Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства
Понятия коэффициента усиления и направленного действия антенны. Электрические характеристики вибраторов. Рупоры с круговой поляризацией поля. Конструкция и принцип действия зеркальной параболической антенны. Теневой эффект и методы его устранения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.05.2014 |
| Размер файла | 3,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Амплитуды и фазы волн, соответствующих пространственным гармоникам (Jp0, Fn), зависят от геометрических параметров спирали D, S и длины волны ( = с/f ; f = ?/2?).
Решение задачи об определении поля излучения спирали методами электродинамики показывает, что каждая пространственная гармоника в отдельности не удовлетворяет граничным условиям на поверхности, определенной границами антенны (см. рис. 5.3). Это означает, что отдельная пространственная гармоника не может описывать поле излучения. Оно определяется всей бесконечной суперпозицией пространственных гармоник.
На практике наблюдается явление, называемое пространственным резонансом. При определенных условиях одна из пространственных гармоник в бесконечной сумме оказывается преобладающей и практически полностью определяет структуру поля излучения спиральной антенны. Говорят, что для этой гармоники выполнены условия резонанса.
Условия резонанса той или иной гармоники определяются геометрическими размерами спирали и длиной волны. С физической точки зрения условия резонанса можно пояснить следующим образом. Обычно угол подъема витка спирали ? не превышает 20 градусов. Поэтому приближенно можно считать, что каждый виток спирали мало отличается от окружности. При выполнении приближенного равенства
, (5.11)
вдоль витка укладывается целое количество длин волн тока. Распределение тока вдоль витка при этом практически совпадает с распределением тока пространственной гармоники с номером m. Именно она и резонирует в этом случае.
Легко понять, что условие (5.11) соответствует тому, что распределение тока во всех витках спирали одинаково и меняется во времени синфазно. За счет излучения все витки оказываются связанными между собой и для волны тока, вследствие этого, наблюдается сильная дисперсия. Скорость ее распространения оказывается зависящей от частоты ?. Волновое число резонирующей гармоники, а следовательно, и длина волны, определяющая ее пространственный период, сложным образом зависят от частоты. Это приводит к тому, что условие резонанса (5.11) сохраняется в широком диапазоне частот.
При возникновении пространственного резонанса поле излучения антенны практически полностью определено распределением тока соответствующей гармоники. Следовательно, при изменении частоты волны тока происходит качественное изменение диаграммы направленности спиральной антенны.
Строгий электродинамический анализ показывает, что каждая из пространственных гармоник может резонировать в определенном частотном интервале.
Так, простейшая волна, которой соответствует индекс n = 0 сумме (5.8), существует тогда, когда длина витка L меньше и исчезает, когда нарушается неравенство
. (5.12)
Физическая картина формирования излучения, соответствующая волне Т0 поясняется рис. 5.4. На нем показана развертка витка спирали с распределением тока вдоль него (рис 5.4, а, б).
В силу выполнения неравенства (5.12), распределение тока вдоль витка близко к равномерному - в каждый фиксированный момент времени t ток I во всех точках витка (z) одинаков. Графики на рис. 5.4, а, б соответствуют двум разным моментам времени t1 и t2, которые разнесены на величину Т/2 (Т - временной период Т = с/f). Рядом показана проекция витка на плоскость, на которой выделены два элементарных участка с током ?I1(t1, 2) и ?I2(t1, 2), расположенные в его противоположных точках. Элементы 1 и 2 представляют собой два противофазных облучателя, поля излучения которых складываются в направлении, перпендикулярном к оси спирали, и компенсируются в продольном (вдоль спирали). В результате реализуется режим "бокового" излучения. Качественная диаграмма направленности приведена на рис. 5.4, в. На практике такой режим обычно не используется.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Волна тока, для которой индекс n = 1 сумме (5.8), соответствует условию, когда вдоль витка укладывается один пространственный период . На рис. 5.5, а, б показаны развертки одного витка спирали с распределением тока вдоль него и соответствующие проекции этого витка на плоскость (без учета шага S). Как правило, в спирали реализуются режим бегущей волны для тока в спирали. Распределения на рис. 5.5, а, б соответствуют двум различным моментам времени, отличающимся на четверть временного периода (Т/4).
На проекциях витка выделены два элементарных участка с током ?I1(t1, 2) и ?I2(t1, 2), расположенные в его противоположных точках. В отличие от предыдущего случая (рис. 5.4) токи на этих участках направлены одинаково. Соответствующие им поля в этом случае уже складываются в направлении оси спирали и компенсируются в направлении, перпендикулярном оси. Соответствующая диаграмма направленности изображена на рис. 5.5, в. Такой режим работы спиральной антенны получил название «осевой». Условия существования данного режима определяются неравенством
. (5.13)
С течением времени, за счет существования бегущей волны тока в спирали, происходит перемещение выделенных элементов тока. За промежуток времени, равный Т/4, осуществляется их поворот вокруг оси спирали на угол 90 градусов (рис. 5.5, а, б). На этот же угол поворачивается и вектор напряженности электрического поля, показанный на рисунках.
В общем случае спиральная антенна в этом режиме формирует электромагнитное поле с эллиптической поляризацией. При выполнении определенных ниже условий, поляризация излученной волны, становится круговой.
Размещено на http://www.allbest.ru/
На рис. 5.6, а показаны развертки одного витка спирали с распределением тока вдоль него и соответствующие проекции этого витка на плоскость (без учета шага S) для случая пространственного резонанса гармоники с индексом n = 2 в сумме (5.8).
Размещено на http://www.allbest.ru/
На рис. 5.6, б качественно показана диаграмма направленности, соответствующая этому режиму работы антенны. Видно, что максимумы диаграммы направленности смещены относительно оси антенны. Следует помнить, что диаграмма направленности антенны представляет собой трехмерную фигуру. На рис. 5.6, б приведена проекция ее на плоскость. Пространственная диаграмма образуется вращением этой проекции вокруг оси. Легко понять, что образующаяся при этом фигура напоминает конус. В связи с этим рассматриваемый режим работы антенны получил название «осевого излучения». Как и режим бокового излучения, он редко используется на практике.
Условия существования данного режима определяются неравенством
. (5.14)
При анализе процесса формирования поля излучения спиральной антенны использовалась цилиндрическая система координат. В теории антенн для описания диаграмм направленности антенн используется сферическая система. Ориентация осей сферической системы координат выбирается с учетом особенностей анализируемой антенны.
На рис. 5.7 показана сферическая система, используемая для описания поля излучения спиральной антенны. Для определения направлений отсчета угловых координат ?, ? на рис. 5.7 приведена декартова система (x, y, z), ось z которой совпадает по направлению с осью спиральной антенны и осью z цилиндрической системы, приведенной на рис. 5.3.
