- •Антенны и распространение радиоволн
- •1. Антенная система из активного и пассивного вибраторов
- •1.1. Введение, теоретические сведения
- •1.2. Экспериментальная установка
- •1.3. Лабораторный эксперимент
- •1.4. Контрольные вопросы
- •1.5. Содержание отчета
- •2. Исследование спиральной антенны
- •2.1. Введение. Теоретические сведения
- •2.2. Экспериментальная установка
- •2.3. Проведение измерений
- •2.4. Контрольные вопросы
- •2.5. Содержание отчета
- •3. Измерение коэффициента усиления рупорной антенны
- •3.1. Теоретические сведения
- •3.2. Методика измерения коэффициента усиления антенны
- •3.3. Лабораторный макет
- •3.4. Проведение измерений
- •3.5. Обработка результатов измерений
- •3.6. Контрольные вопросы
- •3.7. Содержание отчёта
- •4. Исследование зеркальной антенны
- •4.1. Введение. Принцип действия зеркальной антенны
- •4.2. Теоретические сведения
- •4.2. Экспериментальная установка
- •4.3. Эксперимент
- •4.4. Обработка результатов эксперимента.
- •4.5. Контрольные вопросы
- •4.6. Содержание отчета
- •5. Влияние проводящей поверхности на диаграммы направленности антенн
- •5.1. Идея метода зеркальных изображений
- •5.2. Применение метода зеркальных изображений к антеннам, размещенным над проводящей плоскостью
- •5.3. Обобщение на антенны с произвольно поляризованным излучением
- •5.4. Интерференция полей антенны и ее зеркального изображения
- •5.5. Частные случаи
- •5.6. Интерференционные множители
- •5.7. Экспериментальная установка
- •5.8. Проведение измерений
- •5.9. Обработка результатов и теоретические расчеты
- •5.10. Контрольные вопросы
- •5.11. Содержание отчета
- •6. Исследование многоэлементной антенной решетки «волновой канал»
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Математическое описание вибраторных антенных решеток
- •6.2.1. Система связанных интегральных уравнений для многоэлементной антенной решетки вк
- •6.2.2. Решение системы связанных иу
- •6.2.3. Метод наведенных эдс
- •6.3. Описание лабораторного макета
- •6.4. Задание и указания к выполнению работы
- •6.4.1. Измерение ксв вк1 и вк2 в полосе частот 2…3 гГц
- •6.4.2. Экспериментальное исследование дн вк1 в е- и в н-плоскостях на заданных дискретных частотах из интервала 2.35…2.45 гГц
- •6.4.3. Расчет основных характеристик вк на основе электродинамического моделирования в специализированных пакетах
- •6.5. Требования к содержанию отчета
- •6.6. Контрольные вопросы
- •7. Исследование микрополосковой антенной решетки
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Математическое описание мпа
- •7.3. Лабораторный макет
- •7.4.4. Измерение отношения «вперед/назад»
- •7.4.5. Измерение дн по кросс поляризации (выполняется по указанию преподавателя)
- •7.4.6. Расчет характеристик мпар на основе моделирования в специализированном пакете
- •7.5. Требования к содержанию отчета
- •7.6. Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Антенны и распространение радиоволн
- •197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
6.4.1. Измерение ксв вк1 и вк2 в полосе частот 2…3 гГц
Настройка измерительных приборов. Для измерения частотной зависимости КСВ собирается схема (рис. 6.10). Следует включить используемую аппаратуру и установить основные органы управления приборов в следующее состояние:
На блоке ИП Я2Р-67:
а) ручка «пределы» – 0 дБ;
б) «отсчет» – устанавливается на КСВ, соответствующий бесконечности;
в) «метка» – в крайнее правое положение;
г) кнопка «полоса» – широкая.
На блоке ГКЧ:
а) кнопка М1– нажата;
б) ручка «уровень» – в крайнее правое положение;
в) АМ – внутр.;
г) режим перестройки – F1, F2;
д) время перестройки – 0.08 с.;
е) ген. СВЧ – включен.
Калибровка прибора Я2Р-67. Перед измерениями следует провести калибровку прибора, которая выполняется следующим образом: кабель, соединяющий НО2 и антенну, отсоединяется от антенны, таким образом на его конце реализуется режим холостого хода, ручка «отсчет» – устанавливается на КСВ, соответствующий бесконечности, ручкой «калибровка» добиваются совмещения кривой частотной характеристики с отсчетной линией.
