РЕСПУБЛИКАКАЗАХСТАН
АЛМАТИНСКИЙИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
КафедраРадиотехники
Дисциплина: Антенно-фидерныеустройства
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА №2
Тема
Исследованиерупорных антенн
Выполнил:
Е. Оспанов
Группа МРСк-04-1
Алматы 2007
Цель работы
Целью настоящей работыявляется освоение методики измерения диаграммы направленности, поляризационнойдиаграммы рупорной антенны и коэффициента стоячей волны (коэффициентаотражения) в фидерной линии.
Домашняя подготовка
рупорнаяантенна фидерная направленность
1 Изучить принципдействия рупорных антенн. Изучить описание работы и руководство по эксплуатациииспользуемых в работе приборов.
2 Рассчитать диаграммынаправленности рупорной антенны на частоте ƒ = 2,4 ГГц.
Нормированныеамплитудные 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 теоретическуюДН
/>
/>
Рисунок 1– Амплитудные ДН рупорной антенны теоритическая
3 Рассчитатькоэффициент усиления рупорной антенны на частоте f= 2,4 ГГц.
Коэффициент усиленияантенны G связан с эффективнойплощадью антенны Аэфф соотношением
/>, (2.3)
где λ – длинаволны, λ = c/f;
Аэфф – эффективнаяплощадь антенны, определяемая на рабочей частоте по частотной характеристикеантенны (рисунок А.1 Приложение А).
Согласно Приложению А,частоте f = 2,4 ГГцсоответствует Аэфф = 590 см2 или 0,059 м2, значит />
Рабочеезадание
1 Собрать лабораторнуюустановку (Рисунок 2). Измерить диаграмму направленности антенны П6-23А.
/>/>
Рисунок2– Блок-схема установки для снятия ДН
Исследуемую антеннуориентировать на максимум излучения. Вращая антенну в горизонтальной плоскостив обе стороны, найти положение первого минимума диаграммы θ01слева и справа. В соответствии с этим углом определить шаг изменения угла,необходимый для измерения главного лепестка ДН. Проведенные измерения вдиапазоне углов от –900 до + 900занести в таблицу ипронормировать. Аналогичным образом измерить ДН в вертикальной плоскости.Определить по построенным зависимостям ширину диаграммы направленности. Наосновании полученных данных рассчитать коэффициент усиления антенны
/>, (2.4)
(/>измеряются в радианах)и сравнить его с коэффициентом, полученным в п. 2.3.3
Таблица1 – Измерение ДН в горизонтальной плоскости
/>
/>
/> 175 170 165 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 0,882353 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 105 100
/>
Рисунок 3– ДН в горизонтальной плоскости
Таблица2 – Измерение ДН в вертикальной плоскости
/>
/>
/> 20 10 0,015 0,441176 0,034 1 -10 0,0125 0,367647 -20
/>
Рисунок 4– ДН в вертикальной плоскости
Построить нормированныеДН в декартовой системы координат. Определить по построенным зависимостямширину ДН и УБЛ. На основании полученных данных рассчитать КУ антенны:
/>
2 Снятьполяризационную диаграмму антенны. Нормированную поляризационную диаграммупостроить в декартовой системе координат.
Таблица3 – Измерение поляризационной диаграммы
/>
/>
/> 0,035 1 10 0,0325 0,928571 20 0,025 0,714286 30 0,023 0,657143 40 0,02 0,571429 50 0,01 0,285714 60 0,005 0,142857 70 0,0025 0,071429 80 90
/>
Рисунок 5– Поляризационная нормированная диаграмма антенны
3 Определитькоэффициент стоячей волны
Измерение коэффициентастоячей волны (КСВ) в питающем фидере антенны П6-23А производится методомминимума – максимума, используя распределение напряженности поля визмерительной линии. Лабораторная установка для измерения КСВ приведена нарисунке 2.4.
Измерение КСВпроизводится при непосредственном подключении входа антенны к коаксиальной измерительнойлинии Р1-3. Измерение КСВ необходимо провести в 10 – 12 точках частотногодиапазона антенны. Результаты измерений внести в таблицу.
/>
Рисунок6 –Блок-схема установки для измерения КСВ
Таблица 4 – ИзмерениеКСВf, 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 3,5 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 модулькоэффициента отражения
Коэффициент отражения вфидерной линии вычисляется по формуле
/> (2.5)
Построить зависимостьмодуля коэффициента отражения от частоты.
/>
Рисунок 8– График зависимости модуля коэффициента отражения от частоты
ВЫВОД
В ходе выполненияданной контрольной работы мы провели измерения диаграммы направленности,поляризационной диаграммы рупорной антенны и коэффициента стоячей волны(коэффициента отражения) в фидерной линии.
В результате сравненияэкспериментальных данных с расчетными данными мы убедились в том, что онисовпадают с учетом погрешностей, допущенных в ходе сделанных нами измерений (аименно на термисторном мосту).
Списоклитературы
1 В.Л. Гончаров,А.Л. Патлах, А.Р. Склюев, А.Х. Хорош. Малошумящие однозеркальные параболическиеантенны, Алматы 1998;
2 Д.И.Вознесенский. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенныхрешеток. 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.: Радиои связь, 1989;
5 В.Ф.Хмель, А.Ф. Чаплин, И.И. Шумлянский. Антенны и устройства СВЧ. — Киев.: Вищашкола, 1990;
6 МарковГ.Т. Сазанов Д.М. «Антенны», М: Энергия, 1975;
7 Айзенберг Г.З. «Антенны ультракоротких волн», М:Связьиздат, 1957;
Размещено на www.