Անտենա

Անտենա (<լատ.antenna-առագաստակալ), ռադիոալիքների ճառագայթման (հաղորդման) և ընդունման սարք։ Հաղորդիչ անտենան բարձր հաճախության տատանումները փոխակերպում է նույն հաճախության էլեկտրամագնիսական ալիքների և դրանք ճառագայթում տարածության մեջ, իսկ ընդունիչ անտենան կատարում է հակառակ ֆունկցիան՝ արտաքին միջավայրից իր վրա ընկնող էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիան փոխակերպում է նույն հաճախականության հոսանքների։ Միևնույն անտենան կարելի է օգտագործել և՛ իբրև հաղորդիչ, և՛ իբրև ընդունիչ, ընդ որում, երկու դեպքում էլ նրա հիմնական բնութագրերը մնում են անփոփոխ։ Անտենան ռադիոալիքները ճառագայթում (ընդունում) է որոշակի օրենքով, մի դեպքում՝ բոլոր ուղղություններով հավասարաչափ (ռադիո և հեռուստատեսային հաղորդում), այլ դեպքում՝ ուղղված ձևով, որոշակի մարմնային սահմաններում (ռադիոլոկացիա, ռադիոաստղագիտություն, տիեզերական կապ)։

Հիմնական բնութագրերը

Ուղղվածության դիագրամ 

Անտենաի հիմնական բնութագրերից մեկը ուղղվածության դիագրամն է, որ բնութագրում է նրա ուղղված գործողությունը և արտահայտում ճառագայթվող դաշտի հզորության կախումը ուղղությունից։ Որևէ հարթության մեջ ուղղվածության դիագրամն ունի ծաղկաթերթիկների (գլխավոր և կողային) տեսք։ Ճառագայթվող հզորության հիմնական մասը պարունակվում է գլխավոր թերթիկում։ Դիագրամի լայնությունը բնութագրվում է վերջինի լայնությամբ, որը որոշվում է կես հզորության մակարդակներին համապատասխանող ուղղություններով կազմված θ անկյունով,

ռադ

ռադ, որտեղ λ-ն ալիքի երկարությունն է, l-ը՝ անտենայի գծային չափերը։

Ուղղված գործողության գործակից 

Զանազան անտենաների ուղղվածությունը համեմատելու համար մտցվում է ուղղված գործողության գործակից (D) պարամետրը, որը ցույց է տալիս, թե միևնույն հզորության ճառագայթման դեպքում ուղղված անտենայի ճառագայթած դաշտի հզորությունը տարածության տվյալ կետում քանի անգամ է գերազանցում էտալոնային չուղղված անտենայի ճառագայթած դաշտի հզորությանը նույն կետում։

Ուժեղացման գործակից 
ՈւԳ-ն ինտեգրալ պարամետր է,որը բնութագրում է անտենայի ուղղված լինելու հատկությունները:Այն թիվ է ,որը ցույց է տալիս,թե քանի անգամ պետք է ավելացնել շրջուղղված անտենայի մուտքին տրված հզորությունը,որպեսզի ընդունման կետում հեռավոր գոտեւմ ստանանք դաշտի լարվածության քառակուսու նույն այն արժեքը,ինչը և տրված անտենայից,նրանց մուտքին հավասար արժեքների հզորություն տալու դեպքում:Այն թիվ է,որը կարող է փոխվել 0-ից մինչև տասնյակ միլիոններ ,այն մոտ է ՈւԳԳ-ի արժեքին ,բայց միշտ փոքր է նրանից։

Օգտակար գործողության գործակից 
ՈւԳ-ի և ՈՒԳԳ-ի հարաբերությունը արտահայտվում է ՕԳԳ-ով:Անտենայի ՕԳԳ-ն անտենայի լրիվ ճառագայթած և մուտքին տրված հզորությունների հարաբերությունն է:Ժամանակակից անտենաների ՕԳԳ-ն պետք է լինի 95%-ից ոչ պակաս։

Արդյունավետ մակերես 
Անտենան բնութագրվում է նաև արդյունավետ մակերեսով (Aարդ.), որով անտենան կտրում է հարթ ալիքների ճակատը։ Իդեալական անտենաների համար այն հավասար է երկրաչափականին (Aերկ.), իրականում՝

