Антеннаның сәулелену кедергісі мен шығын кедергісі

Магнитті рамаға қосылған генераторды бұл антеннамаен идеалды түрде келісімді және оған белгілі бір қуатының біршамасын берсін деп есептелік. Көп жағдайда генератордан жүктемеге қандай қуат келетіні, біздің жағдайда магнитті рамаға, еңбекті талап етпейді.

Алайда, генератордан антеннаға берілетін қуаттың бәрі де эфирге сәуле шашпайды. Генератор қуатының кішкене бөлігі антеннаның диэлектриктік және металды бөлігінде, антеннаны қоршайтын заттарда, жерде R_шығ қайтымсыз жылулық шығын ретінде жоғалып кетеді. Қуатын жоғалтушы арқылы антеннаның шығын кедергісін өрнектейді.

R_шығ=P_шығ/I²

I-антеннадағы әрекет етуші ток.

Сонымен антеннадағы шығын қуатын электротехникадағы қарапайым формула арқылы P_шығ= I²R_шығ шығатынын біле тұра антенна шығын кедергісі формальді түрде коэффициентті көрсетеді деп айтса да болады.

Рамкадағы шығын кедергісіне жылумен таралмаған қуаттың сол бөлігі сонда да эфирге сәулеленеді. Кей спецификалық өлшемдерге негізделіп сәулеленген қуатты R_сәул табуға болады. Осы эфир қуатына сәулелену арқылы антеннаның сәулелену кедергісін көрсетеді.

R_сәул = R_сәул /I²

I-антеннадағы әрекет етуші ток.

Сонымен антеннадағы сәулелену қуатын электротехникадағы қарапайым формула арқылы R_сәул = R_сәул /I² шығатынын біле тұра антенна сәулелену кедергісі формальді түрде коэффициентті көрсетеді деп айтса да болады.

Антеннаның сәулелену кедергісінің мұндай анықтамасы [5] әдебиетте көрсетілген және ол менің көзқарасым бойынша R_сәул -дің мәнін дұрысырақ көрсетеді. «Сәулелену кедергісі» түсінігін М.В. Шулейкин(1884-1939) енгізді (2.1 сурет).

Жоғарыда көрсетілген формулалар магниті рамалар қалай болса антеннаның төсемесінде токтың біркелкі таралуы созылмалы(проволочный) антенналар үшін әділетті екенін байқаймыз.

а) б)

2.1 сурет— а) Индуктивті байланыс жүйесіндегі магниті антенналарды қолдану мысалы – Сызық жіберу антеннасының рамалы контуры ретінде қызмет етеді, Байланыс орамасы— қабылдағыш рамалы антенна болып келеді. Егер сызық пен орама бір-біріне паралелль болса, әсіресе, орама сызық жазықтығында орналасса байланыс қаттырақ болады. Бұл жағдайда орама күштірек магнитті ағынмен енеді. Байланыстың өзгеруі ораманың сызыққа қатысты ауысуына жетеді. Ораманың жазықтығын сызықтың жазықтығына қатысты айналдыруға болады.

б) Н магнитті аймақтың кернеулігінің токты өткізгіштің аумағында таралу қисығы. Өткізгіштен өтетін ток көбірек болған сайын оның айналасындағы туындайтын магнитті аймақ күшей түседі. Токтың бағыты өзгерген бойда магнитті аймақ бірден бағытын өзгертеді.

Өткізгіштен магнитті күшті сызықтарды өшіру сирек орналасады. Сәйкесінше, магнитті аймақ индукциясы мен оның кернеулігі азаяды. Магнит индукциясы шеңберлі ток ортасында:

R— айналмалы орам радиусы.

Магнитті ток шеңберлі ток осьтерінде:

h— ораманың центрінен магнитті индукция анықталатын нүктеге дейінгі қашықтық.

