Исследование рупорных антенн

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 а_р, b_р — размеры раскрыва рупора (а_р=340 мм, b_р=255 мм);

и^H, и^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 л — длина волны, л = 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 и₀₁ 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

Рисунок 3 — ДН в горизонтальной плоскости

Таблица 2 — Измерение ДН в вертикальной плоскости

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

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

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).

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;