արդ. երկ.,

որտեղ k<1 և կոչվում է անտենայի մակերեսի օգտագործման գործակից։

արդ

անտենաների հաշվարկման հիմնական բանաձևն է։

Անտենայի սեփական աղմուկների ջերմաստիճան 
Անտենայի նյութի սեփական աղմուկները պայմանավորված են անտենայի կորուստների դիմադրության մեծությամբ և այն աղմուկներով,որոնք առկա են շրջակա միջավայրում:Շրջակա միջավայրի աղմկելու հատկությունը կոչվում է տվյալ միջավայրի ճառագայթմանը դիմադրելու հատկություն,և ազդում է անտենայի վրա այն չափով,որքանով ուղղվածության դիագրամը գտնվում է այդ միջավայրում։

Անտենայի ջերմաստիճանը մեծություն է,որը համապատասխանում է անտենայի ելքում եղած ազդանշանին այն դեպքում ,երբ անտենայի ուղղվածության դիագրամն ամբողջությամբ շրջափակված է այդ ջերմաստիճանը ունեցող աղբյուրով։

Անտենայի ճառագայթման դիմադրություն 
Անտենայի ճառագայթման դիմադրությունը ազատ տարածության համարժեք դիմադրությունն է,որի վրա ծախսվում է անտենայի ճառագայթման հզորությունը:Անտենան կկոչվի համաձայնեցված,երբ ճառագայթում է առավելագույն հզորություն։

Անտենայի մուտքային դիմադրություն 
Անտենայի մուտքային դիմադրությունը կոմպլեքս մեծություն է. :Անտենան կկոչվի համաձայնեցված ,եթե մուտքային դիմադրությունը ակտիվ բնույթ է կրում և :

Ճառագայթած դաշտի բևեռացում 
Անտենաների էական բնութագրերից է նաև նրա ճառագայթած դաշտի բևեռացումը։ Միևնույն անտենան տարբեր դիրքերում կարող է ճառագայթել համապատասխան ուղղության բևեռացման դաշտեր։ Բարձր հաճախականության հոսանքներով գրգռվող ուղղաձիգ և հորիզոնական հազորդալարերը ճառագայթում են, համապատասխանաբար, ուղղահայաց և հորիզոնական բևեռացված ալիքներ։ Մի հարթության մեջ գտնվող երկու փոխադարձաբար ուղղահայաց հաղորդալարերը, որոնցում հոսանքները փուլերով շեղված են 90°-ով, ճառագայթում են շրջանային կամ էլիպսաձև բևեռացած ալիքներ։ Անտենան լավ է ընդունում այնպիսի բևեռացման ռադիոալիքները, որոնք ինքը ճառագայթում է որպես հաղորդիչ անտենա։ Օրինակ, հաղորդալարային անտենաների ընդունման ամենալավ պայմանն է, երբ հաղորդիչ և ընդունիչ անտենաների բևեռացման հարթությունները զուգահեռ են, իսկ երբ նրանք ուղղահայաց են, ընդունիչ անտենայում դաշտ չի ինդուկցվում (ընդունում չկա)։

Հաճախության կախում 
Անտենայի հաջորդ բնութագիրը հաճախականության ֆունկցիան է՝ նրա ստեղծած դաշտի կախումը հաճախությունից։ Առավելագույն ճառագայթման (ընդունման) համապատասխանող հաճախությունը կոչվում է ռեզոնանսային։ Սովորաբար, անտենան նախատեսվում է ոչ թե մեկ սևեռված հաճախությամբ, այլ հաճախությունների որոշ դիապազոնում աշխատելու համար։ Այն դիապազոնը, որում անտենայի հիմնական պարամետրերի արժեքները տրված միջակայքի սահմաններից չեն անցնում, կոչվում է աշխատանքային։ Երբ աշխատանքային դիապազոնը կազմում է հիմնական (ռեզոնանսային) հաճախականության ավելի քան տասնյակ տոկոսներ, անտենան լայնաշերտ է։

Տիպեր 

Ժամանակակից ռադիոսարքերի օգնությամբ լուծվող խնդիրների բազմազանությունը պահանջում է օգտագործել հազարավոր մ-ից մինչև մի քանի մմ երկարության ալիքներ, հետևաբար, նաև տարբեր տիպի անտենաներ։

Վիբրատորային անտենաներ 
Երկար, միջին, կարճ և մետրային ալիքների համար գերազանցապես օգտագործվում են վիբրատորային՝ հաղորդալարերի համակարգից կազմված անտենաներ։ Սրանցից պարզագույնը էլեկտրական վիբրատորն է՝ բարձր հաճախության հոսանքով սնվող հաղորդալար։ Եթե վերջինը սնվում է կենտրոնում, կոչվում է համաչափ վիբրատոր։ Մեծ կիրառություն է գտել կես ալիք երկարության համաչափ վիբրատորը (նկ.2), որը ծառայում է որպես ինքնուրույն անտենա կամ որպես սկզբնական ճառագայթիչ հայելային կամ բազմատարր անտենաների համար։ Առավելագույն ճառագայթումը կատարվում է նրա առանցքին ուղղահայաց հարթության մեջ։

