Контрольная работа: 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	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	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	0,01	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		3,5	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 модуль коэффициента отражения

Коэффициент отражения в фидерной линии вычисляется по формуле

(2.5)

Построить зависимость модуля коэффициента отражения от частоты.

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;

Размещено на http://www.