Исследование рупорных антенн (стр. 1 из 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);
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. 2.3.3Таблица 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).