{І_{вх}^{2}} = \ \frac{P_{вх}}{{(\frac{1}{2}І_{св}) }^{2}} = \ \frac{4P_{вх}}{{{(І}_{св}) }^{2}} = 4R_{св}$ (1. 1)

Бір уақытта бірнеше пассивті вибраторды қолдану арқылы сәулеленудің бағыттылығы жоғарылауы мүмкін. Әдетте рефлектор функциясын тек бір пассивті вибратор орындайды, өйткені қосымша пассивті вибраторлар орнатылған кезде олар өте әлсіз қимылдайды. Кейде артқы жарты кеңістіктегі сәулелену деңгейін төмендету үшін негізгі рефлектордың үстінде және астында орналасқан қосымша рефлекторлар қолданылады. Директорлар саны айтарлықтай көп болуы мүмкін, өйткені әрбір алдыңғы директор энергияны келесіге бағыттайды (демек, «толқындық арна» деген атауды білдіреді), осылайша директорлардың туындауына қолайлы жағдай жасайды. [7, с. 64] .

Пассивті вибраторлы сәулеленетін элементтердің өзгерісі активті циклмен сәулеленетін қозғалмалы толқынмен жүреді. Активті элементтің бойлық өлшемі (0, 45 $\ \pm \$ 0, 47) λ құрайды. Директорлы активті элементтің алдында орналасқан директорлардың ұзындықтары, олардағы токтардың фазалық артта қалуын қамтамасыз ету үшін активті элементтің ұзындығымен, ал алға жылжуды қамтамасыз ету үшін рефлектордың ұзындығымен салыстырғанда 5-10% қысқа орындалады ондағы ағымдағы фаза белсенді элементтің ұзындығынан 35% артық болуы керек. Осы шарттар орындалған кезде жүйенің максималды сәулеленуі вибраторға 5-ке бағытталады. Элементтер арасындағы қашықтық шамамен 0, 2λ таңдалады (сурет 1. 3) .

Сурет 1. 3 - Директорлы антеннадағы пассивті элемент

2 ДИРЕКТОРЛЫҚ АНТЕННА ПАРАМЕТРЛЕРІ 2. 1 Бағытталу диаграммасы

Директорлық антеннаның БД, оның кіріс кедергісі сияқты, теңдеулер жүйесі (2. 1) жарамды болатын барлық БҚ токтарының амплитудасы мен фазаларының қатынасына байланысты. [5, с. 219] .

${dP}_{\sum_{}^{}12} = \ - I_{z}E_{z}cos\alpha dz,$

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ dP}_{r12} = \ - I_{z}E_{z}sin\alpha dz;$ (2. 1)

Антенна үлгісін жақсы пішінмен қамтамасыз ететін СВ ұзындықтарының, олардың диаметрлері мен арақашықтықтарының көптеген тіркесімдері болуы мүмкін. Мұндай оңтайландыру-іздеуді есептеу мәселесі бірдей қашықтықта орналасқан СВ саны 17-ден аспайтын антенна үшін шешілді. «Толқындық канал» антеннасының үлгісін, егер антенна әлсіреу мен тежелуді ескерместен қума толқынмен (ҚТЖ) сызықты дискретті жүйе ретінде қарастырса, шамамен бағалауға болады (c / v = 1) . Содан кейін БД көбейту теоремасын қолданып, БД үшін келесі өрнектерді жаза аламыз:

- H жазықтығында

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ F}_{H\ }(\varphi)$ = $F_{1H}(\varphi) F_{Б}(\varphi)$ = 1 $\bullet \frac{{\sin\left( \frac{nkd}{2}(1 - cos\varphi) \right) }\ }{n\ sin\left( \frac{kd}{2}(1 - cos\varphi) \right) };$ (2. 2)

- E жазықтығында

${\ F}_{E\ }(\theta)$ = $F_{1E}(\theta) F_{Б}(\theta)$ = $\frac{{\cos\left( \frac{\pi}{2}\sin\theta \right) }{\ sin}\left( \frac{nkd}{2}(1 - cos\theta) \right) }{\ \ \ \ \ \ \ cos\theta\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ n\ sin\left( \frac{kd}{2}(1 - cos\varphi) \right) },$ (2. 3)