Рис. 5.7 поясняет определение сферических координат (?, ?, r) точки Р. На рисунке также показаны единичные орты ?0, ?0, r0, на которые проектируются вектора электромагнитного поля волны, излученной спиральной антенной.
В выбранной сферической системе координат поле излучения в дальней (волновой) зоне имеет в общем случае четыре составляющих поля
,
. (5.15)
Можно показать, что все составляющие в дальней зоне находятся в фазе. Кроме того, пары составляющих Е?, Н? и Е?, Н? зависят от угловых координат ?, ?, одинаковым образом. Эта зависимость может быть определена следующим образом
; . (5.16)
; . (5.17)
Размещено на http://www.allbest.ru/
При экспериментальном измерении диаграммы направленности сигнал, получаемый на приемной стороне, определяется длиной и ориентацией векторов напряженности электрического и магнитного полей относительно приемной антенны. Как правило, для исследования характеристик направленности на приемном и передающем конце радиолинии используются однотипные антенны. В этом случае сигнал на приемном конце линии будет зависеть от модуля вектора напряженности электрического или магнитного поля. Эти величины, как следует из выражений (5.16), (5.17), зависят от угловых координат одинаково. Легко понять, что в этом случае ненормированная диаграмма направленности будет определяться следующим образом
. (5.18)
Все преимущества спиральной антенны реализуются в режиме осевого излучения. Строгий анализ показывает, что ширина диапазона частот, в котором сохраняется этот режим, зависит от геометрических размеров спирали. Оптимальное значение угла подъема витка спирали ? (см. рис. 5.2) составляет значение ? = 16. Из неравенства (5.13) можно определить либо значение D по заданным значениям максимальной и минимальной длин волн диапазона работы антенны, либо границы этого диапазона по известному значению диаметра спирали.
Характеристики спиральной антенны могут быть оптимизированы по различным критериям. Так, если ставится требование обеспечения круговой поляризации излучения антенны, то это приводит к следующему соотношению между ее геометрическими размерами
. (5.19)
Теория антенн бегущей волны определяет условия, при которых реализуется максимальный коэффициент направленного действия антенны. Для этого необходимо, чтобы сдвиг фаз между первым и последним элементами антенны составлял ? радиан. В рассматриваемом случае роль элементов антенны бегущей волны выполняют витки спирали. Для получения максимального значения коэффициента направленного действия необходимо подобрать размеры антенны в соответствии с условием
. (5.20)
Коэффициент k, входящий в формулы (5.19), (5.20) зависит от частоты. Эта зависимость обусловлена сильной дисперсией, проявляющейся в области пространственного резонанса гармоники с n =1. Именно она и формирует поле излучения антенны в данном случае. Благодаря наличию дисперсии соотношения (5.19), (5.20) выполняются для широкого диапазона частот. В расчетах принимают значение k = (0,7 1). При этом обеспечивается выполнение условий (5.19), (5.20) в диапазоне
. (5.21)
где 0 - средняя длина волны диапазона.
Это обстоятельство делает спиральную антенну широкополосной, что и определяет широкий диапазон её практического использования.
Число витков спирали влияет на ширину диаграммы направленности. С увеличением N диаграмма становится более узкой. Следует отметить, что число витков N обычно не выбирается менее 4, так как в противном случае не вся энергия излучается и от конца спирали отражается волна тока, что и нарушает режим бегущей волны. Как следствие - нарушается симметрия диаграммы направленности.
Симметрия диаграммы направленности обеспечивается также экраном (см. рис. 5.1), диаметр которого выбирается порядка DЭ = 0.
На характеристики спиральной антенны оказывает заметное влияние и материал, из которого выполнена сама спираль. Для нее обычно выбирается материал с высокой проводимостью, поперечное сечение которого представляет собой окружность или прямоугольник. Характерный размер поперечного сечения проводника спирали составляет 0,1D.
Используются и более сложные конструкции спиральной антенны. Для сокращения ее габаритов применяют в качестве проводника спирали гребенчатую или спиральную же линию. Она сама представляет собой замедляющую систему. Этим можно заметно уменьшить диаметр спиральной антенны.
Применяются и многозаходные спиральные антенны, состоящие из нескольких спиралей, вложенных друг в друга. Это дает возможность увеличения коэффициента направленного действия антенны и позволяет управлять поляризацией излученной волны.
Благодаря наличию сильной дисперсии резонирующей пространственной гармоники, она хорошо согласуется с питающей линией. Ее входное сопротивление мало изменяется в рабочем диапазоне частот. Активная составляющая входного сопротивления спиральной антенны в режиме осевого излучения имеет величину порядка 100 Ом, а реактивность по абсолютной величине не превышает 50 Ом.
5.1.2 Согласование антенны с питающей линией
Любая антенна выполняет следующие функции. Во-первых, она формирует поле излучения в заданном направлении (при работе на передачу) или возбуждает волну в фидере за счет приема излучения с заданного направления (при работе на прием). Это ее свойство описывается диаграммой направленности.
Кроме этого антенна выполняет функции трансформатора сопротивлений, согласуя волновые сопротивления питающего ее фидера и свободного пространства, в котором происходит распространение излученной ею волны.
С точки зрения теории волноводов, работа антенны на передачу может быть пояснена с помощью эквивалентной схемы, приведенной на рис. 5.8.
Соединительный фидер на этой схеме представлен эквивалентной длинной линией. Антенна - ее входным сопротивлением ZВХ, величина которого определяется с учетом свободного пространства, окружающего антенну. Волна от генератора распространятся в сторону антенны (пад.). От ее входного сопротивления она частично отражается (отр.) и излучается в окружающее антенну пространство (пр.). В промежутке между генератором и антенной существуют две волны, бегущие навстречу друг другу.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В случае идеального согласования антенны с питающим фидером отраженная волна отсутствует. Обычно реализовать такой режим работы антенны на практике не удается. Он носит название режима бегущей волны.
Для того чтобы оценить степень согласования антенны с питающим фидером, необходимо проанализировать распределение поля в питающем фидере. Это можно выполнить с помощью измерительной линии. Она представляет собой отрезок питающего фидера, в котором прорезана щель в продольном направлении. В эту щель помещен тонкий проводник, ориентированный таким образом, что силовые линии электрического поля волны, распространяющейся в фидере, параллельны ему. В результате в этом проводнике возникает ток проводимости, наведенный полем фидера.
Этот ток детектируется с помощью встроенного диода и измеряется с помощью измерительного прибора. Конструкция измерительной линии позволяет перемещать ее вдоль фидера и исследовать тем самым распределение поля вдоль него.
Следует иметь в виду следующее. Ток, наведенный в проводнике измерительной линии, пропорционален амплитудному значению проекции на него вектора напряженности электрического поля фидера. При детектировании этого тока используется начальный участок вольт-амперной характеристики диода. Из-за его квадратичного характера выпрямленный ток будет уже пропорционален второй степени амплитудного значения проекции вектора напряженности электрического поля. Именно эта величина и определяется с помощью измерительного прибора.
