А. М. Пашаев, А. Р. Гасанов, Дж. Г. Джафаров, Г. И. Исмаилзаде

İYNЏVARI İSTİQAMЏTLЏNMЏ DİAQRAMINA MALİK GЬZGЬ-PARABOLİK ANTENANIN LAYİHЏLЏNDİRİLMЏSİ

• G İ R İ Ş

Mьasir radiotexniki sistemlYr yьksYk vY ifrat yьksYk tezlik diapa­zon­la­rında işlYyirlYr. Bu diapazonlarda elektromaqnit dalğalarının effektiv şьalanmasını vY qYbulunu tYmin etmYk ьзьn şьalandıran sYthlYr, o cьmlYdYn gьzgь antenaları geniş istifadY olunur. NYzarYt mYsafYsini vY dYqiqli­yini yьksYltmYk ьзьn iynYvari istiqamYtlYnmY diaqramına malik gьzgь antenaları tYtbiq olunur. HYmin antenaların aviasiya­da bцyьk rolunu nYzYrY alaraq bu tYdris vYsaiti tYrtib edilmişdir.

TYqdim olunan vYsaitdY şьalandıran sYthlYrin, rupor antenalarının, gьzgь antenalarının nYzYriyyYsi vY onların hesabat qaydası verilir.

LayihYlYndirmY prosesindY tYlYbYlYr an­tenanın hesabat ardıcıl­lığı ilY ta­nış olur, ayrı-ayrı parametr­lYrin seзilmYsi vY dYqiqlYşdirilmYsi me­todi­ka­sını цyrYnirlYr. LayihYnin yerinY yetirilmYsi prosesini bir-biri ilY sıx YlaqYdY olan ьз mYrhYlYyY bцl­mYk olar: layihYlYndirilYn qurğu­nun Ysas xьsusiyyYtlYrinin nYzYri analizi, hesabat vY layihYnin tYrti­batı. LayihYlYn­dirmY prosesindY tY­lYbY YdYbiyyatdan istifadY qayda­ları ilY tanış olur, mь­Yllimin tцvsiyYlYrinin rasional araşdırıl­ması ьsullarını цyrYnir.

Kurs layihYsinin yerinY yetiril­mYsi mьdafiYyY tYqdim olunan la­yihY ilY qurtarır. LayihY 210x297 mm² цlзьlь standart yazı kağı­zında forma­laş­dı­rılır. LayhYnin titul vYrYqi gцstYrilYn nьmunY ьzrY tYrtib olunur.

Layi­hYlYn­dirilYn qurğunun eskizi vY istiqamYtlYnmY diaqramları (İD) A2 formatlı kağızda зYkilir.

1. 

1. Ьmumi mYlumat

Antena yьksYk tezlikli cYrYyanın enerjisini verilYn istiqamYtdY şьa­lan­dı­rılan elektromaqnit dalğalarının enerjisinY vY ya YksinY, mьYyyYn istiqa­mYtdYn gYlYn elektromaqnit dalğalarının enerjisini yьksYk tezlikli cYrYyan enerjisinY зevirYn radiotexniki qurğudur. İstiqamYtlYnmY xassY­lYri ante­nanın Ysas xarakteristikalarından biridir. Kosmik rabitYdY, radioastra­no­miyada, radiorele xYtlYrindY, radiolokasiyada tYtbiq olu­nan antenalar yьksYk istiqamYtlYnmYyY malik olur. Antenanın is­tiqamYtlYnmYsi de­dikdY onun elektromaqnit dalğalarını verilYn istiqa­mYtlYrdY şьalandırma qabiliyyYti başa dьşьlьr. İstYnilYn antenanın istiqamYtlYnmY xassYlYri istiqamYtlYnmY xarakteristikası ilY - yYni an­tenanın mьşahidY nцqtYsindY yaratdığı sahY gYrginliyinin qiymYtinin bu nцqtYyY istiqamYtdYn asılılığı ilY tYyin olunur. MьşahidY nцqtYsinY istiqamYt sferik koordinat sistemindY zenit vY azimut bucaqları ilY tYyin olunur.

Ьmumi halda antenanın sahY gYrginliyi aşağıdakı dьsturla hesab­lanır:

,

burada - sabit vuruq; - mьşahidY nцqtYsinY istiqamYtdYn asılı olan vuruq; - sahY gYrginliyinin fazası; - dalğa YdYdi; - dalğa uzunluğu; - mьşahidY nцqtYsinY qYdYr olan mYsafYdir.

