Исследование рупорных антенн
РЕСПУБЛИКА
КАЗАХСТАН
АЛМАТИНСКИЙ
ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра
Радиотехники
Дисциплина:
Антенно-фидерные устройства
КОНТРОЛЬНАЯ
РАБОТА №2
Тема
Исследование
рупорных антенн
Выполнил:
Е. Оспанов
Группа МРСк-04-1
Алматы 2007
Цель работы
Целью настоящей работы
является освоение методики измерения диаграммы направленности, поляризационной
диаграммы рупорной антенны и коэффициента стоячей волны (коэффициента
отражения) в фидерной линии.
Домашняя подготовка
рупорная
антенна фидерная направленность
1 Изучить принцип
действия рупорных антенн. Изучить описание работы и руководство по эксплуатации
используемых в работе приборов.
2 Рассчитать диаграммы
направленности рупорной антенны на частоте ƒ = 2,4 ГГц.
Нормированные
амплитудные ДН рупорной антенны можно рассчитать по формулам:
– в плоскости Н
(2.1)
– в плоскости Е
(2.2)
где ар, bр
–
размеры раскрыва рупора (ар=340 мм, bр=255 мм);
θH,
θE – углы, отсчитываемые от оси рупора, рад.
Построим теоретическую
ДН
Рисунок 1
– Амплитудные ДН рупорной антенны теоритическая
3 Рассчитать
коэффициент усиления рупорной антенны на частоте f
= 2,4 ГГц.
Коэффициент усиления
антенны G связан с эффективной
площадью антенны Аэфф соотношением
, (2.3)
где λ – длина
волны, λ = c/f;
Аэфф – эффективная
площадь антенны, определяемая на рабочей частоте по частотной характеристике
антенны (рисунок А.1 Приложение А).
Согласно Приложению А,
частоте f = 2,4 ГГц
соответствует Аэфф = 590 см2 или 0,059 м2, значит
Рабочее
задание
1 Собрать лабораторную
установку (Рисунок 2). Измерить диаграмму направленности антенны П6-23А.
Рисунок
2
– Блок-схема установки для снятия ДН
Исследуемую антенну
ориентировать на максимум излучения. Вращая антенну в горизонтальной плоскости
в обе стороны, найти положение первого минимума диаграммы θ01
слева и справа. В соответствии с этим углом определить шаг изменения угла,
необходимый для измерения главного лепестка ДН. Проведенные измерения в
диапазоне углов от –900 до + 900 занести в таблицу и
пронормировать. Аналогичным образом измерить ДН в вертикальной плоскости.
Определить по построенным зависимостям ширину диаграммы направленности. На
основании полученных данных рассчитать коэффициент усиления антенны
, (2.4)
( измеряются в радианах) и сравнить
его с коэффициентом, полученным в п. 2.3.3
Таблица
1 – Измерение ДН в горизонтальной плоскости
|
|
|
175
|
0
|
0
|
170
|
0
|
0
|
165
|
0,003
|
0,088235
|
160
|
0,004
|
0,117647
|
155
|
0,0055
|
0,161765
|
150
|
0,0085
|
0,25
|
145
|
0,0225
|
0,661765
|
140
|
0,03
|
135
|
0,034
|
1
|
130
|
0,025
|
0,735294
|
125
|
0,02
|
0,588235
|
120
|
0,007
|
0,205882
|
115
|
0,005
|
0,147059
|
110
|
0,0025
|
0,073529
|
105
|
0
|
0
|
100
|
0
|
0
|
Рисунок 3
– ДН в горизонтальной плоскости
Таблица
2 – Измерение ДН в вертикальной плоскости
|
|
|
20
|
0
|
0
|
10
|
0,015
|
0,441176
|
0
|
0,034
|
1
|
-10
|
0,0125
|
0,367647
|
-20
|
0
|
0
|
Рисунок 4
– ДН в вертикальной плоскости
Построить нормированные
ДН в декартовой системы координат. Определить по построенным зависимостям
ширину ДН и УБЛ. На основании полученных данных рассчитать КУ антенны:
2
Снять
поляризационную диаграмму антенны. Нормированную поляризационную диаграмму
построить в декартовой системе координат.