Если антенна идеально согласована с питающим фидером (отсутствует отраженная от антенны волна), зависимость показаний измерительного прибора от координаты z, направленной вдоль фидера, соответствует прямой линии, изображенной на рис. 5.8 пунктиром.
На практике идеальное согласование не реализуется и измерение распределения поля вдоль питающего фидера имеет форму, соответствующую сплошной линии на графике 5.8. Такой режим работы линии передачи принято называть смешанным. Наличие на ней максимумов и минимумов связано с появлением отраженной волны. Принято оценивать степень согласования антенны и питающей линии с помощью коэффициента стоячей (КСВ) или бегущей (КБВ) волн.
Определить эти коэффициенты можно по экспериментально измеренному распределению поля вдоль оси фидера. Значение КСВ вычисляется по формуле
. (5.22)
Извлечение квадратного корня связано с квадратичной формой вольт-амперной характеристики диода. Значение КБВ определяется выражением
. (5.23)
Значения КБВ и КСВ позволяют определить коэффициент отражения R от антенны по формуле
. (5.24)
На рис. 5.8 приведено распределение поля вдоль оси фидера, соответствующее режиму стоячей волны. Этот режим реализуется при полном отражении падающей волны от нагрузки. При этом амплитуды падающей и отраженной волн одинаковы. Зависимость показаний измерительного прибора q от продольной координаты z соответствует штрих-пунктирной кривой на рис. 5.8.
Ясно, что режим стоячей волны не приемлем для использования в практически используемой линии передачи. В этом случае мощность источника поля не передается в нагрузку. Используется он для измерений длины волны в линии передачи. С помощью измерительной линии достаточно точно можно определить расстояние между двумя соседними нулевыми значениями в распределении поля (z1 и z2 на рис. 5.8). Длина волны в волноводе (анализируемой линии передачи) определяется следующим образом
. (5.25)
По экспериментально измеренной длине волны в волноводе легко вычислить длину волны в свободном пространстве. Для этого используется следующее соотношение
. (5.26)
где ?КР - критическая длина волны, распространяющейся в волноводе собственной волны.
В коаксиальном волноводе, используемом в качестве питающего фидера спиральной антенны, распространяется основная волна класса Т, для которой ?КР = ?. Поэтому ? = ?В.
При соединении передающей антенны с передатчиком или приемной с приемником возникает необходимость учета потерь в соединительной линии (антенном фидере). Количественно эти потери определяются амплитудным коэффициентом затухания ? (1/м). Мощность Р электромагнитной волны, распространяющейся в антенном фидере, изменяется в соответствии с выражением
. (5.27)
где z - координата, измеряемая вдоль оси фидера;
P0 - мощность на входе фидера.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Коэффициент «2» в показателе экспоненты учитывает квадратичную связь амплитуды и мощности.
Экспериментально оценить коэффициент затухания ? можно, в частности, с помощью измерительной линии. На рис. 5.9 приведена схема, позволяющая измерить ? путем оценки КБВ или КСВ в линии, нагрузкой которой является короткозамкнутый коаксиальный кабель длиной L.
Электромагнитная волна от генератора по соединительному кабелю поступает на вход измерительной линии. С приемлемой точностью при расчетах можно считать, что потери в ней пренебрежимо малы.
Пройдя измерительную линию волна с амплитудой U0 поступает на вход кабеля. Распространяясь по нему в прямом направлении она доходит до места короткого замыкания на конце коаксиала. Амплитуда волны при этом уменьшается и становится равной . Здесь она полностью отражается и распространяется в обратном направлении. На противоположном относительно генератора входе измерительной линии ее амплитуда имеет значение .
Это эквивалентно тому, что измерительная линия подключена к эквивалентной нагрузке, создающей амплитудный коэффициент отражения R
. (5.28)
Таким образом, по определенному с помощью измерительной линии КСВ можно определить коэффициент затухания кабеля
. (5.29)
5.2 Описание лабораторной установки
Функциональная схема лабораторной установки показана на рис. 5.10. Она включает в себя две антенны - передающую и приемную, которые образуют радиолинию. Антенны обеспечивают работу в диапазоне 2,5 - 4 ГГц.
Передающая (1) и приемная (2) антенны идентичны по конструкции и представляют собой спирали, отличающиеся числом витков. Передающая антенна имеет 10 витков, приемная - 5. Подробно конструкция антенн рассмотрена ниже.
Обе антенны крепятся к диэлектрическим штангам (3). На рис. 5.10 показан узел (4) крепления приемной антенны, позволяющий менять ее наклон в вертикальной плоскости. Подробно конструкция узла крепления рассмотрена ниже.
Нижний конец штанг (3) фиксируется в поворотных устройствах (5).
Питание передающей антенны осуществляется от генератора (6) типа Г4-80. Антенна соединяется с выходом генератора ВЧ кабелем (7).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Приемная антенна с помощью ВЧ кабеля (8) соединяется с детекторной секцией (9).
Сигнал, продетектированный секцией, поступает на вход регистратора (10). Выход синхронизирующего сигнала регистратора соединяется со входом синхронизации генератора (6).
Последние два соединения выполняются с помощью соединительных шнуров (11) с разъемами СР-50.
В состав макета входит измерительная линия (12) типа Р1-27 для исследования степени согласования спиральной антенны с питающей линией и измерения коэффициента затухания питающего кабеля.
Для проведения измерений имеются кабель (13), идентичный питающему фидеру (7), и короткозамыкатель (14).
На рис. 5.11 приведен эскиз спиральной антенны. Спираль (1) выполнена из медного проводника круглого сечения (диаметр 4 мм), навитого на полый диэлектрический опорный цилиндр (2). В него вставлена диэлектрическая фторопластовая втулка (3).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Через отверстие в боковой поверхности этой втулки проходит металлический цилиндр (4), верхнее основание которого имеет омический контакт со спиралью (1).
В основании втулки (3) имеется отверстие с резьбой, по которой в нее ввернуто заполнение коаксиальной линии (5). Вдоль оси заполнения проходит центральный проводник (6) коаксиальной линии. Он ввернут по резьбе в металлический цилиндр (4).
Заполнение (5) помещено в основание (7), внутренняя поверхность которого образует оболочку коаксиальной линии. На основание по резьбе ввернут переходник (8), с помощью которого осуществляется соединение с разъемом ВЧ кабеля.
На противоположном конце основания закреплена фигурная шайба (9), которая фиксирует положение заполнения в основании.
Внутренние диаметры основания и внешние - заполнения подобраны таким образом, чтобы соответствующие им отрезки коаксиальной линии имели волновые сопротивления 50 Ом и 82 Ом. Отрезок коаксиала с большим диаметром и, соответственно, с большим значением волнового сопротивления выполняет роль четвертьволнового трансформатора сопротивлений. Он служит для согласования входного сопротивления спиральной антенны с волновым сопротивлением кабеля питания.