Antenanın istiqamYtlYnmY xassYlYrinin tam tYsviri ьзьn isti­qamYt­lYnmY diaqramlarından (İD) istifadY olunur. Amplitud vY faz İD-nı fYrqlYn­dirir­lYr. Amplitud İD dedikdY amplitud istiqamYtlYnmY xarak­te­ristikasının qrafiki başa dьşьlьr. Antenanın amplitud istiqamYt­lYnmY xarak­teris­ti­kası kimi tYyin olunur. FYza İD-nı qur­maq ьзьn sferanın mьxtYlif nцqtYlYrindY antenanın şьalandırdığı gьc seli sıxlığını цlзmYk lazımdır. FYza İD – nın qurulması mьrYkkYb ol­du­ğu ьзьn hori­zontal vY vertikal mьstYvilYrdY qurulmuş İD-rı ilY ki­fayYt­lYnirlYr.

İD-rını polyar (şYk. 1) vY dekart (şYk. 2) koordinat sistemlYrindY qur­maq mьmkьndьr.

Polyar koordinat sistemindY qurulmuş İD-ı цz Yyaniliyi ilY fYrqlYnir, belY ki, o sahY intensivliyinin necY dYyişmYsi haqqında tam tYsYvvьr ya­radır.

Dekart koordinat sistemindY ixtiyari miqyasın seзilmY imkanı İD-nın bцyьk dYqiqliyini tYmin edir.

İD-nın kYmiyyYtcY qiymYtlYndirilmYsi ьзьn İD-nın eni adlanan pa­ra­metrdYn istifadY olunur. İD-nın sıfır şьalanma sYviyyYsi vY yarım gьc ьzrY enini fYrqlYndirirlYr. İD-nın sıfır şьalanma sYviyyYsi ьzrY eni sıfır şьalanma istiqamYtlYri arasındakı bucaq kimi tYyin olunur. İD-nın yarım gьc ьzrY eni şьalanan gьcьn iki dYfY azaldığı istiqa­mYtlYr arasındakı bucaq kimi tapılır.

Kosmik radiorabitYsi, radioastronomiya, radiorele xYtlYri, radio­loka­siya vY s. ьзьn hazırlanan antenalar bцyьk istiqamYtlYnmYyY ma­lik olurlar.

• APERTUR ANTENALARI

• 1. Oyadılmış sYthlYrin şьalanması

1.1. Antenanın istiqamYtlYnmY diaqramının hesabatı ьзьn ek­vi­va­lentlik prinsipinin tYtbiqi.

Hьygens elementi
İti istiqamYtlYnmY diaqramı (İD) almaq ьзьn şьalandıran sYth­lYr­dYn, yYni ьzY­rindY vY vektorlarının qarşılıqlı perpendikulyar tYş­kiledici­lYrinin paylan­dığı sYthlYr­dYn istifadY etmYk olar. Santimetrlik diapazonda geniş tYtbiq olunan bu antenaların (rupor antenaları, gьzgь antena­la­rı, linza antenaları vY s.) xarakterik xьsusiy­yYt­lYri şьalandıran aзılışın (aperturun), yYni enerjinin şьalan­ması baş verYn mьYyyYn sYt­hin olma­sı­dır. Apetur antenaların istiqamYt­lYnmY xassYlY­rini hesablamaq ьзьn an­tenada elektrik cYrYyanının paylanmasını tap­maq, bu cYrYyanın hYr bir elementini elementar elektrik vibratoru (EEV) kimi tYsvir etmYk vY sonra bьtьn elementlYrin sahYlYrini cYmlYmYk olar. Lakin apertur antenaların konfiqurasiyalarının mьrYkkYb olması onlarda elektrik cYrYyanlarının tapılmasını xeyli зYtinlYşdirir.