Հաղորդալարային անտենաների թվին է պատկանում նաև մագնիսական վիբրատորը՝ փոփոխական հոսանքով սնվող գալար, որի տրամագիծն ալիքի երկարությունից փոքր է։ Առավելագույն ճառագայթումը տարածվում է գալարի հարթության մեջ։ Ճառագայթման արդյունավետությունը մեծանում է մեծ թվով գալարների դեպքում և, հատկապես, երբ նրանք փաթաթվում են մեծ մագնիսական թափանցելիությամբ օժտված միջուկների վրա (ֆերիտային վիբրատոր)։

Դիրեկտորային անտենա 
Լոկացիոն և հեռուստատեսային տեխնիկայում լայն կիրառություն է ստացել տնօրենային անտենան (նկ. 3)՝ կազմված վիբրատորից, ռեֆլեկտորից և մեկ կամ մի քանի տնօրենից։ Ռեֆլեկտորի և տնօրենի չափերի ու փոխադարձ հեռավորությունների որոշակի ընտրության դեպքում առավելագույն ճառագայթումն ուղղվում է առանցքի ուղղությամբ, որի պատճառով սրանք կոչվում են նաև «Ալիքային կանալ» տիպի անտենաներ։

Տուրնիկետային անտենա 
Հեռուստատեսային հաղորդումների համար լայնորեն օգտագործվում են շրջանային բևեռացված ճառագայթմամբ անտենաներ(տուրնիկետային անտենա)։

Վազող ալիքի անտենա 
Վազող ալիքի անտենա օգտագործվում է գերազանցապես կարճ ալիքների ընդունման համար։ Այն ալիքի համեմատությամբ երկար հաղորդալար է կամ դրանց համակարգ, որում ստեղծված է վազող ալիքների ռեժիմ։ Առավելագույն ճառագայթման ուղղությունը շատ փոքր անկյուն է կազմում հաղորդալարի ուղղության հետ։

Հայելային և ոսպնյակային անտենաներ 
Դեցիմետրային և ավելի կարճ ալիքների դիապազոնների համար օգտագործվում են օպտիկական տիպի՝ հայելային ու ոսպնյակային անտենաներ։ Այս անտենաներն ալիքների անդրադարձման կամ բեկման շնորհիվ սկզբնական աղբյուրի ճառագայթած ալիքի գնդաձև (գլանանձև) ճակատը փոխակերպվում են հարթ ճակատի։ Ռադիոալիքներն ընդունելիս տեղի է ունենում հակադարձ պրոցեսը։

Հայելային անտենաներից ամենագործածականը պարաբոլական հայելային անտենան է, որի անդրադարձնող մակերևույթը պտտման պարաբոլ է՝ կիզակետում տեղադրված սկզբնական ճառագայթիչով (նկ. 4)։ Որքան հայելու բացվածքի տրամագիծը մեծ է, դաշտը համասեռ և ալիքի երկարությունը փոքր, այնքան սուր է ստացվում անտենայի ուղղվածության դիագրամը։ Ռադիոաստզագիտության բնագավառում լայն տարածում են գտել նաև պարաբոլական գլանային անտենաները՝ կիզակետային գծի երկարությամբ տեղակայված համափուլ ճառագայթիչների գծային համակարգով։ Այդպիսի անտենաներից մեկը (բացվածքի մակերեսը՝ 8000 մ2, 75սմ երկարությամբ ալիքների համար) տեղադրված է Բյուրականի աստղադիտարանում՝ նախատեսված տիեզերական թույլ ռադիոաղբյուրների ազդանշանների ընդունման համար։

Ռադիոհաճախությունների համար ոսպնյակներ կիրառելու հնարավորությունները համեմատաբար մեծ են, քանի որ ռադիոհաճախությունների համար ոսպնյակներ կարելի է պատրաստել զանազան դիէլեկտրիկներից, ալիքատարներից և այլն։

Ոսպնյակային անտենաները հիմնականում բաժանվում են երկու դասի՝ դիէլեկտրիկ դանդաղեցնող (նկ. 5ա) և մետաղաթիթեղային արագացնող (նկ. 5բ)։ Կիրառվում են, հիմնականում սանտիմետրային ալիքների համար։