На внешней поверхности основания (7) имеется резьба, по которой на него наворачивается гайка (10). С ее помощью спиральная антенна крепится к экрану (11), который располагается между гайкой (10) и шайбой (9).
Крепление передающей антенны к штанге производится с помощью кронштейна, эскиз которого приведен на рис. 5.12.
Он состоит из двух П-образных скоб (1, 2), вложенных друг в друга. Внутренняя скоба жестко укреплена на контррефлекторе (3), а внешняя с помощью фигурной планки (4) - с диэлектрической штангой (5). Симметричный вибратор крепится к контррефлектору в его центральной области. На рис. 5.12 он не показан.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Скобы связаны между собой фигурными болтами (6) через отверстия в их боковых стенках. Верхнее отверстие во внешней скобе выполнено в виде дуги окружности. Это позволяет изменять угол наклона передающей антенны в вертикальной плоскости. Для этого следует ослабить фигурные болты (6) и повернуть антенну на требуемый угол. Затем болты необходимо зафиксировать.
Описание работы с поворотным устройством (5) и регистратором (10) приведено в прил. 1.
На рис. 5.13 приведен эскиз детекторной секции, которая служит для регистрации принимаемого антенной сигнала. Ее основой является латунный корпус (1), внутренность которого образует оболочку коаксиальной линии. Центральный проводник (2) фиксируется фторопластовым заполнением (3).
В корпус (1) ввернут цилиндр (4), являющийся основанием детекторной секции. Внутрь цилиндра (4) помещен изолирующий диэлектрический стакан (5), который фиксирует положение держателя детекторного диода (6). Диод (7) помещен в держатель (6), который представляет собой полый металлический цилиндр. Диаметр нижнего отверстия в основании цилиндра держателя (6) соответствует диаметру керамической части детекторного диода и меньше, чем диаметр положительного вывода. Детекторный диод (7) фиксируется в держателе винтом (8), который ввернут в него по резьбе на внутренней поверхности.
На верхнюю часть внешней поверхности основания (4) по резьбе навернут металлический держатель (9) блочной части разъема СР-50 (10). Корпус его соединен с держателем, а контакт для центрального проводника коаксиала с помощью металлического штыря (11) - с винтом (8). Таким образом, фиксируется положение детекторного диода и обеспечивается омический контакт между его положительным выводом и центральным проводником разъема (10).
Отрицательный вывод детекторного диода вставлен в отверстие в боковой поверхности центрального проводника (2), чем обеспечивается омический контакт между этими элементами. В боковой поверхности фторопластового заполнения (3) имеется отверстие, совпадающее по размеру с диаметром керамической части детекторного диода.
При соединении с помощью соединительного кабеля 11 (см. рис. 5.10) блочной части разъема СР-50 со входом регистратора, через его входное сопротивление протекает выпрямленный детектором ток.
Воздушный зазор между основанием детекторной секции (4) и винтом (8) образует конструктивную емкость, через которую замыкается СВЧ составляющая тока детектора. Для исключения короткого замыкания между положительным выводом диода и корпусом основания проложена фторопластовая пленка толщиной 0,1 мм. На рис. 5.13 она не показана.
Для настройки детекторной секции на заданную частоту служит короткозамыкатель (12). Он обеспечивает режим стоячей волны в коаксиальной линии. При его продольном смещении происходит перемещение узлов и пучностей относительно детекторного диода. Детекторная секция считается настроенной тогда, когда диод помещен в пучность электрического поля.
Для измерения уровня мощности электромагнитной волны, поступающей на приемную антенну, служит регистратор (10) на рис. 5.10. Входным сигналом для него является ток детекторного диода, который расположен в детекторной секции. Значение этого тока пропорционально мощности электромагнитной волны, поступающей на приемную антенну.
Лицевая панель регистратора и его описание приведены в прил. 1.
Ток детекторного диода поступает на регистратор по соединительному кабелю, который подключается к блочному разъему СР-50 с надписью «вход». Второй блочный разъем СР-50 с надписью «Синх.» служит для подключения модулирующего сигнала к генератору СВЧ. В качестве такого сигнала используется прямоугольный меандр с частотой 7 кГц.
Включение регистратора производится тумблером «Сеть» на лицевой панели. При включении загорается подсветка тумблера.
5.3 Порядок проведения работы
Внимательно изучите правила безопасности труда при работе с приборами СВЧ диапазона и ознакомьтесь с особенностями работы в лаборатории.
5.3.1. Предварительные расчеты
5.3.1.1. Определите угол подъема витка спирали.
Как видно на рис. 5.2,
. (5.29)
5.3.1.2. Вычислите значение частоты f0, которая соответствует началу режима осевого излучения
, (5.30)
. (5.31)
5.3.1.3. Вычислите значение частоты f1, которая соответствует началу режима конического излучения
, (5.32)
. (5.33)
5.3.1.4. Полагая, что k = 0,8 из формул (5.20), (5.21) определите значение и f, для которых выполняются условия получения максимального КНД и круговой поляризации.
5.3.2. Измерение коэффициента затухания коаксиального кабеля, степени согласования, вычисление входного сопротивления
антенны
5.3.2.1. Соберите схему для измерения коэффициента затухания коаксиальной линии (КЛ), нагрузкой которой является короткозамыкатель. Схема измерений приведена на рис. 5.14.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для этого выполните следующие операции.
1) Установите органы управления на лицевой панели генератора СВЧ Г4-80 в исходное состояние:
кнопочные переключатели выбора режима работы, расположенные в левом нижнем углу лицевой панели отжаты (при этом на выход генератора не поступает СВЧ мощность);
к разъему «Выход II» подключить СВЧ кабель 7 (см. рис. 5.10);
ручка аттенюатора «Регулировка мощности» находится в крайнем левом положении против часовой стрелки;
ручка «Регулировка частоты» - в произвольном положении;
тумблер «СЕТЬ» включен.
Остальные органы управления предварительно установлены в рабочее положение. Менять их положение в процессе выполнения лабораторной работы запрещено.
2) Подключите ВЧ кабель между выходом генератора и входом измерительной линии.
3) Подключите исследуемый ВЧ кабель на выход измерительной линии.
4) Подключите короткозамыкатель на второй конец исследуемого ВЧ кабеля.
5) Нажмите кнопку «П, внешняя модуляция» кнопочного переключателя выбора режима работы, расположенного в левом нижнем углу лицевой панели генератора. При этом на выход генератора поступает СВЧ мощность, уровень которой регулируется ручкой аттенюатора «Регулировка мощности».
Размещено на http://www.allbest.ru/
5.3.2.2. Установите значение частоты f f0 (по указанию преподавателя). Установка осуществляется с помощью ручки «Установка частоты» на лицевой панели генератора. Значение частоты определяется по механической шкале на лицевой панели.
