| 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. 2.3.3
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;
|