Рисунок 3.3 зависимость ширины диаграммы направленности от различных длин волн
Для получения результатов используется пакет современных прикладных программ Matlab 6.5. Преобразование Фурье реализуется с использованием встроенной функции fft, которая по входному вектору выдает оценку спектра с заданной дискретностью.
ВЫВОДЫ
Алгоритм расчета направленных свойств антенны адаптивного излучателя зондирующего сигнала приведен на рисунке 3.1. В соответствии с заданием на работу рассматривается сферическая антенна диаметром 60 см. с акустическим динамиком установленным в её центре. При этом в раскрыве антенны можно принять амплитудное распределение поля как спадающее к краям (по функции cos). Длина волны излучателя составляет 6 см.
Алгоритм предполагает ввод данных, формирование вектора АФР, выполнение операции преобразования Фурье, перекомпоновку данных, нормировку результата к максимальному значению, оценку ширины диаграммы направленности, вывод полученных результатов и графиков.
Рассчитанная диаграмма направленности адаптивного излучателя зондирующего сигнала в условиях задания на квалификационную работу показано на рисунке 3.2.
Зависимость ширины диаграммы направленности от длины волны излучаемого сигнала приведены на рисунке 3.3. Эти результаты позволяют оценить возможности по адаптации излучателя зондирующего сигнала на базе рассматриваемой антенны к условиям внешней среды. Под которыми понимается наличие внешних шумов на соответствующих частотах, различную величину гидрометеоров и геометрические размеры метеообразований (изменение частоты зондирующего сигнала или ширины диаграммы направленности)
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ И ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ЕЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ СОДАРА
4.1 Исследование диаграммы направленности облучателя антенной системы содара
В качестве излучателя антенной системы содара планируется использование акустического динамика.
Задача состояла в определении диаграммы направленности динамика на частотах 5 кГц и 8 КГц.
В связи с отсутствием безэховой камеры в условиях аудитории использовался поглотитель, которым огораживалось место проведения эксперимента.
В проведении эксперимента задействованы следующие устройства:
передатчик – акустический динамик;
генератор гармонических колебаний;
приёмник – акустический микрофон;
осциллограф;
экран;
акустический поглотитель.
Выходной сигнал генератора гармонических колебаний поступал на вход динамика, который устанавливался под различными углами к экрану. Экран размещался на расстоянии 5 длин волн от приемника и двух длин волн от динамика. Микрофон устанавливался напротив края экрана. Акустический сигнал излучался динамиком и облучал под заданным углом экран, переотражался от края экрана в направлении микрофона. Уровень принятого сигнала микрофоном соответствовал величине сигнала которым облучался край экрана. Такая конструкция экспериментальной установки позволяло исключить прямое попадание мешающих сигналов в микрофон. Уровень принятого сигнала микрофоном контролировался с помощью осциллографа.
Выходной сигнал генератора имел амплитуду 0,3В.
Показания с осциллографа снимались через каждые 10 градусов поворота динамика относительно нормали к экрану.
Результаты измерений приведены в таблице № 4.1.1, а схема экспериментальной установки на рисунке 4.1.
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.
Рисунок 4.1 – Измерение диаграммы направленности динамика
Таблица 4.1.1 – Экспериментальные данные оценки направленных свойств акустического динамика
| U мв f=8 кГц | 2 | 1 | 1,2 | 1,6 | 1,2 | 1,4 | 1,2 | 0,8 | 1 | 0,9 |
| Напр нормир к велич 2,2 f=5 кГц | 1 | 0,41 | 0,77 | 0,54 | 0,5 | 0,73 | 0,27 | 0,19 | 0,14 | 0,12 |
| Угол | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
На рисунке 4.2 приведены график зависимости амплитуды сигнала на выходе микрофона от угла поворота динамика относительно нормали к экрану в диапазоне от 0 до 90°.
Полученные результаты показывают ширина ДН динамика равна по уровню 0,7 соответствует примерно ± 50°. Такой динамик при установке в центр сферической зеркальной антенны будет облучать зеркало антенны не равномерно. При этом в апертуре антенны сформируется АФР близкое к «спадающему к краям». Как показано в предыдущем разделе такое АФР обеспечит ширину диаграммы направленности порядка 11°, что является необходимым для построения содара [6].