5.3.2.3. Поворачивая ручку «Регулировка мощности» по часовой стрелке, подайте СВЧ мощность на вход измерительной линии. Наличие СВЧ мощности во внешней цепи генератора определяется по отклонению стрелки индикатора в правом верхнем углу его лицевой панели. Следует помнить, что максимальная мощность на выход генератора поступает при установке ручки «Регулировка мощности» приблизительно в среднее положение. Если вывернуть ее по часовой стрелке до упора, мощность на выход генератора не поступает. Установите максимальную мощность на выходе генератора, используя индикатор.
5.3.2.4. Настройте измерительную линию. Органы ее настройки показаны на рис. 5.15. Главной ее часть является отрезок коаксиального волновода (1) с продольной щелью. Вдоль этой щели перемещается настраиваемая детекторная секция (2).
Ее перемещение осуществляется с помощью вращения ручки (3).
В щель погружен тонкий металлический штырь, вдоль которого протекает ток, наведенный электрическим полем волны, распространяющемся в коаксиальном волноводе измерительной линии. Глубина погружения штыря регулируется фигурной гайкой (5). В лабораторном макете глубина погружения штыря подобрана оптимальным образом. Запрещается во время проведения измерений менять положение фигурной гайки (5).
Штырь является продолжением центрального проводника коаксиального перестраиваемого резонатора. Перестройка этого резонатора осуществляется вращением ручек (4). Резонатор в процессе измерений должен быть настроен на частоту генератора СВЧ.
В пучности электрического поля резонатора помещен кристаллический детекторный диод. Ток, выпрямленный кристаллическим диодом, по электрическому кабелю подается на вход регистратора.
Для настройки измерительной линии выполнить следующие операции.
1) Вращая ручки (4), добейтесь появления показаний на измерительном приборе. Настройте резонатор измерительной линии по максимальным показаниям измерительного прибора регистратора.
2) Перемещая детекторную секцию вдоль измерительной линии с помощью ручки (3), добейтесь максимальных показаний измерительного прибора. Эта регулировка позволяет поместить штырь детекторной секции в пучность электрического поля коаксиального волновода измерительной линии. На практике в линии связи всегда реализуется смешанный режим и показания измерительного прибора зависят от положения детекторной секции.
3)Повторяя описанные выше регулировки, добейтесь максимальных показаний измерительного прибора. После этого линия считается настроенной.
Размещено на http://www.allbest.ru/
5.3.2.5. Измерьте распределение поля вдоль оси коаксиального волновода, нагруженного на отрезок короткозамкнутого исследуемого коаксиального кабеля. Для этого надо выполнить следующие операции.
Перемещая детекторную секцию вдоль линии, отмечать показания измерительного прибора q1 в относительных единицах и соответствующие им положения детекторной секции z. Координата z определяется по шкале измерительной линии. Результаты измерений занесите в табл. 5.1. При измерениях обязательно зафиксировать координаты точек z, соответствующих максимальным (q1max) и минимальным (q1min) показаниям измерительного прибора (zmax, zmin).
Таблица 5.1 Распределение поля вдоль оси коаксиального волновода,
нагруженного на короткое замыкание
|
q1, от.ед. |
… |
qmax |
… |
qmin |
… |
… |
|
|
z, мм |
… |
zmax |
… |
zmin |
… |
… |
5.3.2.6. Соберите схему для измерения коэффициента бегущей волны в коаксиальной линии, нагрузкой которой является спиральная антенна (рис. 5.16). Для этого выполните следующие операции.
1) Отожмите кнопку «П, внешняя модуляция» кнопочного переключателя выбора режима работы, расположенного в левом нижнем угле лицевой панели генератора. При этом на выход генератора мощность СВЧ не поступает.
2) Отсоедините короткозамыкатель от исследуемого кабеля и соедините его со входом спиральной антенны (рис. 5.16).
3) Нажмите кнопку «П, внешняя модуляция» кнопочного переключателя выбора режима работы, расположенного в левом нижнем углу лицевой панели генератора. При этом на выход генератора поступает СВЧ мощность, уровень которой регулируется ручкой аттенюатора «Регулировка мощности».
4) При необходимости отрегулируйте уровень выходной мощности генератора и произведите подстройку резонатора измерительной линии.
5.3.2.7. Измерьте распределение поля вдоль оси коаксиального волновода, нагруженного на входное сопротивление спиральной антенны, и определите величину КСВ. Для этого выполните следующие операции.
Перемещая детекторную секцию вдоль линии, запишите показания измерительного прибора q2 в относительных единицах и соответствующие им положения детекторной секции z. Координата z определяется по шкале измерительной линии. Данные измерений занесите в табл. 5.2. При измерениях обязательно зафиксируйте координаты точек z, соответствующих максимальным (q2max) и минимальным (q2min) показаниям измерительного прибора (zmax, zmin).
Таблица 5.2 Распределение поля вдоль оси коаксиального волновода, нагруженного на входное сопротивление спиральной антенны
|
q2, от. ед. |
… |
qmax |
… |
qmin |
… |
… |
|
|
z, мм |
… |
zmax |
… |
zmin |
… |
… |
5.3.2.8. Соберите схему для измерения распределения поля вдоль оси коаксиального волновода в режиме короткого замыкания (рис. 5.17). Для этого выполните следующие операции.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1) Отожмите кнопку «П, внешняя модуляция» кнопочного переключателя выбора режима работы, расположенного в левом нижнем углу лицевой панели генератора. При этом на выход генератора мощность СВЧ не поступает.
2) Отсоедините исследуемый кабель от выхода измерительной линии и установите на выход измерительной линии короткозамыкатель.
3) Нажмите кнопку «П, внешняя модуляция» кнопочного переключателя выбора режима работы, расположенного в левом нижнем угле лицевой панели генератора. При этом на выход генератора поступает СВЧ мощность, уровень которой регулируется ручкой аттенюатора «Регулировка мощности».
4) При необходимости отрегулируйте уровень выходной мощности генератора и произведите подстройку резонатора измерительной линии.
5.3.2.9. Измерьте распределение поля вдоль оси коаксиального волновода в режиме короткого замыкания. Для этого выполните следующие операции.
Перемещая детекторную секцию вдоль линии, запишите показания измерительного прибора q3 в относительных единицах и соответствующие им положения детекторной секции z. Данные измерений занесите в табл. 5.3. При измерениях обязательно зафиксировать координаты точек zi (i = 1, 2, 3…), соответствующих минимальным (q3min) показаниям измерительного прибора.
Таблица 5.3 Распределение поля вдоль оси коаксиального волновода
в режиме короткого замыкания
|
q3, от.ед. |
… |
q3min |
… |
q3min |
… |
… |
|
|
z, мм |
… |
z1 |
… |
z2 |
… |
… |
5.3.2.10. Проведите обработку экспериментальных данных. Для этого выполните следующие операции.
