Antenalar telekommunikasiyada geniş istifadə olunur və onların bir çox tətbiqi olduğunu bilirik. Antenalar elektromaqnit dalğalarını qəbul edərək onları elektrik siqnallarına çevirir və ya elektrik siqnallarını qəbul edərək elektromaqnit dalğaları kimi yayırlar. Bu yazıda antenaların arxasındakı elmə baxacağıq.
â € <
Dəyişən elektromaqnit sahələri ilə şüalanan elektromaqnit sahələri arasındakı fərq
Elektrik siqnallarımız var, onları necə elektromaqnit dalğalarına çevirə bilərik? Yəqin ki, asan bir cavab düşünə bilərsiniz. Yəni qapalı keçiricidən istifadə etməklə və elektromaqnit induksiyasının prinsiplərinin köməyi ilə Şəkil 1A-da göstərildiyi kimi onun ətrafında dalğalanan maqnit sahəsi və elektrik sahəsi yarada biləcəksiniz. Ancaq mənbə ətrafındakı bu dalğalanan sahənin siqnalın ötürülməsində heç bir faydası yoxdur. Burada elektromaqnit sahəsi yayılmır; əvəzinə, sadəcə mənbə ətrafında dalğalanır. Antenada elektromaqnit dalğalarını mənbədən ayırmaq lazımdır və onlar yayılmalıdır (Şəkil: 1B). Antenin necə qurulduğuna baxmadan əvvəl, dalğaların ayrılmasının arxasındakı fizikanı anlayaq.
Salınan dipolların və radiasiyanın arxasındakı fizika
Müsbət yükü və ayrı-ayrılıqda yerləşdirilmiş mənfi yükü nəzərdən keçirək. Bu cür tənzimləmələr dipollar kimi tanınır və onlar Şəkil 2A-da göstərildiyi kimi açıq şəkildə elektrik sahəsi yaradırlar. İndi fərz edək ki, bu yüklər Şəkil 2B-də göstərildiyi kimi salınır. Onun yolunun orta nöqtəsində sürət maksimum, yolunun sonunda isə sürət sıfır olacaq. Bu sürət dəyişikliyinə görə yüklü hissəciklər davamlı sürətlənmə və yavaşlamaya məruz qalırlar.
1. t = 0-da elektrik sahəsinin xətləri
İndi problem elektrik sahəsinin bu hərəkətə görə necə dəyişdiyini öyrənməkdir. Yalnız bir elektrik sahəsi xəttinə diqqət yetirək (Şəkil 3).
Şəkil: 3 Elektrik sahəsi t = 0-da göstərilmişdir
2. t = T/8-də elektrik sahəsi xətləri
Sıfır zaman periyodunda əmələ gələn dalğa cəbhəsi səkkizinci zaman dövründən sonra göstərildiyi kimi genişləndi və deformasiyaya uğradı (Şəkil 4A). Bu təəccüblüdür; bu yerdə göstərildiyi kimi sadə bir elektrik sahəsini gözləyə bilərdiniz. Elektrik sahəsi niyə uzanır və belə bir sahə əmələ gətirir? Şəkil 4B-də göstərildiyi kimi, bunun səbəbi, yükün sürətləndirilməsi və ya yavaşlatılması müəyyən yaddaş effekti ilə elektrik sahəsi yaradacaqdır. Köhnə elektrik sahələri asanlıqla yeni şəraitə uyğunlaşmır. Elektrik sahələrinin rolunu, yükləri sürətləndirən və ya yavaşlatan bükülmələri anlamaq bizə bir qədər vaxt aparır.
3. t = T/4-də elektrik sahəsi xətləri
Analizi eyni şəkildə davam etdirsək, zaman dövrünün dörddə birində dalğa cəbhələrinin son nöqtələrinin bir nöqtədə görüşdüyünü görə bilərik (Şəkil 5).
Şəkil: 5 t = T/4-də elektrik sahələrinin ucları bir nöqtədə görüşür, ayrılma və yayılma baş verir.
