Рупорлық параболалық антенна

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Экономика және ақпараттық технологиялар колледжі

Курстық жұмыс

Тақырыбы:

«Рупорлық параболалық антенна»

Орындаған: 11 522 тобының студенті Танаров Т. Т.

Тексерген: Қайыржанова Д. Х.

Орал, 2014ж.

Мазмұны

Кіріспе . . . 3

1. Антенна - толқын таратушы құрылғы

1. 1 Антеннаның негізгі параметрлері мен сипаттамалары . . . 5

1. 2 Қазақстандағы антенналар . . . 7

2. Рупорлық параболалық антенна

2. 1 Гиперболалық екінші айнасы бар екі айналы антенна . . . 9

2. 2 Рупорлық-айналық антенна . . . 11

Қорытынды . . . 14

Пайдаланған әдебиеттер тізімі . . . 15

Кіріспе

Ақпаратты жіберудің сымсыз желілері, оның атауынан көруге болатыны, екі технология топтарының жиынтықтарына негізделеді: ақпараттардың сымсыз жіберілуі және желілік өзара әрекеттесулер. Тарихи бұл технология алдыңғы ғасырда пайда бола бастады. Деректерді жіберуде барлық электрондық желілердің (жүйелер) алғашқы пайдаланушысы ретінде американдық суретші Самуэл Финли Бризаны айтқан дұрыс болар. Ол 1837 жылы өзінің металлдық сымдары арқылы электрлік байланыс жүйесін құрастырды және оған телеграф деген атау берді. Бір жыл өткеннен кейін оны Морзе әліппесімен толықтырды, яғни қазіргі заманғы желілердің маңызды элементі болып табылатын бастау кодтауының механизмімен толықтырды.

Сымсыз технологиялар XIX ғасырда да пайда болды. Оның тәсілдері тек ауада жүрді, оны нақтылаған Г. Герц, О. Лодж, Э. Бранли деген ғалымдар болатын. Ағылшын ғалымы Вильям Крукс радиобайланыс принциптерін сипаттады және оның теориялық мүмкіндіктерін көрсетті. 1893 жылы АҚШ - та Никола Тесла деген ғалым қашықтыққа сигналдардың берiлуiн көрсеттi.

1878 жылы сымсыз байланыс мәселесімен Александр Степанович Попов деген оқытушы айналысты. Ол 1884 жылы алғашқы қабылдау антеннасын жасады. Орыс ғалымы Александр Степанович Попов 1895 жылы ақпараттардан құралған электрлік сигналдарды сымсыз жіберілуге арналған сәулелі электрмагниттiк толқындарды қолдану тәсіліне арналған баяндама жасады. А. С. Попов 1896 жылы тәжірибе жүргізді, ол 250 метрге «Генрих Герц» деген екі сөзден тұратын радиограмманы жіберді.

1901 жылы «Маркони» ағылшын компаниясы сигналдарды Ұлыбританиядағы Польдю станциясынан Ньюфаунлендтегі Сент-Джонс станциясына жібере алды. Бұл компания жиырмасыншы ғасырдағы қала аралық және халықаралық желілік байланысты жүзеге асырушы алғашқы компания болды. Сигналдар кабель арқылы күнде АҚШ - тан Еуропаға жіберіліп тұрды. 1921 жылы АҚШ - тағы Детройт қаласында полиция автомашиналарда мобильді байланысты пайдалануға мүмкіндік алды. 2 МГц аралығында жиіліктер қолданылды, байланыс сенімсіз болды және әр уақытта кедергілер туындап тұрды. АҚШ қалаларында шағын радиотелефондық желілер пайда бола бастады, бірақ олар көп табыс әкеле қоймады. 1967 жылы алғашқы портативті рациялар жасалды, олар мобильді телефондардың пайда болуына түрткі болды. 1973 жылы көктемде Motorola қызметкерлері Нью-Йорктегі 50 қабаттық ғимараттың төбесінде алғашқы базалық станциясын орнатты. Станция бір уақытта отыз қолданушыны байланыста ұстап тұрды және оларға қалалық телефондық желіге қолжетімділік мүмкін болды. Осы жобаны жасаудағы басшылықта болған Мартин Купер өзі дүние жүзі бойынша алғаш мобильді телефоннан қоңырау шалды.

Сымсыз байланыс хаттамаларының жүзеге асырылуы. Барлық жердегі сымсыз байланыс желілерінің таралуы, хот-споттар инфроқұрылымының дамуы, сымсыз байланыс шешімі (Intel Centrino) кірістірілген мобильді технологиялардың пайда болуынан қолданушылар (корпоративті қолданушыларды айтпағанда) сымсыз шешімдерге көп көңіл аудара бастады. Мұндай шешімдер, алдымен, мобильді және станционарлы сымсыз локальді желілердің таралу құрылғысы ретінде қарастырылады және интернетке оперативті қолжетімділік құрылғысы ретінде қарастырылады.

1. Антенна - толқын таратушы құрылғы

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.

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.