1) По данным табл. 5.1 - 5.3 постройте зависимости q1(z), q2(z), q3(z) распределения поля вдоль оси волновода для случаев, когда нагрузкой его являются короткозамкнутый отрезок исследуемого кабеля, входное сопротивление спиральной антенны и короткозамыкатель. Примерный вид таких распределений показан на рис. 5.18.
2) Определите значения q1min , q1max по построенному распределению поля вдоль оси коаксиального волновода, нагруженного на отрезок короткозамкнутого исследуемого коаксиального кабеля.
3) В измеренном распределении может оказаться несколько точек, соответствующих минимальным и максимальным значениям показания измерительного прибора. Вычислите средние значения (q1max)ср и (q1min)ср. По этим значениям найдите значение КСВ
. (5.34)
4) По измеренному значению КСВ вычислите коэффициент затухания коаксиального кабеля по формуле (5.29).
5) Занесите вычисленное значение коэффициента затухания в табл. 5.4.
Таблица 5.4 Обработка экспериментальных данных
|
f, ГГц |
||
|
?, 1/м |
||
|
(КСВ)л |
||
|
КСВ |
||
|
L1, м |
||
|
, м |
||
|
L1/? |
||
|
RВХ, Ом |
||
|
ХВХ, Ом |
6) Определите значения q2min, q2max по построенному распределению поля вдоль оси коаксиального волновода, нагруженного на входное сопротивление спиральной антенны.
7) В измеренном распределении может оказаться несколько точек, соответствующих минимальным и максимальным значениям показания измерительного прибора. Вычислите средние значения (q2max)ср и (q2min)ср. По этим значениям вычислить значение (КСВ)л
.
Вычисленное значение (КСВ)л соответствует наложению падающей и отраженной от входа спирали волн. В дальнейших вычислениях необходимо учесть, что амплитуда отраженной от спирали волны испытывает затухание в коаксиальном кабеле за счет распространения от измерительной линии до входного разъема антенны и обратно. Реальное значение КСВ, которое создает спиральная антенна, следует вычислить по формуле
. (5.35)
Занесите вычисленные значения КСВ и (КСВ)л в табл. 5.4.
8) По построенным графикам определите величины L1, L2 которые в литературе принято называть «сдвиг минимума». На рис. 5.18 отмечено направление распространения волны по коаксиальному волноводу измерительной линии. Величина L1 соответствует сдвигу минимума (расстоянию между точками минимума в распределениях поля вдоль линии с нагрузкой и в режиме короткого замыкания) в сторону генератора. Величина L2 соответствует сдвигу минимума в сторону нагрузки. Занесите значение L1 (или L2) в табл. 5.4.
9) Определите значения z1, z2, соответствующие двум соседним минимумам, по построенному распределению поля вдоль оси коаксиального волновода в режиме короткого замыкания.
10) По отмеченным значениям zi вычислите длину волны в волноводе по формуле
. (5.36)
В измеренном распределении может оказаться несколько точек, соответствующих минимальным значениям показания измерительного прибора. Это позволяет вычислить длину волны в волноводе несколькими способами. Вычислите среднее значение длины волны в волноводе и занесите значение в табл. 5.4.
11) Вычислите относительный сдвиг минимума L1/? и занесите его в табл. 5.4.
12) Величина КСВ и относительный сдвиг минимума L1/ и позволяют определить значение входного сопротивления спиральной антенны с помощью диаграммы Вольперта-Смитта. Методика определения входного сопротивления с помощью диаграммы Вольперта-Смитта описана во многих учебниках.
13) Повторите измерение коэффициента затухания кабеля и входного сопротивления спиральной антенны для других точек частотного диапазона. Значения частот определяются преподавателем. В диапазон частот, на которых проводятся измерения, обязательно должны быть включены точки, соответствующие режиму конического излучения.
5.3.3. Экспериментальное исследование характеристик направленности спиральной антенны
5.3.3.1. Порядок предварительной юстировки исследуемых антенн.
После установки антенн на штативы следует произвести их юстировку. Результатом ее является ориентация максимумов диаграмм направленности приемной и передающей антенн друг на друга, установка отсчета “0,00 ” на шкалах поворотного устройства и совмещение фазового центра исследуемой антенны с вертикальной осью вращения.
1) Установите органы управления на лицевой панели генератора СВЧ Г4-80 в исходное состояние:
кнопочные переключатели выбора режима работы, расположенные в левом нижнем угле лицевой панели, отжаты (при этом на выход генератора не поступает СВЧ мощность);
ручка аттенюатора «Регулировка мощности» находится в крайнем левом положении против часовой стрелки;
ручка «Регулировка частоты» - в произвольном положении;
тумблер «СЕТЬ» включен.
2) Ослабьте фиксирующие винты (16) опоры (12) (рис. 14) и, перемещая приемную и передающую антенны на штанге (5) по горизонтальным направляющим (14), совместить ее фазовый центр с вертикальной осью вращения. После этого завернуть фиксирующие винты.
3) Ослабьте фиксирующие винты (17) крепления узла опоры (12) со штангой и антенной. Ослабьте фиксирующие винты (6) колец (5). После этого:
удерживая узел опоры, повернуть фланец (3) в положение, соответствующее отсчету угла 00;
установить микрометрические винты (8) в положение, соответствующее 0,00;
затянуть фиксирующие винты (6) колец (5);
установить вручную, вращая фланцы (3), связанные с приемной и передающей антеннами, в положение, соответствующее их ориентации главными максимумами друг на друга (приближенно).
4) Проверьте наличие соединений между элементами схемы макета в соответствии с рис. 5.11:
кабельный разъем передающей спиральной антенны с выходом генератора;
кабельный разъем приемной спиральной антенны с детекторной секцией;
выход детекторной секции со входом блока «Регистратор»;
выход синхросигнала блока «Регистратор» со входом синхронизации генератора.
5) Установите кнопочный переключатель пределов чувствительности блока «Регистратор» в положение 200 мВ, включите тумблер «СЕТЬ» на его лицевой панели.
6) Включите генератор. Для этого нажмите кнопку «П, внешняя модуляция» кнопочного переключателя выбора режима работы, расположенного в левом нижнем угле лицевой панели генератора. При этом на выход генератора поступает СВЧ мощность, уровень которой регулируется ручкой аттенюатора «Регулировка мощности».