Ակուստիկական անտենաներ 
Ակուստիկական տիպի անտենաները որոնք բրգաձև կամ կոնաձև շեփորի տեսքով վերջացող ալիքատարներ են, կոչվում են շեփորաձև անտենաներ (նկ. 6)։ Օգտագործվում են որպես ինքնուրույն անտենաներ, եթե ուղղվածության դիագրաման 8-10°-ից նեղ չպետք է լինի, կամ որպես սկզբնական ճառագայթիչներ՝ հայելային ու ոսպնյակային անտենաների համար։

Ճեղքային անտենաներ 
Ճեղքային անտենաները պատրաստվում են ալիքատարների կամ մալուխների մակերևույթին բացված զանազան երկարության ճեղքերի ձևով, որանք ալիքի համեմատությամբ ունեն փոքր չափեր և գրգռվում են բարձր հաճախության գեներատորից։ Ճեղքի վրա առաջացած էլեկտրամագնիսական դաշտը ճառագայթվում է նրա հարթության նորմալի ուղղությամբ։ Այս անտենաները կիրառվում են դեցիմետրային և սանտիմետրային դիապազոնի ալիքների համար. կառուցվածքով պարզ են, ունեն փոքր չափեր և առանձնապես հարմար են ինքնաթիռներում օգտագործելու համար։

Մակերևութային ալիքների անտենաներ 
Մակերևութային ալիքների անտենաները հարթ կամ ձողային բաց կառուցվածքներ են (մաքուր դիէլեկտրիկ, դիէլեկտրիկ մետաղի հիմքի վրա և այլն)՝ շարունակված ալիքատարի ծայրից։ Շատ գործածական են դիէլեկտրիկ անտենաները (նկ. 7)։ Պատկանում են առանցքային ճառագայթման անտենաների համակարգերի շարքին, ձողի որոշակի հատվածքի դեպքում ճառագայթման էներգիայի հիմնական մասն ուղղված է նրա առանցքի ուղղությամբ։ Այս համակարգերը բավականաչափ լայնաշերտ են և կիրառվում են սանտիմետրային ու դեցիմետրային դիապազոնի ալիքների համար՝ ինքնաթիռներում, ռադիոլոկացիոն կայաններում և այլն։

Շատ մեծ ուղղվածության ճառագայթում (ընդունում) ստանալու համար լայնորեն կիրառվում են բազմատարրային, բազմահայելային, սինթեզային և այլ տիպի անտենային համակարգեր, որոնք ձգվում են հազարավոր մ կամ զբաղեցնում են տասնյակ հա տարածություն։ Նրանց լուծող ուժը հասնում է աղեղային րոպեների ու վայրկյանների։ Ներկայումս անտենային տեխնիկայի զարգացման հիմնական խնդիրն է ստեղծել հնարավորին չափ մեծ անտենային համակարգեր և դրանք օգտագործել ավելի ու ավելի կարճ ալիքների համար։

Գիտնականներ 
Տարբեր տիպի անտենաների սխեմաների և տեսության մշակման ու զարգացման մեջ մեծ ներդրում ունեն խորհրդային գիտնականներ՝ Գ. Զ. Այզենբերգը, Լ. Դ. Բախրախը, Բ. Վ. Բրաուդեն, Լ. Դ. Կուզնեցովը, Մ. Ա. Միլլերը, Մ. Ս. Նեյմանը, Ա. Ա. Պիստոլկորսը, Յա. Ն. Ֆելդը և ուրիշներ, արտասահմանյան գիտնականներից՝ անգլիացի Գ. Հոուեն, ֆրանսիացի Լ. Բրիլլլեն, ամերիկացի Գ. Բրաունը, Պ. Կարտերը, Գ. Բոլյանը, շվեդացի Է. Հալլեն։

Անտենաների ուսումնասիրությունը Հայաստանում 
Ռադիոինտերֆերոմետրերի և բազմահայելային անտենաների ուսումնասիրմամբ ու նրանց ստեղծմամբ խորհրդային տարիներին զբաղվել են Բյուրականի աստղադիտարանում, ռադիոֆիզիկայի և էլեկտրոնիկայի ինստիտուտում և ԽՍՀՄ Մինիստորների սովետի ստանդարտների պետական կոմիտեի ռադիոֆիզիկական չափումների գիտահետազոտական ինստիտուտի հայկական մասնաճյուղում։

Գրականություն 
 Ա. Սարգսյան , Անտենաներ, Երևան,2016.

Հեռահաղորդակցություն
Անտենաներ