Үлкен параболдық антенна ғарыш кемелерімен байланысқа арналған. 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 Қазақстандағы антенналар

Қазақстандағы ең биік теледидарлық мұнара (теңіз деңгейінен 1000 м, мұнарасының биіктігі 372 м) Алматыдағы Көктөбе беткейіне тұрғызылған. Теледидарлық хабар жеке үй шатырына немесе биік сырықтарға бекітілетін симметриялық вибратор, «толқынды каналы», т. б. осы типтегі антенналар, ал көп пәтерлі үйлерде жоғары жиілікті күшейткіш пен одан шығатын жоғары жиілік энергиясын теледидарларға тарататын фидерлер жүйесінен тұратын ұжымдық антенналармен қабылданады. Аса жоғары жиілікті толқындарда (дециметрлік, сантиметрлік және миллиметрлік) жұмыс жасайтын синфазалық антенналар радиорелелі байланыс жүйесінде, радиолокацияда, ғарыштық байланыс желісінде, радиоастрономияда, т. б. қолданылады. Жұмыс принципі жағынан синфазалық антенналар көп вибраторлы торға ұқсайды. Мұндай антенналардың басқа антенналардан басты ерекшелігі - оларда дискретті таратқыш элементтер (вибраторлар) болмайтындығы. Аса жоғары жиілікті диапазонда рупорлы антенна, линзалы антенна, қос айналы антенна, саңылаулы антенна, сондай-ақ жүгірме толқынды антенна, спиральді антенна, «толқынды канал» типіндегі антенна, диэлектрлік антенна, т. б. қолданылады. Антенналар техниканың сан-саласында (автомобильдерде, ұшақтарда, ғарыш кемелерінде, қалта , радиотелефондарда, техникалық модельдерде, т. б. ) басты қызмет атқарады. Үлкен радиотелескоптардың (мысалы, РАТАН-600) антенналары - алюминий айналары мен табақтары. Ондай антенналар арқылы алыс галактикалардан радиодабылдар қабылданады. [1]

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) .

2. Рупорлық параболалық антенна

2. 1 Гиперболалық екінші айнасы бар екі айналы антенна

Хабарламаны жіберуші және қабылдаушы тікелей көрінушілік сызығында орналасу керек. Көп жағдайда жіберуші және қабылдаушы антенна параболалық антеннаны негіздейді, ұқсасы сол, олар спутникті телевидениені қабылдауда қолданылады.

Бұл технологияның жіберу қашықтығы жіберушінің шығару қуатына және антенна диаметріне (ол хабарлағыштың күшейту коэффициентi мен қабылдағыштың сезгiштiгiн анықтайды) тәуелді. Сигнал сапасына атмосфераның жағдайлары әсер етеді. Егер жүйе дұрыс жобаланбаған болса, микротолқынды байланыс ашық күні анық суреттерді көрсетсе, ал жаңбырлы күндері сигнал толықтай жоғалып кетуі мүмкін. Тұман және қар да сигналға әсер етуі мүмкін. Егер параболалық антенна дұрыс орнатылмаған болса, желден қозғалғаннан кейін байланысқа әсер етеді, тікелей көрінушілік сызығының периодтық жоғалуына алып келуі мүмкін.

Көптеген параболалық антенналар пластикалық және тері жабуларымен қорғалады. Бұл жабулар бір уақытта желдің әсер етуінен және антенналардың сезімтал бөліктерін жаңбыр мен қардан қорғайды. Неғұрлым көп арақашықтықта жабу қажет болса, соғұрлым антенна биік болу керек және орнатуы да сенімді болу керек. Алғашында үлкен арақашықтықта тікелей көрінушілік сызығын түзету қиындау болады, дегенмен жоғары сапалы құрылғыларда түзетуді оңтайландыратын кірістірілген кернеу индикаторы болады. Микротолқынды байланысқа бағытталған көптеген өндірушілер жіберу қашықтығын максималды 30 км деп көрсетеді. Әдетте қорғаныс телевидениесінің жүйелеріне екі жүз метрден артық қажет емес, егер тікелей көру қашықтығы бар болса, ол қиындық тудырмайды. Жіберу қуаты және антенна өлшемі өндірушілермен бекітілген болу керек. Үлкен емес арақашықтықта микротолқынды байланыс үшін стержінді антенналар немесе басқа параболалық емес антенналар түрлері қолданылуы мүмкін. Бұл жағдайда кемшілік сигналдың бағытталмаған жіберілісімен байланысты қорғаныс мәселесінде туындауы мүмкін, бірақ артықшылығы кең көлемді қамту мүмкіндігінде. Австралияда жасалған бағытталмаған микротолқынды жіберілу жүйесі келесідей болды: жарыс автомобилінің төбесіне вертолетке сигнал жіберуге арналған хабарлағыш антеннасы орнатылды. Шамалы уақыттан кейін антеннаны ТВ аппаратуралары орнатылған фургонға қойды. Мұндай орнату Race Cam деп аталатын көрермендерге жарыс автомобилінің жүргізушісі не көретінін қарауға мүмкіндік берді.