Apetur antenaların istiqamYtlYnmY xassYlYrini hesablamaq ьзьn ekvi­va­lentlik prin­si­pinY Ysaslanan ьsuldan istifadY etmYk daha Ylve­rişlidir. Bu prinsipY YsasYn istY­ni­lYn antenanın şьalanmasını antenanı YhatY edYn ix­tiyari sYthdY ekvivalent elek­trik vY maqnit cYrYyanlarının yaratdıqları sahY kimi tapmaq olar, burada –antenanın daxil olduğu oblasta nYzYrYn xarici va­hid norma­l; vY sYthin nцq­tYlYrindY sahY gYr­ginliklYrinin qiymYtlYridir. AdYtYn sYthi elY seзir­lYr ki, o şьalandıran aзılışı цzьnY daxil etsin, qalan nцq­tYlYrdY isY antenanın xarici sYthinY (şYk. 1.1.1) sцykYnsin, yYni . Bu onunla izah olunur ki, aзılışda sahYnin paylan­ma­sı­nı yьksYk dYqiq­liklY nisbY­tYn sadY ьsulla tapmaq mьm­kьn olur, sYthin qalan hissYsindY isY sa­hY sıfıra yaxındır vY onu atmaq olar. Be­lY­lik­lY antenada yara­nan real elektrik cYrYyanlarının şьalanması, şьalan­dıran aзılış hYddindY ekvivalent elek­trik vY maqnit cYrYyanlarının tYsiri ilY YvYz olunur. AdYtYn aзılışın yastı olduğu qYbul edilir. Onun forması antenanın konfiqurasiya­sın­dan asılı olur. Aзılışın İD hesablanan za­man aзılışın elementi dedikdY dalğa cYbhYsinin elementi - Hьygens ele­menti nYzYrdY tutulur. Bu elemen­tin şьa­landırdığı sahY qarşılıqlı per­pen­­di­kul­yar iki elementar vibratorun (elektrik vY maqnit) sahYsinY uy­ğun gYlir.
1.2. Sinfaz vY bYrabYr amplitudalı oyadılmış dьzbucaqlı vY dairYvi aзılışların istiqamYtlYnmY diaqramları
SahYsi olan yastı dьzbucaqlı aзılışı цyrYnYk (şYk. 1.2.1). QYbul edYk ki, oya­dıcı mYnbYlYr oblastında yerlYşir, yYni aзılışdakı sahY aşağıdan yu­xarı yayılan dal­ğaya uyğun gYlir. FYrz edYk ki, aзılışda vek­toru xYtti pol­ya­ri­za­siyaya malik ol­ub oxuna paraleldir. Bu halda vektoru oxunun mYnfi istiqamYtindY yц­nYl­mY­lidir vY aзılışın hYr bir nцqtYsindY , burada - dalğanın xarak­te­ristik mьqavi­mYti­dir. Aзılışda , , vY vektor­la­rının qarşılıqlı yerlYş­mYsi şYk. 1.2.1-dY gцstYrilmişdir. İxtiyari amplitud-faza paylanmasında aзılışda sahYni kimi yaz­maq olar, bu­rada –aзı­lı­şın mYr­kYzindY sahYnin amplitudu; ; - amplitud paylanmasını xarak­terizY edYn funksiya; - aзılışda faza paylanmasını xarakterizY edYn funksiya, eyni zamanda aзılışın mYrkYzindY . nцqtYsindY yerlYşYn vY sahYsi olan Hьygens ele­mentinin yaratdığı elektrik sahYsi

(1.2.1)

burada – azad mьhitdY (vakuumda) dalğanın xarakteristik mьqa­vi­mYtidir. (1.2.1) ifadY­sindYn gцrьnьr ki, şьalandıran elementin İD uyğun polyarizasiya ьzrY aşağıdakı ifadYlYrlY yazılır:

. (1.2.2)

ЏgYr olarsa mьstYvisindY (vY ya E mьstYvisindY) , mьstYvisindY (vY ya H mьstYvisindY) . Bu İD-nın gцrьnьşь şYk. 1.2.2-dY veri­lib. Aзılışın şьa­lan­dırdığı tam sahYni tapmaq ьзьn (1.2.1) ifadY­sini aзılışın sahYsi ьzrY inteq­rallamaq lazımdır. Bu zaman ayrı-ayrı ele­ment­lYrin oyadılmasının amplitud vY fazlarının mьxtYlifliyini, şьaların koordinat başlan­ğıcından vY hYr bir elementin yerlYşdiyi nцqtYdYn mьşa­hidY mYntYqYsinY fYza yol­la­rının mьxtYlifliyini nYzYrY almaq lazımdır. İnteqrallamanın nYticYsi hasili ki­mi tYsvir oluna bilYr, burada – şьalan­dıran elementin istiqamYtlYnmY xassYlY­ri­ni nYzYrY alan vuruq (uyğun polyarizasiya ьzrY); - polyarizasiyadan asılı olma­yan sistem vuruğudur.



Bцyьk цlзьlь aзılışların istiqamYtlYnmY xassYlYri YsasYn vuruğu ilY mьYyyYn olunur. vuruğunun rolu aşağı yarım fYzaya şьalanmanın ara­dan qaldırılma­sın­dan ibarYt olur. Sistem vuruğu aşağıdakı ifadY­dYn tapıla bilYr:

. (1.2.3)

FYrz edYk ki, aзılış sinfaz vY bYrabYr amplitudlu oyadılmışdır, yYni aзılışın bьtьn nцqtYlYrindY (ideal yastı antena). Onda inteqrallama vY normalaşdırma nYticYsindY alırıq:

. (1.2.4)

Џsas mьstYvilYrdY normalaşdırılmış sistem vuruqları:

- xOz mьstYvisindY; (1.2.5)

- yOz mьstYvisindY. (1.2.6)

İdeal dьzbucaqlı aperturaya malik sYth ьзьn şьalanmanın maksimumu sYthY normal, yYni istiqamYtdY olur. Џsas lYзYyin yarım gьc ьzrY eni (xOz mьstYvisindY) vY (yоz mьstYvisindY), hYr iki mьstYvidY birinci yan lYзYyin sYviyyYsi .