Процедура измерения КСВ. Частотную зависимость КСВ измеряют, устанавливая метку на заданную частоту (по цифровому индикатору) из рабочего диапазона и совмещая отсчетную прямую с кривой частотной зависимости в точке положения метки. При этом положение ручки «калибровка» в процессе измерений не меняется. Показания о значении КСВ снимаются со шкалы индикаторного блока в той точке, где остановился визир.
На частотной зависимости КСВ студенты должны определить те интервалы частот, где имеет место удовлетворительное согласование (совсем не обязательно, что на этих частотах будет и остронаправленное излучение) по критерию КСВ меньше или равно 2.0.
Измерения КСВ необходимо выполнить для ВК двух типов.
6.4.2. Экспериментальное исследование дн вк1 в е- и в н-плоскостях на заданных дискретных частотах из интервала 2.35…2.45 гГц
Настройка измерительных приборов. Для измерения ДН собирается схема, представленная на рис. 6.11. На канал «отр.» индикаторного блока подключается кабель от измерительной антенны (П6-23). Исследуемая антенна поворачивается по азимуту в направлении максимального сигнала (что соответствует наиболее высокому уровню кривой на приборе).
Калибровка прибора при снятии ДН. При установке исследуемой антенны в направлении главного максимума поставить визир с помощью ручки «калибр.» в положение 0 дБ.
Процедура измерения ДН. Выставить требуемую частоту метки, вращая антенну в азимутальной плоскости с шагом 5, последовательно снимать показания по визиру, пользуясь ручками «отсчет» и переключателем «пределы». Выполнить аналогичное измерение для ВК 2.
Для одной из антенн необходимо измерить ДН в ортогональной плоскости, для этого поверните антенну вокруг траверсы на 90.
6.4.3. Расчет основных характеристик вк на основе электродинамического моделирования в специализированных пакетах
Данный пункт выполняется по указанию преподавателя с помощью вспомогательного файла, созданного в программе MMANA, ядро которой основано на решении системы ИУ. Вспомогательный файл и программаMMANAнаходятся на ПК, установленном в лаборатории АФУ (ауд. 2233), путь к вспомогательному файлу C:\stud\yagi\model\15elem_yagi.mma, к программе C:\stud\yagi\mmana\mmana.rar.
Далее приводятся рекомендации по анализу антенны в пакете MMANA.
1. На вкладке Geometryотредактировать файл с геометрией антенны, выданный преподавателем и привести его в соответствие с экспериментальным образцом (рис. 6.12). Размеры директоров приводятся в табл. 6.1, 6.2, а площади экранов составляют 110x110 мм2. Далее необходимо задать центральную частоту анализа (в выпадающем менюFreqввести 2400 МГц).
Рис. 6.12
Таблица 6.1
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
d, мм |
31,5 |
31 |
33 |
39,65 |
35,35 |
39 |
37,08 |
40,09 | |||||||
L,мм |
49 |
49,3 |
51,4 |
51,4 |
49,3 |
46,3 |
Таблица 6.2
N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
d, мм |
29 |
30,5 |
33 |
39,65 |
35,35 |
39 |
L, мм |
49 |
49.3 |
51,4 |
51,4 |
49,3 |
49.3 |
2. Перейти к вкладке View и визуально оценить правильность редактирования геометрии.
3. Перейти к вкладке Compute, запустить расчет модели. При нажатии на кнопкуPlotможно перейти в окно графических зависимостей, в нем задать диапазон анализа характеристик – 1000 МГц. КнопкаAll pointsвыводит зависимости на соответствующие вкладки:Z – действительная и мнимая составляющие входного импеданса антенны;SWR – КСВ (для правильного отображения которого необходимо выбрать пунктSWR-ONпо правому щелчку мыши);Gain/FB- коэффициент усиления и отношение вперед/назад. На вкладкуFar Fields выводятся ДН антенны.
В результате расчета должны быть получены и помещены в отчет следующие зависимости:
1) КСВ в полосе частот;
2) диаграмма направленности в основных плоскостях на трех частотах (2.2, 2.4, 2.6 ГГц);
3) частотная зависимость коэффициента усиления и отношения вперед/назад.
Анализ необходимо выполнить для двух антенн ВК (ВК1 и ВК2).