Вывод: рассмотренный динамик может быть использован в качестве передающего облучателя в адаптивном излучателе зондирующего сигнала.
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.
Рисунок 4.2 – Диаграмма направленности динамика
4.2 Исследование амплитудно частотной характеристики приемо-передающей системы содара
Задача состояла в определении амплитудных и фазовых искажений при передаче сигнала из передающего излучателя (динамика) в приемный излучатель (микрофон) в диапазоне частот от 2 до 10 кГц. место проведения эксперимента огораживалось поглотительным материалом для снижения уровня принимаемых помеховых сигналов.
В проведении эксперимента задействованы следующие устройства:
передатчик – акустический динамик;
генератор гармонических колебаний;
приёмник – акустический микрофон;
осциллограф;
акустический поглотитель.
Структура экспериментальной установки показана на рисунке 4.3.
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.
Рисунок 4.3 – Структура экспериментальной установки для оценки АЧХ приемо-передающей системы содара
Выходной сигнал генератора гармонических колебаний поступал на вход динамика, который устанавливался на расстоянии 100 см от микрофона. Принятый сигнал микрофоном поступал на двухлучевой осциллограф, где по амплитуде и фазе принятого сигнала (относительно сигнала генератора) определялись частотные свойства приемо-передающей системы содара. Измерение амплитуды и фазы проводилось на частотах генератора от 2 до 10 кГц. На выходе генератора формировался сигнал напряжением 300мВ.
Полученные экспериментальные данные приведены в табл. 4.2.1, 4.2.2 и на графиках рис. 4.4 и 4.5.
Таблица 4.2.1 – АЧХ динамика
| f КГц | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| U мв | 0.5 | 2.5 | 0.5 | 0.7 | 1.5 | 2 | 0.7 | 0.5 | 0.4 |
Таблица 4.2.2 – ФЧХ динамика
| f кГц | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| U мв ген | 2,5 | 2 | 1 | 1 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0 |
| U мв мф | 3 | 2 | 1,5 | 0,8 | 0,8 | 0,7 | 0,7 | 0,5 | 0,4 |
| сдвиг | 0 | П | П | 0 | П | п/2 | 0 | П | 0 |
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.
Рисунок 4.4 – Результаты оценки АЧХ приемо-передающей системы
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.
Рисунок 4.5 – Зависимость изменения амплитуды выходного сигнала генератора от частоты формируемого сигнала
Вывод: АЧХ имеет два максимума на частотах 3 и 7 кГц, при которых наблюдается наибольшее значение уровня принятого сигнала, это является следствии равенства длины волны формируемого сигнала к величине кратной половине длины волны.
4.3 Оценка уровня сигнала проходящего через защитный экран
Задача состояла в определении уровня сигнала прошедшего через защитный экран без поглотителя и с поглотителем в диапазоне частот от 2 до 10 кГц. Место проведения эксперимента огораживалось поглотительным материалом для снижения уровня принимаемых помеховых сигналов.
В проведении эксперимента задействованы следующие устройства:
передатчик – акустический динамик;
генератор гармонических колебаний;
приёмник – акустический микрофон;
осциллограф;
экран;
акустический поглотитель.
Структура экспериментальной установки показана на рис. 4.6 и 4.7. На выходе генератора формировался сигнал напряжением 300мВ. Расстояние между динамиком и микрофоном составляло 60см.
При получении экспериментальных данных между динамиком и микрофоном устанавливался экран (четырёх слойная фанера). Во второй части эксперимента к экрану добавлялся поглотитель.
Таблица 4.3.1 – Измеренные значения уровня сигналов прошедших через экран без поглотителя
| f кГц | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| U мв | 5 | 70 | 9 | 18 | 18 | 15 | 5 | 4 | 4 |
Таблица 4.3.2 – Измеренные значения уровня сигналов прошедших через экран с поглотителем
| f кГц | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| U мв | 9 | 25 | 3 | 2,7 | 6 | 5 | 3 | 3 | 2,6 |
Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.