7) Увеличивая выходную мощность генератора, вращая ручки регулировки выходной мощности по часовой стрелке и при необходимости изменяя чувствительность усилителя, добейтесь появления заметных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
8) Ослабьте фиксирующий винт короткозамыкателя (12) детекторной секции (рис. П.1.1) и, перемещая его в продольном направлении, добиться максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
9) Вращая в небольших пределах фланец (3), связанный с передающей антенной, добейтесь максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
10) Вращая в небольших пределах фланец (3), связанный с приемной антенной, добейтесь максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
11) Добейтесь методом последовательных приближений максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор», повторяя при необходимости действия, предусмотренные пунктами 7 и 8. После этого затяните фиксирующие винты (17) крепления узла опоры (12) со штангами и антеннами.
12) Ослабьте фиксирующие винты (6) колец (5) передающей антенны. После этого ее поворот осуществляется совместно с фланцем (3).
13) Поверните передающую антенну вручную в положение, соответствующее первому минимуму диаграммы направленности. Значение принимаемой мощности должно при этом надежно измеряться при максимальной чувствительности усилителя. При необходимости измените уровень выходной мощности генератора. Этим устанавливается мощность, излучаемая передающей антенной. В последующих измерениях параметров данной антенны изменять ее нельзя. При регулировке следует стремиться к установлению минимального уровня излучаемой мощности, при котором обеспечивается удобство измерений.
5.3.3.2. Измерение диаграмм направленности спиральных антенн
1) Проведите предварительную юстировку спиральных антенн.
2) Снимите характеристики направленности спиральных антенн с числом витков N = 5 (приемная) и N = 10 (передающая) от угла ?
(рис. 5.4). Для этого выполнить следующие операции.
3) Зафиксируйте винты (6) поворотного устройства (рис. 5.11) приемной и передающей антенн. При этом исключается возможность их поворота в вертикальной плоскости.
4) Вращая приемную антенну вокруг продольной оси, снимите зависимость показаний q цифрового индикатора блока «Регистратор» от угла поворота антенны. Вращение антенны производите против часовой стрелки. Значение угла ? отмечайте по шкале, нанесенной на кольцо в основании спирали. Данные измерений занести в табл. 5.5. Угол изменяйте в пределах (0 - 360). Шаг изменения угла задается преподавателем.
5) Повторите измерения для передающей антенны с числом витков N =10.
Таблица 5.5 Диаграмма направленности спиральной антенны в азимутальной плоскости. Зависимость от угла ? сферической системы координат N =
|
?, град. |
||
|
q |
||
|
qн = q/qmax |
6). Поверните вокруг продольной оси (в азимутальной плоскости) приемную и передающую антенны в положение, соответствующее максимальным показаниям q цифрового индикатора блока «Регистратор».
7) Снимите диаграмму направленности приемной и передающей спиральной антенны в горизонтальной плоскости (от угла ? на рис. 5.4).
а) Запишите показания измерительного прибора регистратора qmax, соответствующие нулевому значению угла поворота антенны. В результате проведенной предварительной юстировки оно соответствует главному максимуму диаграммы направленности исследуемой антенны. Показания прибора прямо пропорциональны мощности, которая поступает с выхода приемной антенны.
б) Ослабьте фиксирующие винты (6) колец (5) исследуемой антенны. Поворачивайте вручную антенну с помощью поворотного устройства по часовой стрелке до тех пор, пока показания измерительного прибора не уменьшатся в два раза.
в) Запишите значение угла поворота антенны. Этот угол определяет ширину диаграммы направленности исследуемой антенны ?0,5.
г) Поверните антенну в положение, соответствующее нулевому отсчету угла (максимальные показания измерительного прибора регистратора).
д) Измерьте ненормированную диаграмму направленности исследуемой антенны. Для этого снимите зависимость показаний измерительного прибора q от угла поворота антенны ?. Угол изменяйте с постоянным шагом, выбрав его так, чтобы в пределах ширины диаграммы направленности уложилось не менее 5 отсчетных точек. Измерения проводить, меняя угол от 0 до 180 градусов и вращая антенну по часовой стрелке. Результаты измерений занесите в табл. 5.6.
е) Запишите показания прибора qmin, соответствующие повороту антенны на 180 градусов. Вычислите коэффициент защитного действия КЗД по формуле КЗД = qmах/qmin.
ж) Повторите измерения ненормированной диаграммы направленности антенны в соответствии с пунктом д), вращая ее против часовой стрелки. Такому повороту соответствует отрицательное значение угла поворота.
Таблица 5.6 Диаграмма направленности спиральной антенны в горизонтальной плоскости. Зависимость от угла ? сферической системы координат. N =
|
?, град. |
0 |
?1 |
0 |
-?1 |
|||
|
q |
qmах |
||||||
|
qн = q/qmax |
з) Верните исследуемую антенну в положение, соответствующее нулевому отсчету угла поворота антенны в горизонтальной плоскости. При этом наблюдаются максимальные показания измерительного прибора q.
и) Затяните фиксирующие винты (6) колец (5) поворотного устройства исследуемой антенны.
к) Повторите измерения для второй антенны.
5.3.3.3. Снимите серию диаграмм направленности спиральных антенн на частотах диапазона осевого излучения и одну диаграмму направленности для диапазона конического излучения. При определении частот пользоваться результатами предварительного расчета и указаниями преподавателя. После изменения частоты генератора необходимо производить настройку детекторной секции. Для этого выполнить пункт предварительной юстировки антенн.
После проведения всех измерений произвести нормировку диаграмм направленности. Для этого определите нормированное значение мощности на выходе исследуемой антенны qn по формуле qn = q/qmах.
Постройте нормированные диаграммы направленности.
5.4. Содержание отчета
Отчет должен содержать титульный лист, на котором указываются название лабораторной работы, фамилии авторов, а также фамилия и должность преподавателя.
После титульного листа следуют основные теоретические положения, использующиеся в данной работе, методика измерений тех или иных параметров.
В экспериментальной части приводятся блок-схема измерений, результаты измерений в виде заполненных таблиц, пример расчета по используемым формулам, строятся необходимые графики.
Каждое выполненное задание с результатами обработки экспериментальных данных заканчивается выводами.
Небрежно оформленные отчеты к защите не допускаются.
Защита работы включает в себя обсуждение полученных результатов, проверку усвоения студентом методики измерений и ответы на контрольные вопросы и задания.
Контрольные вопросы и задания
1. Нарисуйте конструкцию спиральной антенны, перечислите основные составные части и опишите принцип действия.
2. Нарисуйте блок-схему измерений диаграммы направленности спиральной антенны и расскажите о методике измерений. Приведите график диаграммы направленности в прямоугольной системе координат. Расскажите, какие параметры антенны определяются через полученную диаграмму направленности.
3. Дайте понятие режима осевого излучения работы спиральной антенны. Нарисуйте форму диаграммы направленности. Каковы условия существования данного режима?
4. Какие способы используются для уменьшения габаритов спиральной антенны при сохранении рабочей частоты?
5. Расскажите о согласовании спиральной антенны с питающей линией. Каким параметром характеризуется согласование? Как экспериментально измерить этот параметр? Приведите блок-схему измерений и назовите основные этапы проведения измерений.