Көптеген микротолқынды байланыс жүйесінің өндірушілері видеокамералардың және алыстан басқару құрылғыларының интерфейсін ұсынады. Кейбір ССТУ-құрылғыларын өндірушілер аудиодиапазонда басқаруға арналған құрылғыларды ұсынады, яғни микротолқынды байланыстың РТ2-камераларымен басқаруға арналған аудиоканалын колдануға болады.

2. 2 Рупорлық-айналық антенна

Рупорлық-айналық антенна - құрамында бір немесе бірнеше айна және рупор болатын антенна. Рупор түбінде қоздырылатын сфералық толқын айна арқылы шағылып жазық толқынға өзгереді. Мұндай антеннаның рупорлық-параболалық антенна деп аталатын түрі көп тараған. Онда парабалоид түріндегі айна кесіндісімен рупор біріктіріліп жасалған. Айна фокусырупор түбіне сәйкестелген. Дербес антенна ретінде радиорелейлік және серіктік байланыстарда қолданылады

Ультрақысқа толқынды антенналар (орыс. Антенны ультракоротких волн) - жербетілік, космостық радиобайланыстар, радиохабар тарату, теледидар, радиолокация, радиоастрономия сияқты салалардың бері ультрақысқа толқындарды пайдаланатын болғандықтан, әрбір саланың талабына сай антенналардың құрылымдық түрлері де сан алуан болып келеді. Бірақ толқын тарату түрлеріне қарай оларды дірілдеткіш жене беттік деп беледі. Дірілдеткіш антенналар қатарынатолқындық арна, торлы (Ж-тәрізді) дірілдеткіштер, рама тәрізді, турникеттік, панельдік және т. б. антенналар жатады. Беттік антенналарға рупорлық жене рефлекторлық (айналық) беттен радиотолқынды шағылдыратын антенналар жатады. Мұндай антенналар толқынжолдар арқылы қоректенеді.

Айналы антенналар (Зеркальные антенны) - жұмыс істеу принципі электромагниттік толқынның өткізгіштік беттерденшағылатын қасиетіне негізделген, таратуда және қабылдауда аса жоғары жиілікті электромагниттік толқындарды фокустау үшін айна немесе айналар жүйесі пайдаланылатын антенналар. Мұндай антенналардың айналу параболойді пішінінде жасалған түрі кеңірек қолданылады. Оның фокусында сфера түріндегі толқынды жазық толқынға өзгертетін толқын көзі орналасады немесе фокустық сызығында сызықтық толқын көзі болатын параболалық цилиндр орналасады. Ол арқылы цилиндрлік толқын жазық толқынға өзгертіледі. Бір айналы антеннамен қатар екі айналы, бірнеше айнадан тұратын айналар жүйесі қолданылатын антенналар бар. Параболалы, рупорлық-айналық, рупорлық-параболалық, перископтық антенналар айналы антенналар қатарына жатады. Бұлардың бәрі - өткір бағытталған антенналар. Радиорелейлік байланыста, спутниктік байланыста, радиолакацияда қолданылады.

Антенна діңгегінің жоғарғы биіктікте орналасуы ретрансляцияланған аумақ 70…. 100 км ге дейін еселенуі мүмкін. Радиорелелі желіліер көп мөлшердегі каналдарды (1300. . 1920) және үлкен қашықтықта (12500км-ге дейін) ұстауға мүмкіндік береді; олар телевидениеде, радиофикацияда және байланыста кең қолданыс тауып отыр. Бұл байланыстар төменгі деңгейде кедергілерге ұшырасады, онда тіпті жіберілу қорғаныс деңгейі төмен болса да ол жеткілікті тұрақты және сапалы байланысты қамтамасыз етеді.

Бағыттаушы жүйенің соңғы үш түрі (ДТ, ЖЖ, РК) локальды тағайындалған және антеннадан аппаратураға дейін энергияны қысқа қашықтықта таратуға фидеров сапасында қолданады. Толқын үстіндегі желі ең бастысы желіден көп емес ұзындықта ауытқитын телевизиондық құрылғыға арналған. Қалған бағыттаушы жүйелер қазіргі заманғы әртүрлі ақпараттарды (телефония, телеграфия, телевидение, мәліметтерді тарату, радиохабар, фототелеграф, газет тарату және т. б) таратуға арналған жоғарғыжиілікті байланыстарды құру үшін қолданылады.

Бағыттаушы жүйелер ең біріншіде олардың қолданылуына сай толқын ұзындығына және жиілік диапазонына байланысты класификациялануы мүмкін. Табл. 1. 5-те бағыттаушы жүйенің жиілік класификациясы келтірілген. Бұл жерде радиожеліге (РЖ) және радиорелелік желіге (РРЖ), сонымен қатар жердің жасанды серігі мен оптикалық байланыс (ОБ) негізіндегі спутниктік желіге (СЖ) қолданылатын жиіліктер көрсетілген.

Әрбір көрші екі станцияның антенналары бір-бірінен тікелей көрінетін қашықтыққа орналасуы тиіс. Әрбір осындай станция көрші станциядан сигналды қабылдап, оны күшейтеді де ары қарай келесі станцияға жібереді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.