Задание и указания к выполнению работы

Программа работы:

1. Измерение КСВ ВК1 и ВК2 в полосе частот 2…3 ГГц.

2. Экспериментальное исследование ДН ВК1 в Е- и Н- плоскостях на заданных дискретных частотах из интервала 2.35…2.45 ГГц.

3. Расчет основных характеристик ВК на основе электродинамического моделирования в специализированных пакетах.

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 программа MMANA находятся 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 Geometry отредактировать 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 меню Freq ввести 2400 МГц).

Рис. 6.12

Таблица 6.1

Таблица 6.2

2. Перейти к вкладке View и визуально оценитьправильность редактирования геометрии.

3. Перейти к вкладке Compute, запустить расчет модели. При нажатии на кнопку Plot можно перейти в окно графических зависимостей, в нем задать диапазон анализа характеристик – 1000 МГц. Кнопка All points выводит зависимости на соответствующие вкладки: Z – действительная и мнимая составляющие входного импеданса антенны; SWR – КСВ (для правильного отображения которого необходимо выбрать пункт SWR-ON по правому щелчку мыши); Gain/FB - коэффициент усиления и отношение вперед/назад. На вкладку Far 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).