1.2. Экспериментальная установка

У

Рис. 1.5

становка состоит из исследуемой двухэлементной вибраторной антенны, один элемент которой (активный) питается от генератора (рабочая частота генератора указана на лабораторном стенде), внутренняя частота модуляции 1 кГц, а второй (пассивный) нагружен на перестраиваемую реактивную нагрузку (отрезок короткозамкнутой экранированной двухпроводной линии). Расстояние между пассивным и активным элементами можно регулировать, его следует установить по указанию преподавателя в интервале от 85 до 190 мм.

На некотором расстоянии от исследуемой антенны установлена приемная антенна, выполненная в виде вибратора со сплошным металлическим рефлектором. В свою очередь, приемная антенна нагружена на амплитудный детектор. Сигнал с выхода детектора подается на селективный низкочастотный измерительный усилитель В6-9, от него по кабелю сигнал передается на рабочее место и регистрируется милливольтметром. Ввиду квадратичности характеристики детектора, сигнал на выходе усилителя пропорционален квадрату диаграммы направленности , это следует учесть при обработке результатов эксперимента.

В качестве реактивной нагрузки пассивного вибратора в макете используется шлейф с подвижным короткозамыкателем, выполненный из экранированной двухпроводной линии (поперечное сечение линии приведено на рис. 1.5).Волновое сопротивление шлейфа рассчитывается по формуле[3]:

,

где r= 15 мм – расстояние между проводниками двухпроводной линии;= = 10 мм – диаметр внутренних проводников;= 36 мм – диаметр экрана.

Реактивное сопротивление нагрузки определяется известным выражением из теории длинных линий:_шш, где– волновое число;_ш– длина шлейфа.

Примечание: для определения истинной длины шлейфа к цифровым значениям на стойке лабораторной установки следует прибавлять величину 50 мм (указана на лабораторном стенде).

1.3. Лабораторный эксперимент

1. Установить расстояние между элементами системы по указанию преподавателя в интервале 85–190 мм (0.12–0.26).

2. Убедиться, что установлена частота генератора 417 МГц.

3. Определить экспериментально оптимальную длину шлейфа, соответствующую наилучшему отношению вперед / назад для режима «рефлектора» и (или) «директора» (по указанию преподавателя). Для этого необходимо установить активный элемент в направлении на приемную антенну и снять зависимость уровня сигнала от длины шлейфа реактивной нагрузки пассивного вибратора. Затем, развернув антенную установку в противоположном направлении (пассивным элементом в сторону приемной антенны), снять ту же зависимость. По двум этим зависимостям оперативно рассчитывается отношение вперед / назад , как функция длины шлейфа и находятся оптимальные длины шлейфа, соответствующие максимальному (больше единицы) и минимальному значениям параметраq.

4. Снять диаграммы направленности антенной системы в режимах директора и рефлектора, установив длины шлейфа, найденные из предыдущего эксперимента. Шаг измерения угла– 10º в пределах 0...360º.

1.4. Контрольные вопросы

1. Как объяснить физически преимущественное излучение системы из двух параллельных вибраторов при их настройке в режиме рефлектора или директора?

2. Прокомментируйте назначение всех элементов лабораторной установки.

3. Дайте определение директора и рефлектора.

4. Оцените коэффициент направленного действия (КНД) системы из двух вибраторов по сравнению с одиночным вибратором.

5. Нарисуйте на одном графике нормированную ДН одного вибратора и ДН системы в режиме директора и рефлектора.

6. Сравните фазу и амплитуду тока в активном и пассивном вибраторе.

7. Какие элементы Z-матрицы системы (1.1) учитывают влияние вибраторов друг на друга?

8. Как ведут себя сопротивления ипри увеличении расстояния между вибраторами?

9. Изобразите функцию распределения тока вдоль полуволнового вибратора.

10. Чему равно входное сопротивление одиночного полуволнового вибратора?

11. Известно расстояние между полуволновыми вибраторами в долях длины волны. Откуда можно извлечь информацию об их взаимном сопротивлении?

12. Почему в качестве нагрузки пассивного вибратора используется реактивное сопротивление (а не активное или комплексное с ненулевой вещественной частью)?

13. За счет чего возникает напряжение в центре пассивного вибратора?

14. Как будут выглядеть уравнения (1.1), если вход пассивного вибратора замкнуть накоротко?

15. Опираясь на выражение (1.2), выведите выражения (1.3) и (1.4).

16. Что понимают под входным сопротивлением антенны, состоящей из активного и пассивного вибраторов?

17. Опираясь на выражение (1.5), выведите выражения (1.6).

18. От каких параметров зависит системный множитель ДН рассматриваемой антенны?

19. Покажите на формулах, что характеристику направленности системы можно изменять, перестраивая сопротивление .

20. Что такое отношение «вперед/назад»?

21. В каких случаях можно говорить, что пассивный вибратор работает как идеальный рефлектор или директор? Чему в этих случаях равно отношение q?