Radiusu olan şьalandıran dairYvi sYth ьзьn (şYk. 1.2.3) tam sahYnin tapılması zamanı inteq­rallamanı polyar koordinat sistemindY apar­maq mYqsYdYuyğundur.


Aзılışın sinfaz oyadıldığı hala uyğun inteqral

, (1.2.7)

burada vY - aзılışın ixtiyari nцqtYsinin polyar kordinatları; - aзı­lışda sahYnin paylanmasını xarakterizY edYn funksiyadır. ЏgYr paylanma ox sim­metrikliyinY malikdirsY, yYni bucağından asılı deyilsY (1.2.7) ifadYsi sadY­lYşir:

, (1.2.8)

burada – bir cinsli sıfır tYrtibli Bessel funksiyasıdır. BYrabYr ampli­tudlu oyadılma zamanı normalaşdırılmış sistem vuruğu

, (1.2.9)

burada ; - birinci tYrtibli lambda funksiyadır. İdeal dьzbucaqlı aperturda olduğu kimi, şьalanmanın maksimumu sYthY normal, yYni istiqamYtdY yцnYlmişdir. Aзılış mьstYvisinY normaldan keзYn istYnilYn mьs­tY­vi ьзьn (1.2.9) ifadYsi doğrudur. halı ьзьn Ysas lYзYyin yarım gьc ьzrY eni , birinci yan lYзYyin sYviyyYsi .

Gцrьndьyь kimi, Ysas mьstYvilYrdY diametrli dairYvi aзılışın İD istYnilYn kYsikdY, цlзьlь kvadrat aзılışa nYzYrYn, daha enli olub yan lYзYklYrin sYviyyYsi daha kiзikdir. Kvadrat vY dairYvi şьalandırıcılara uyğun ekvivalent xYtti şьalandırıcılarda cYrYyanların paylanmasına (şYk. 1.2.4) YsasYn bu effekti izah etmYk asandır. DairYvi şьalandırıcıya uyğun ekvivalent xYtti şьalandırıcılar­da amplitud paylanması, kvadrat aзılış ьзьn paylanmadan fYrqli olaraq, kYnarlara getdikcY azalır vY bu da gцstYrilYn effekti izah edir.
1.3. Amplitud paylanmasının şьalandıran sYthlYrin İD-na tYsiri

Sinfaz oyadılmış, yYni vY amplitud paylanması vY koordi­natları ьzrY bцlьnYn, yYni olan dьz­bucaqlı sYthi цyrYnYk. Bu halda (1.2.3) ifadYsi, hYr biri konkret vY funksiyalarından asılı olan iki vuruğun hasili kimi tYsvir olunur. QYbul edYk ki, mYsYlYn, , yYni , . Bu halda

. (1.3.1)

Sonuncu ifadYdYn gцrьnьr ki, Ysas mьstYvilYrin hYr birindY ( vY ) sistem vuruğu yalnız aзılışın цlзьlYri vY hYmin mьstYvidYki amplitud paylanması ilY mьYyyYn olunur. Aзılışın digYr mьstYvidYki parametrlYri İD-na tYsir etmir, bu zaman gцstYrilYnlYr istYnilYn vY funksiyaları ьзьn doğru olur.

Ox simmetrikliyinY malik qeyri-bYrabYr amplitud oyadılmalı dairYvi aзılış ьзьn vY kYmiyyYtlYrinin mьxtYlif qiymYtlYri ьзьn kifayYt qYdYr ьmumiliyY malik aşağıdakı paylanmanı цyrYnYk:

, (1.3.2)

burada –mYrkYzdYn aзılışın ixtiyari nцqtYsinY qYdYr olan mYsafY; -aзılışın kYnarındakı sahYnin nisbi sYviyyYsi; ( vY ya istYnilYn ьзьn olduqda paylanma bYrabYr amplitudludur). (1.3.2) ifadYsini (1.2.8)-dY yerinY qoysaq sistem vuruğu ьзьn aşağıdakı dьsturu alarıq:

, (1.3.3)

burada ; – tYrtibli lambda funksiya olub tYrtibli birinci cins Bessel fun­ksiyası ilY aşağıdakı mьnasibYtlY bağlıdır:

. (1.3.4)

funksiyasının qiymYtlYri jYdvYl 1.3.2.-dYn seзilY bilYr.

YьksYk tYrtibli () birinci cinsli Bessel funksiyasını hesablamaq ьзьn bu funksiyanın aşağıdakı xassYsindYn istifadY etmYk olar:

.

vY kYmiyyYtlYrinin mьxtYlif qiymYtlYri ьзьn İD-n parametrlYri cYdvYl 1.3.1-dY verilmişdir.

•