мұндағы, $F_{1H}(\varphi)$ , $F_{1E}(\theta) - \ бір\ жарты$ $толқындық\ орташа\ толқын\ \ Е\ және\ Н\ жазықтықтарындағы\ БД\ тең:$

$F_{1H}(\varphi) \$ = 1, $F_{1E}(\theta) = \ \frac{\cos\left( \frac{\pi}{2}\sin\theta \right) }{\cos\theta}$ ;

$F_{Б}(\varphi), \$ $F_{Б}(\theta) - тор\ көбейткіштері\ тең:$

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ F}_{Б}(\varphi) = \$ $F_{Б}(\theta)$ = $\frac{{\sin\left( \frac{nkd}{2}(1 - cos\theta) \right) }\ }{n\ sin\left( \frac{kd}{2}(1 - cos\theta) \right) };$ (2. 4)

$\theta\ және\ \varphi -$ антенна осінен өлшенген бұрыштар;

$n -$ антеннадағы СВ жалпы саны;

d - орташа толқын арасындағы қашықтық (алдын-ала есептеулер үшін келесі d= λ/4) .

Н - жазықтығындағы қуаттың жартысында БД енін формула бойынша есептеуге болады,

2 $\varphi_{0, 5}^{{^\circ}} \approx$ $108^{{^\circ}}$ $\sqrt{\frac{\ \lambda}{L}}$ , (2. 5)

мұндағы, L = (n-1) d - антеннаның толық ұзындығы.

Е-жазықтықтағы БД (1. 4) сәйкес ені біршама болады, бірақ көп емес.

Әдетте директорлы антеннасы жер бетінен тең биіктікте орналасқан бірнеше толқын ұзындығы. Бұл жағдайда жердің БД -ге тік жазықтықта әсерін ескеру қажет.

Горизонталь поляризация жағдайында (СВ орналасу жазықтығы мен көрсеткі жер бетіне параллель), H жазықтығында БД өрнегінде қосымша фактор пайда болады

$\ \ \ \ \ \ \ F_{3}(\varphi) = sin(kh\ sin\varphi)$ , (2. 6)

мұндағы, h - антеннаның жерден жоғары көтерілу биіктігі

Н жазықтығындағы БД үшін (2. 7) шамаға ие

${\ F}_{H\ }(\varphi) = \sin(kh\ sin\varphi) \frac{\sin\left( \frac{nkd}{2}(1 - cos\theta) \right) }{\ \ \ \ \ \ \ n\ sin\left( \frac{kd}{2}(1 - cos\varphi) \right) }.$ (2. 7)

Антенна өрнегінің БД негізгі жапырақшалары h/ λ көтерілу биіктігіне байланысты бұрышпен жерден көтеріледі (2. 6) және (2. 7)

(2. 5) - те айтылғандай, бір толқындық канал антеннасын қолдана отырып, жоғары бағытталған заңдылықты (БД) , демек, жоғары директивтік факторды алу мүмкін емес.

Бағыттық әсер коэффициенті

Бағыттық әсер коэффициенті - анықталатын формула

${\ D}_{m} = 5n$ , (2. 8)

мұндағы, n - директор саны, немесе формула бойынша

${\ D}_{m} \approx 7 + 4\ L/$ λ . (2. 9)

Көрініп тұрғандай, (2. 8) және (2. 9) кезінде вибраторлардың БӘК жоғары болуы мүмкін емес. [6, с. 22] .

Екі жазықтықта да директорлық антеннаның бағытталу диаграммасын тарылтуға және сол арқылы директорлық антенналардың массивтерін қолдану арқылы БӘК арттыруға болады. Фазалық екі қатарлы екітізбекті директорлы антенна мына сипатқа ие:

- H жазықтығында

${\ \ F}_{H\ }(\varphi) = \sin(kh\ sin\varphi) \frac{\sin\left( \frac{nkd}{2}(1 - cos\theta) \right) }{\ \ \ \ \ \ \ n\ sin\left( \frac{kd}{2}(1 - cos\varphi) \right) }\cos\left( \frac{kd_{В}}{2}sin\varphi \right) ;$ (2. 10)