Bundan sonra dalğa cəbhələrinin ayrılması və yayılması baş verir. Elektrik sahəsinin gücünü məsafəyə nisbətdə qrafitini çəksəniz, dalğaların yayılmasının təbiətdə sinusoidal olduğunu görəcəksiniz (Şəkil 6). Maraqlıdır ki, nəticədə yayılan dalğa uzunluğu dipolun uzunluğundan düz iki dəfə çoxdur. Bu mövzuya daha sonra qayıdacağıq. Qeyd edək ki, bu dəyişən elektrik sahəsi avtomatik olaraq ona perpendikulyar dəyişən maqnit sahəsi yaradacaq. Bu, antenamız üçün lazım olan şeydir. Bir sözlə, müsbət və mənfi yüklərin salınmasını təşkil edə bilsəniz, bir anten edə bilərsiniz.
Şəkil: 6 dipolda elektromaqnit şüalanması
Antenada radiasiya necə baş verir?
Əslində, bu salınan yükün yaranması çox asandır. Mərkəzdə əyilmiş keçirici çubuq götürün və mərkəzdə bir gərginlik siqnalı (7A) tətbiq edin. Tutaq ki, bu sizin tətbiq etdiyiniz siqnaldır, zamanla dəyişən gərginlik siqnalıdır. Sıfır zaman vəziyyətinə nəzər salın. Gərginliyin təsiri ilə elektronlar dipolun sağ tərəfindən hərəkət edəcək və sol tərəfdə toplanacaq. Bu o deməkdir ki, elektronları itirən digər uc avtomatik olaraq müsbət yüklənir (7B). Bu tənzimləmə, telin uclarında dipol yüklərinin, müsbət və mənfi yüklərin əvvəlki halında olduğu kimi eyni effekti yaradır. Zamanla gərginlik dəyişdikcə, müsbət və mənfi yüklər irəli və geri hərəkət edəcək.
Sadə bir dipol antenası da əvvəlki bölmədə olduğu kimi eyni hadisəni yaradır və dalğa yayılması baş verir. İndi antenanın ötürücü kimi necə fəaliyyət göstərdiyini gördük. Ötürülmüş siqnalın tezliyi tətbiq olunan gərginlik siqnalının tezliyi ilə eyni olacaqdır. Yayılma işıq sürəti ilə getdiyi üçün yayılmanın dalğa uzunluğunu asanlıqla hesablaya bilərik (şək. 8). Mükəmməl ötürmə üçün antenanın uzunluğu dalğa uzunluğunun yarısı olmalıdır.
ƒ Antenna = ƒ Giriş
C = ƒ antenna X ƛ antenna
Şəkil: 8 antena işıq sürəti ilə elektromaqnit dalğaları yayır
Antena siqnalı necə qəbul edir?
Antenanın işləməsi geri çevrilə bilər və yayılan elektromaqnit sahəsi antennaya dəydikdə o, qəbuledici rolunu oynaya bilər. Bu fenomeni ətraflı nəzərdən keçirək.
Eyni antenanı yenidən istifadə edin və elektrik sahəsi tətbiq edin. Bu zaman çubuqun bir ucunda elektronlar toplanacaq. Bu, elektrik dipolu ilə eynidir. Tətbiq olunan elektrik sahəsi dəyişdikcə digər ucunda müsbət və mənfi yüklər əmələ gəlir. Dəyişən yük yığılması antenanın mərkəzində dəyişən gərginlik siqnalını nəzərdə tutur. Şəkil 9-da göstərildiyi kimi, anten qəbuledici kimi istifadə edildikdə, bu gərginlik siqnalı çıxışdır. Çıxış gərginliyi siqnalının tezliyi qəbul edilən elektromaqnit dalğasının tezliyi ilə eynidir. Elektrik sahəsinin konfiqurasiyasından aydın olur ki, mükəmməl qəbul üçün antenna dalğa uzunluğunun yarısı qədər olmalıdır. Bütün bu müzakirələrdə antenanın açıq dövrə olduğunu gördük.