Сонымен, 2 суретте көрсетілген біздің эквивалентті схемада генераторға тізбектей екі кедергі қосылған, біреуінде генератордың төмендейді, ал екіншісінде эфирге сәулеленуге кететін қуатты белгілеп отырады. Осы схемаға жетектесе отырып антеннаның шығын кедергісі мен сәулелену кедергісі арқылы антеннаның пайдалы әсер коэффициентін табуға болады ПӘК:

КПД= (R_изл/(R_изл + R_пот))*100%

Антеннаның шығын кедергісі мен сәулелену кедергісінің мәндері антеннаның өлшемдеріне, олардың жазықтықта орналасуына, құрылысында пайдаланатын материалдарға тәуелді. Радиосүйер шартта эксперименттік жолмен бұл өлшемдерді анықтау жетерліктей қиын, себебі ол үшін арнайы қымбат өлшегіш құралдарды пайдалану және көптеген спецификацияланған өлшемдерді жасау қажет. Алайда, магнитті раманың шығын кедергіс мен сәулелену кедергісін антенналарды есептеу программасымен көмегімен анықтауға болады.

Магнитті рамаларды модельдеуде антенналарды есептеу программасы

Қазіргі уақытта маман магнитті рамаларды модельдеу үшін компьютерлік антенналарды есептеу программасын пайдалануға мүмкіндік бар. Бұл программалар шығын кедергісі мен сәулелену кедергісін анықтауға, магнитті раманың бағылық диаграммасын сызуға, конденсатордың сыйымдылығын өлшеуге, антеннаның жұмысының белгілі бір(анықталған) жиілігінде раманың жөндеуі үшін көмектесе алады.

Көптеген авторламен MMANA(MININEC негізінде) және NECWin Plus (NEC-2 негізінде) сынды сенімді және әйгілі программаларды пайдаланумен магнитті рамалы антенналарды есептеу жүргізілді, кейін алынған нәтижелер магнитті рамалы антенналарды есептеуге арналған жеңілдетілген мамандандырылған программалар көрсеткен нәтижелермен салыстырылды. Бұл программа Magnetic Loop Antenna Calculator v.1.6, KI6GD, и Magloop4, G4FGQ. KI6GD программасы магнитті рамалы антенналардың параметрлерін еркін жазықтықта есептеуге мүмкіндік береді, ал G4FGQ программасы жерден биіктікте орналасқан берілген магнитті рамалы антенна параметрлерін есептеуге мүмкіндік береді, жердің параметрлерін беруге болады.

Еркін жазықтықта орналасқан рама үшін бұл прграммалардың бәрі де шамамен шығын кедергісі мен сәулелену келдергісінің мәні бірдей болатыны мәлім болды. Конденсатор сыйымдылығы бойынша ақпараттар барлық программаларда шамалы бір-бірінен айырмашылық жасайды, бірақ бұл жағдайда айтарлықтай елеулі емес, себебі шынайы магнитті рамалы антеннаның құрылымы кезінде конденсатор сыйымдылығы бәрібір жөндеуді қажет етеді және компьютерде өлшенген сыйымдылыққа нық тең емес. Рамалы антенналар параметрлерін жер үстінде орналасқан түрлі программалармен есептеу кезінде олардың параметрлері бір-бірінен айырмашылық жасай бастады, дегенмен, бұл айырмашылықтар үлкен болған жоқ және радиосүйер тәжірибе үшін магнитті раманы есептеу үшін осы программалардың кез-келгенін қолдануға болады.

MININEC (бұл жағдайда MMANA) негізіндегі антенналарды есептеу шынайы жер үстінде орналасқан антенналарды есептеу кезіндекей мәселелері бар, бірақ идеалды өткізкізгіш бет үстінде және еркін аймақта орналасқан антенналар жақсы қамтамасыз етеді. MMANA мен NECWin-де магнитті рамалы антенналар моделін бетбелгі кезінде осы программалармен жорамалданған шектеулерді ескерген жөн.