Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Контрольная работа: Исследование рупорных антенн

Размещено на http://

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


Исследование рупорных антенн (2.1)


– в плоскости Е


Исследование рупорных антенн (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

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

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


Исследование рупорных антенн, (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 Исследование рупорных антенн


Рабочее задание


1 Собрать лабораторную установку (Рисунок 2). Измерить диаграмму направленности антенны П6-23А.


Исследование рупорных антеннИсследование рупорных антенн

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


Исследование рупорных антенн, (2.4)

(Исследование рупорных антенн измеряются в радианах) и сравнить его с коэффициентом, полученным в п. 2.3.3

Таблица 1 – Измерение ДН в горизонтальной плоскости

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

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

Исследование рупорных антенн

Рисунок 3 – ДН в горизонтальной плоскости


Таблица 2 – Измерение ДН в вертикальной плоскости

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

20 0 0
10 0,015 0,441176
0 0,034 1
-10 0,0125 0,367647
-20 0 0

Исследование рупорных антенн

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:


Исследование рупорных антенн


Снять поляризационную диаграмму антенны. Нормированную поляризационную диаграмму построить в декартовой системе координат.


Таблица 3 – Измерение поляризационной диаграммы

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

Исследование рупорных антенн

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

Исследование рупорных антенн


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.


Исследование рупорных антенн


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

Исследование рупорных антенн

Рисунок 7 – График зависимости КСВ от частоты


2.4.4 Определить модуль коэффициента отражения

Коэффициент отражения в фидерной линии вычисляется по формуле


Исследование рупорных антенн (2.5)

Построить зависимость модуля коэффициента отражения от частоты.


Исследование рупорных антенн

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


В.Л. Гончаров, А.Л. Патлах, А.Р. Склюев, А.Х. Хорош. Малошумящие однозеркальные параболические антенны, Алматы 1998;

Д.И. Вознесенский. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. М: Советское радио, 1994;

Д.М. Сазонов. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988

Г.М. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства.- М.: Радио и связь, 1989;

В.Ф. Хмель, А.Ф. Чаплин, И.И. Шумлянский. Антенны и устройства СВЧ. - Киев.: Вища школа, 1990;

Марков Г.Т. Сазанов Д.М. «Антенны», М: Энергия, 1975;

Айзенберг Г.З. «Антенны ультракоротких волн», М: Связьиздат, 1957;

Размещено на http://

Рефетека ру refoteka@gmail.com