Таблица
3 – Измерение поляризационной диаграммы
|
|
|
0
|
0,035
|
1
|
10
|
0,0325
|
0,928571
|
20
|
0,025
|
0,714286
|
30
|
0,023
|
0,657143
|
40
|
0,02
|
0,571429
|
50
|
0,285714
|
60
|
0,005
|
0,142857
|
70
|
0,0025
|
0,071429
|
80
|
0
|
0
|
90
|
0
|
0
|
Рисунок 5
– Поляризационная нормированная диаграмма антенны
3 Определить
коэффициент стоячей волны
Измерение коэффициента
стоячей волны (КСВ) в питающем фидере антенны П6-23А производится методом
минимума – максимума, используя распределение напряженности поля в
измерительной линии. Лабораторная установка для измерения КСВ приведена на
рисунке 2.4.
Измерение КСВ
производится при непосредственном подключении входа антенны к коаксиальной
измерительной линии Р1-3. Измерение КСВ необходимо провести в 10 – 12 точках
частотного диапазона антенны. Результаты измерений внести в таблицу.
Рисунок
6 –
Блок-схема установки для измерения КСВ
Таблица 4 – Измерение
КСВ
f, ГГц
|
2,4
|
2,41
|
2,42
|
2,43
|
2,44
|
2,45
|
2,46
|
a max, дел
|
42
|
22
|
14
|
11,5
|
8
|
6
|
4,5
|
a min, дел
|
29,5
|
16
|
10
|
6,5
|
5
|
4
|
3
|
КСВ
|
1,193
|
1,173
|
1,183
|
1,330
|
1,265
|
1,225
|
1,225
|
Г
|
0,088
|
0,079
|
0,084
|
0,142
|
0,117
|
0,101
|
0,101
|
f, ГГц
|
2,47
|
2,48
|
2,49
|
2,5
|
2,51
|
2,52
|
2,53
|
a max, дел
|
3
|
2,8
|
11,5
|
8,4
|
6,5
|
5,5
|
a min, дел
|
2
|
1,8
|
1,7
|
7,5
|
4,5
|
3,5
|
3
|
КСВ
|
1,323
|
1,291
|
1,283
|
1,238
|
1,366
|
1,363
|
1,354
|
Г
|
0,139
|
0,127
|
0,124
|
0,106
|
0,155
|
0,154
|
0,150
|
f, ГГц
|
2,54
|
2,55
|
2,56
|
2,57
|
2,58
|
2,59
|
|
a max, дел
|
27,5
|
12
|
15
|
24
|
37
|
20,5
|
|
a min, дел
|
15
|
9
|
10,5
|
15
|
21,5
|
11,5
|
|
КСВ
|
1,354
|
1,155
|
1,195
|
1,265
|
1,312
|
1,335
|
|
Г
|
0,150
|
0,072
|
0,089
|
0,117
|
0,135
|
0,144
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 7
– График зависимости КСВ от частоты
2.4.4 Определить модуль
коэффициента отражения
Коэффициент отражения в
фидерной линии вычисляется по формуле
(2.5)
Рисунок 8
– График зависимости модуля коэффициента отражения от частоты
ВЫВОД
В ходе выполнения
данной контрольной работы мы провели измерения диаграммы направленности,
поляризационной диаграммы рупорной антенны и коэффициента стоячей волны
(коэффициента отражения) в фидерной линии.
В результате сравнения
экспериментальных данных с расчетными данными мы убедились в том, что они
совпадают с учетом погрешностей, допущенных в ходе сделанных нами измерений (а
именно на термисторном мосту).
Список
литературы
1
В.Л. Гончаров,
А.Л. Патлах, А.Р. Склюев, А.Х. Хорош. Малошумящие однозеркальные параболические
антенны, Алматы 1998;
2
Д.И.
Вознесенский. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных
решеток. М: Советское радио, 1994;
3
Д.М.
Сазонов. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988
4
Г.М.
Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства.- М.: Радио
и связь, 1989;
5
В.Ф.
Хмель, А.Ф. Чаплин, И.И. Шумлянский. Антенны и устройства СВЧ. - Киев.: Вища
школа, 1990;
6
Марков
Г.Т. Сазанов Д.М. «Антенны», М: Энергия, 1975;
7
Айзенберг Г.З. «Антенны ультракоротких волн», М:
Связьиздат, 1957;