- E жазықтығында

$F_{E\ }(\theta)$ = $\frac{{\cos\left( \frac{\pi}{2}\sin\theta \right) }{\ sin}\left( \frac{nkd}{2}(1 - cos\theta) \right) }{\ \ \ \ \ \ \ cos\theta\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ n\ sin\left( \frac{kd}{2}(1 - cos\varphi) \right) }$ cos $\ \left( \frac{kd_{Г}}{2}sin\theta \right)$ , (2. 11)

$d_{В}$ және $d_{Г} -$ қабаттар арасындағы қашықтық және антенналар арасындағы қашықтық

Кіріс кедергісі

Директорлық антеннаның кіріс кедергісін есепейміз:

$Z_{1} = \ \frac{U_{1}}{I_{1}} = Z_{11} - \ \frac{Z_{12}^{2}}{Z_{22}} - \ \frac{R_{12}^{2} + X_{12}^{2}}{\sqrt{R_{22}^{2} + X_{22}^{2}}}e^{i\left( 2\psi_{12} - \psi_{22} \right) } \approx \$

${\ R}_{11} - \frac{R_{12}^{2} + \ X_{12}^{2}}{\sqrt{R_{22}^{2} + X_{22}^{2}}}\cos\left( 2\psi_{12} - \psi_{22} \right) .$ (2. 12)

Осы өрнектен көрініп тұрғандай, пассивті СВ жағынан енгізілген кедергіге байланысты антеннаның кіріс кедергісінің белсенді бөлігі азаяды. Мәселен, мысалы, $d_{АД}$ = 0, 25λ деңгейіндегі пассивті директор антеннаның белсенді кедергісін шамамен 50 Ом-ға дейін төмендетеді. Директорлық антенналарында бірнеше директорлар орнатылған кезде белсенді қарсылықтың одан да үлкен төмендеуі алынады. Мысалы, бес элементті антеннаның кіріс кедергісі 10 . . . 30 Ом-ға дейін төмендейді, бұл антенна мен фидердің сәйкес келмеуіне әкеледі [4, с. 48] .

Антеннаның кіріс кедергісін арттыру үшін белсенді СВ ретінде Пистолькорс шлейф-вибраторы (бивибратор) қолданылады. Шлейф вибраторы (2. 1-сурет) бір-бірінен d = λ / 20 . . . λ/ 40 қашықтықта орналасқан және олардың ұштарымен байланысқан екі толқынды СВ-дан тұрады. Қуат олардың біреуіне ғана беріледі, сондықтан екінші CB-ді тікелей қосуға болады.

Сурет 2. 1 - Шлейф вибратор

Вибраторлық контурдың кіріс кедергісін индукцияланған ЭҚК әдісі арқылы анықтауға болады. Суреттегі 1 және 2 СВ ескере отырып, (2. 1 суретті) резонансты, мына түрге келтіре аламыз:

$R_{A} =$ $R_{1} + \ R_{2} =$ ${(R}_{11} + R_{12})$ + ${(R}_{21} + R_{22})$ = 2 ${(R}_{11} + R_{12})$

СВ арасындағы салыстырмалы арақашықтық d / λ өте аз болғандықтан, біз $R_{12}$ ≈ $R_{11}$ = 73, 1 Ом деп есептей аламыз, онда

$R_{A}$ ≈ ${4R}_{11}$ = 292 Ом .

Бұл қарсылықты стандартты РК-75 кабелінің толқындық кедергісімен сәйкестендіру үшін ( $\rho_{ф}$ = 75 Ом) қарсылық трансформаторы қолданылады - U (2. 2 сурет) .

Сурет 2. 2 - U қарсылық трансформаторы

СВ сол жақ жартысының жерге төзімділігі $Z_{AЗ}$ = $Z_{АБ}$ / 2. СВ оң жартысының кедергісі де $Z_{БЗ}$ = $Z_{АБ}$ / 2-ге тең. Бұл кедергілер ұзындығы $d_{Ф}$ = $\lambda_{Ф}$ / 2 қоректендіргішімен қосылып, керіфаза - k $d_{Ф}$ = (2π / $\lambda_{Ф}$ ) ( $\lambda_{Ф}$ / 2) = π болып шығады және бұл олардың параллель қосылуына сәйкес келеді. Содан кейін