пояснювальна записка випускної кваліфікаційної роботи бакалавра: 53 c., рис. 33, табл. 12, джерел 9 (стр. 6 из 7)

Рисунок 4.16 – Зависимость амплитуды поля в ближней зоне антенны на уровнях 1-4

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Рисунок 4.17 – Результаты расчета диаграммы направленности адаптивного излучателя зондирующего сигнала по данным амплитудного распределения уровня 1

Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Рисунок 4.18 – Фотография лабораторной установки во время проведения измерений

4.6 Измерение амплитуды поля в ближней зоне антенны и на разных уровнях высоты

Целью данного исследования являлось определить фазу сигнала в раскрыве антенны.

Принципом исследования заключался в том, что были взяты 11 точек в раскрыве антенны на разных уровнях (высоте) и в каждой из них было измерена фазовое распределение приемника.

Для осуществления данного эксперимента использовался генератор частоты работающий на постоянной частоте в 5 КГц , выходным напряжением генератора 1В. К генератору подключался динамик, который находится в сферической антенне излученный сигнал динамика попадает в приемное устройство находящиеся на разных уровнях (высоте) после чего мы получаем разное сдвиг фазы в разных точках

Ниже приведены схемы и фотографии установки для измерения амплитуды сигнала в раскрыве антенны и на других уровнях

Таблица 4.6.1 – Измерение фазы сигнала в раскрыве антенны на разных уровнях

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Ур 1	0	п/2	п/2	П	п/2	П	П	П	П	П	п/2
Ур 2	0	п/2	0	П	0	п/2	п/2	0	п/2	0	0
Ур 3	П	П	П	П	П	0	0	0	П	П	П
Ур 4	0	0	0	0	П	П	П	П	П	0	0

4.7 Измерение параметров главного лепестка диаграммы направленности в дальней зоне антенны

Цель эксперимента была измерять диаграмму направленности антенны в дальней зоне на расстоянии 140 см.

На расстоянии в 140 см был расположен приемник и на частоте в 5 КГц подавался звуковой сигнал. Приемник принимал сигналы в разных 23 точках. Ниже приведена схема установки и полученные результаты

Рисунок 4.19 – Измерение фазового сдвига в раскрыве антенны и на разных уровнях

Таблица 4.7.1 – Диаграмма направленности антенны

Точка	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
U	15	22	15	20	25	21	38	41	48	60	61
Точка	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
U	60	62	40	33	20	16	14	15	14	15	20	12

Рисунок 4.20 – Измерение диаграммы направленности в дальней зоне

Рисунок 4.21 – Распределение амплитуды поля на высоте 1,4 м над апертурой антенны

Результаты приведенные на рис. 4.21 показывают, что средняя ширина диаграммы направленности составляет примерно 11,8 градусов. Эта величина с высокой степенью точности совпадает с результатами моделирования раздела 3 и подпункта 4.5.

ВЫВОДЫ

Рассмотренный динамик может быть использован в качестве передающего облучателя в адаптивном излучателе зондирующего сигнала.

Полученная 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.

Введение в конструкцию содара защитных экранов покрытых звуко поглощающими материалами с двух сторон позволит существенно снизить уровень принимаемых помеховых сигналов, что обеспечит стабильную работу содара.

Введение в конструкцию особенностей обеспечивающих максимальные величины углов отражения обеспечит стабильную работу содара с высоким отношением сигнал/шум.

Результаты расчета диаграммы направленности адаптивного излучателя зондирующего сигнала показанные на рис.4.17 получены по данным амплитудного распределения уровня 1. Сплошная кривая соответствует экспериментальным данным, а штрихпунктирная – полученным в результате расчетов в разделе 3. Результаты показанные на рисунке подтверждают теоретические расчеты экспериментальными данными, что в свою очередь говорит о высокой организации эксперимента и высокой достоверности полученных результатов

Измеренные параметров главного лепестка диаграммы направленности в дальней зоне антенны адаптивного излучателя зондирующих сигналов позволяют оценить ширину лепестка, которая составляет 11,8 градусов. Эти данные хорошо соответствуют расчетам раздела 3 и результатам полунатурного эксперимента подпункта 4.5.

ВИВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

В работе проведена оценка характеристик направленности антенной системы и защитных свойств элементов конструкции адаптивного излучателя зондирующего сигнала содара.

Содары являются перспективными устройствами для обеспечения потребителей оперативной информацией о состоянии нижних слоев атмосферы. Являясь акустическими системами содары, используются для дистанционного измерения структуры вертикальной турбулентности и профиля ветра в нижних слоях атмосферы

Требуемая ширина главного лепестка содара оценивается величиной не более 5…10°. У известных содаров ширина ДН составляет 20…30°, а диапазон дальностей действия при зондировании АПС на рабочих частотах содаров 1…5 кГц составляет 30...10⁴ длин волн.

В антенной системе при построении однолучевого содара целесообразно использовать зеркальную антенну сферической формы.

Для расчета поля создаваемого зеркальной антенной в любой точке пространства, определяемого суперпозицией её элементарных излучателей, целесообразно использовать множитель системы. Множитель системы описывается интерференционную картину элементарных излучателей (излучателе Гюгенса) составляющих антенну.

Множитель системы и АФР связаны между собою преобразованием Фурье. То есть множитель системы представляет собою угловой спектр амплитудно-фазового распределения. Поэтому при исследовании влияния АФР на характер множителя системы весьма полезно использовать известные из теории преобразования Фурье общие положения о связи характера функции и ее спектра.

К основным закономерностям формирования сигнала в системах волнового зондирования относятся следующие: формирование поля зондирующих волн, временная зависимость, и возможность посылок сигнала, параметры которого согласуются в соответствии с ожидаемыми свойствами объекта. Эти черты наиболее общие для всех волновых дистанционных методов, основанных на использовании волн любой природы.

Для расчета направленных свойств антенны адаптивного излучателя зондирующего сигнала разработан алгоритм, который 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.

В условиях задания на квалификационную работу получена диаграмма направленности разрабатываемого содара, содержащего сферическую антенну 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 волн излучателя составляет 6 см.

С использованием разработанного алгоритма получена зависимость ширины диаграммы направленности от длины волны излучаемого сигнала. При этом наглядно подтверждается факт увеличения ширины диаграммы направленности с увеличением длины волны зондирующего сигнала.

Полученные результаты позволяют оценить возможности по адаптации излучателя зондирующего сигнала на базе рассматриваемой антенны к условиям внешней среды. Под условиями внешней среды которыми, понимается наличие внешних шумов на соответствующих частотах, различную величину гидрометеоров и геометрические размеры метеообразований (изменение частоты зондирующего сигнала или ширины диаграммы направленности)

Выбранный динамик целесообразно использовать в качестве передающего облучателя в адаптивном излучателе зондирующего сигнала. При этом динамик обеспечит формирование АФР в раскрыве антенны спадающее к краям, что приведет к формированию диаграммы направленности требуемой ширины.

АЧХ приемо-передающей системы имеет два максимума на частотах 3 и 7 кГц, обусловленных резонансными частотами выбранного динамика. При этом АЧХ динамика достаточно широка для обеспечения задач адаптации излучателя зондирующего сигнала путем изменения длины волны излучаемого сигнала.

Введение в конструкцию содара защитных экранов покрытых звуко поглощающими материалами с двух сторон позволит существенно повысить отношение сигнал/шум путем снижения уровня принимаемых помехових колебаний.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шифрин. Я. С. Антенны. – Харьков. ВИРТА. 1976. 408с

2. Алмазов В. Б. Основы теории радиолокации. – Харьков. ВИРТА. 1992. 204с