Şəkil 9: Antenna yayılan elektromaqnit sahəsi ona dəydikdə qəbuledici rolunu oynaya bilər
Anten növü
İndi bəzi praktik antenalara və onların necə işlədiyinə baxaq.
1. Yagi-Uda antenası
Əvvəllər televiziya qəbulu üçün dipol antenalardan istifadə olunurdu. Rəngli çubuqlar dipol kimi fəaliyyət göstərir və göstərildiyi kimi siqnal alır. Dipol onun əsas hərəkətverici elementidir. Bu antena həmçinin siqnalın dipol üzərində fokuslanması üçün reflektor və rejissor tələb edir. Reflektor elementi həmişə idarə olunan elementdən uzun, rejissor elementi isə idarə olunan elementdən həmişə qısadır. Bu tam quruluş Yagi-Uda antenası adlanır (şəkil 10A). Yagi antenası iki yapon alimi Yagi Hidehisa və Uda Shintaro tərəfindən icad edilmişdir. Bu, bir nöqtədən nöqtəyə əlaqə üçün istifadə olunan istiqamətli bir antendir. İdarə olunan element və ya dipol antenna qəbul edilmiş siqnalı elektrik siqnalına çevirir və bu, koaksial kabel vasitəsilə TV qurğusuna ötürülür (Şəkil 10B).
2. Ətraflı Çanak Antenna
Bu gün biz çanaq TV antenalarına keçdik. Onlar iki əsas hissədən ibarətdir, parabolik reflektor və aşağı səs-küylü buck çevirici. Parabolik antenna peykdən gələn elektromaqnit siqnalını qəbul edir və onu Şəkil 11-də göstərildiyi kimi LNBF-yə yönəldir. Parabolanın forması xüsusi dəqiqliklə işlənib.
Şəkil: 11 Çanak antenada, hadisə siqnalı parabolik reflektor vasitəsilə LNBF-yə yönəldilir.
LNBF yem buynuzu, dalğa ötürücü, PCB və zonddan (12A) ibarətdir. Daxil olan siqnal qidalanma buynuzu və dalğa bələdçisi vasitəsilə zond üzərinə yönəldilir. Sadə dipol vəziyyətində gördüyümüz kimi, zondda gərginlik yaranır. Beləliklə, yaradılan gərginlik siqnalı filtrləmə, yüksək tezlikdən aşağı tezlikə çevrilmə və gücləndirmə kimi siqnalın işlənməsi üçün PCB-yə verilir. Siqnalın işlənməsindən sonra bu elektrik siqnalları koaksial kabel vasitəsilə televizor qurğusuna ötürülür (Şəkil 12B).
LNB-ni açsanız, çox güman ki, bir yox, 2 zond tapacaqsınız, ikinci zond birinciyə perpendikulyardır. 2-zondlu tənzimləmə o deməkdir ki, mövcud spektr üfüqi və ya şaquli qütbləşmiş dalğalar göndərməklə iki dəfə istifadə edilə bilər. Şəkil 13-də göstərildiyi kimi, bir zond üfüqi qütbləşmiş siqnalları, digəri isə şaquli qütbləşmiş siqnalları aşkar edir.
Şəkil 13: Üfüqi və şaquli zondlar müvafiq olaraq üfüqi və şaquli qütbləşmiş siqnalları aşkarlayır.
3. Mikrostripli antenna və ya yamaq antenası
Əlinizdəki telefon yamaq antenası adlanan tamamilə fərqli bir antena növündən istifadə edir (Şəkil 14A). Bu tip antenalar ucuzdur və çap dövrə lövhələrində istehsal etmək asandır. Yamaq antenası, aralarında bir parça dielektrik material olan bir yer müstəvisinə yerləşdirilmiş metal yamaqdan və ya zolaqdan ibarətdir. Burada radiasiya elementləri kimi metal yamaqlar istifadə olunur. Düzgün ötürülmə və qəbul üçün metal yamağın uzunluğu dalğa uzunluğunun yarısı olmalıdır (Şəkil 14B). Qeyd edək ki, burada təsvir etdiyimiz yamaq antennasının təsviri çox sadədir.