6. Опишите лабораторную установку. Приведите функциональную схему и расскажите, какие характеристики антенны с ее помощью можно измерить.
7. Расскажите о методике измерения коэффициента затухания коаксиального кабеля, степени согласования и вычислении входного сопротивления антенны.
8. Опишите устройство измерительной линии. Какие параметры антенны можно измерить с помощью измерительной линии? Расскажите о методике измерения.
9. Нарисуйте эскиз детекторной секции и опишите его конструкцию. Какие измерительные приборы можно использовать для регистрации уровня сигнала на приемной антенне, если на передающую антенну подается: а) амплитудно-модулированный сигнал; б) ВЧ сигнал без модуляции?
10. Какие измерительные приборы используются для измерения коэффициента отражения исследуемой антенны на выбранной частоте? Приведите блок-схему измерений и расскажите о методике измерения.
11. Какие измерительные приборы используются для измерения коэффициента отражения исследуемой антенны в широкой полосе частот? Приведите блок-схему измерений и расскажите о методике измерения.
12. Определите основные размеры спиральной антенны, если известны: средняя длина волны и коэффициент направленного действия (табл. 5.7).
Таблица 5.7
|
Вариант |
1 ... |
Подобные документы
Требования, предъявляемые к спутниковым антеннам. Общие сведения и принцип действия зеркальной антенны. Расчет пирамидального облучателя и диаграммы направленности. Определение коэффициента направленного действия. Геометрические размеры зеркала.
курсовая работа [102,3 K], добавлен 15.05.2014Общая характеристика зеркальной антенны, ее назначение и применение. Расчет зеркальной параболической антенны сантиметрового диапазона с облучателем в виде пирамидального рупора. Определение коэффициента усиления с учетом неточности изготовления зеркала.
курсовая работа [579,3 K], добавлен 18.01.2014Антенны в современной радиоэлектронике. Электрические параметры антенн. Общие сведения и принцип действия зеркальной антенны. Геометрические характеристики параболоидного зеркала. Методика моделирования ближнего поля. Конструирование зеркальных систем.
реферат [706,1 K], добавлен 28.01.2009Основные геометрические свойства параболоида вращения. Эффективность параболической антенны. Расчет диаграмм направленности с учетом тени, создаваемой облучателем. Расчет себестоимости зеркальной антенны. Электромагнитное и ионизирующее излучения.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 09.10.2014Описание принципов работы зеркальной антенны. Составление электрической схемы, проектирование излучателя. Расчет параметров зеркала и вращающегося сочленения. Вычисление коэффициента полезного действия. Диапазонные свойства электрической прочности.
курсовая работа [275,5 K], добавлен 19.01.2016Общая характеристика, принцип работы и схематическое изображение логопериодической антенны. Геометрический расчет коэффициента направленного действия и рабочего интервала частот антенны. Проектирование конструкции антенны с помощью программы MMANA.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.10.2011Определение протяженности линии связи, азимута и угла места установки антенны. Параболические, рупорно-параболические и спиральные антенны. Определение требуемых коэффициентов усиления и направленного действия. Выбор типа фидера и расчет его КПД.
курсовая работа [406,2 K], добавлен 27.10.2011Разработка зеркальной антенны - параболоида вращения, работающей в дециметровом диапазоне: расчет основных параметров, диаграммы направленности и сравнение с реальной ДН. Выполнение эскиза антенны, включающего все коммутационные узлы и возможный крепеж.
реферат [59,7 K], добавлен 03.12.2010Антенны как устройства, предназначенные для излучения и приема радиоволн, принцип их действия, внутреннее устройство и элементы. Проектирование двухэлементной антенны с двумя вертикальными активными полуволновыми вибраторами для заданной частоты.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 26.12.2013Определение шумовой температуры фидерного тракта. Угол раскрыва и фокусное расстояние зеркальной антенны. Диаграммы направленности облучателя, распределение поля в апертуре зеркала. Сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков.
курсовая работа [572,6 K], добавлен 13.02.2011Описание характеристик антенны, предназначенной для радиолокационного обнаружения. Выбор формы и расчет амплитудного распределения поля раскрыва зеркала. Определение параметров облучателя и фидерного тракта. Конструкция антенны и согласующего устройства.
курсовая работа [514,1 K], добавлен 23.12.2012Выбор функции амплитудного распределения поля в раскрыве зеркала. Расчёт размеров раскрыва, ДН и размеров облучателя. Расчёт реального распределения поля и ДН зеркала. Выбор фидерного тракта. Коэффициент направленного действия зеркальной антенны.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 05.12.2013Расчет КПД фидера. Выбор типа и схемы питания приемной антенны, определение ее геометрических размеров и коэффициента усиления. Расчет диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях, коэффициента ее направленного действия.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.10.2011Выбор типа и геометрических размеров линзы. Расчет диаграммы направленности в плоскостях E и H, коэффициента направленного действия, коэффициента усиления антенны. Выбор типа фидера, расчет затухания и его КПД. Построение эскиза рассчитанных конструкций.
курсовая работа [206,9 K], добавлен 15.12.2011Построение нормированной диаграммы направленности антенны в полярной системе координат. Последовательность решения с применением пакета программ Mathcad 14. Предельное расстояние, на котором земная станция будет принимать сигналы космического аппарата.
курсовая работа [900,8 K], добавлен 16.10.2014Назначение антенно-фидерного устройства. Основные параметры антенн. Диапазон радиоволн, используемый в системах радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи информации свободное распространение радиоволн.
контрольная работа [911,7 K], добавлен 13.06.2013Характеристики и параметры спиральных антенн, их геометрические размеры. Диаграмма направленности и коэффициент направленного действия. Зависимость усиления и ширины диаграммы направленности спиральной антенны от количества витков, согласование с фидером.
курсовая работа [1019,4 K], добавлен 06.09.2014Теоретические сведения об антенне. Аналитический расчет синтезируемой антенны. Расчет согласующего устройства. Количество вибраторов в этаже антенны. Длина короткозамкнутых шлейфов, компенсирующих реактивную составляющую входных сопротивлений вибраторов.
курсовая работа [752,1 K], добавлен 10.01.2016Расчет размеров и параметров рупорной антенны. Линия передачи - фидерный тракт антенны. Вычисление КПД антенно-фидерного тракта и мощности передатчика. Эксплуатация антенно-фидерного устройства. Определение типа волновода исходя из размеров сечения.
практическая работа [150,7 K], добавлен 05.12.2010Конструкция антенны и схема питания. Расчет диаграммы направленности и коэффициента усиления антенны. Расчет дальности приема на всех каналах. Определение входного сопротивления и коэффициента стоячей волны. Расчет низкочастотного фильтра прототипа.
курсовая работа [644,3 K], добавлен 06.01.2012
