Исследование рупорных антенн

СОДЕРЖАНИЕ: РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Радиотехники Дисциплина: Антенно-фидерные устройства КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

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 ѓ = 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);

H , E – 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 – длина волны, = 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 01 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;

Скачать архив с текстом документа