Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Исследование характеристик направленности симметричных вибраторов
|
|
Лабораторная работа
Выполнил:
студент 629ЗФ группы
Ахметзянов Рустем
Казань 2015г.
1. Описание лабораторной установки
 |
2. Порядок предварительной настройки исследуемых антенн
1.Проверили наличие соединений между элементами схемыкомплекса в соответствии с рис. 2.1:
-кабельный разъем передающей логопериодической антенны с выходом генератора;
-кабельный разъем приемной антенны «Волновой канал» с детекторной секцией;
-выход детекторной секции со входом блока «Регистратор»;
-выход синхросигнала блока «Регистратор» со входом синхронизации генератора.
2.Установили кнопочный переключатель пределов чувствительности блока «Регистратор» в положение 200 мВ включили тумблер «СЕТЬ» на его лицевой панели.
3.Включили генератор. Для этого выполнили следующие операции:
-установили по шкале генератора частоту f=625МГц;
-отжали кнопку «ВЫХОД» в нижнем правом углу лицевой панели генератора;
-включили тумблер «СЕТЬ»;
-нажали кнопку «ВЫХОД» в нижнем правом углу лицевой панели генератора.
4.Ослабили фиксирующий винт короткозамыкателя (15) детекторной секции (рис. 2.3) и, перемещая его в продольном направлении, добились максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
5.Вращая в небольших пределах фланец (3), связанный с передающей антенной, добились максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
6.Вращая в небольших пределах фланец (3), связанный с приемной антенной, добились максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
7.Добились методом последовательных приближений максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор», повторяя при необходимости действия, предусмотренные пунктами 7 и 8.
8.Ослабили фиксирующие винты (6) колец (5) передающей антенны. После этого ее поворот осуществляется совместно с фланцем (3)(рис. 2.2).
9.Включили питание поворотных устройств приемной и передающей антенны.
10.Включили питание ПК.
11.Произвели предварительную юстировку приемной и передающей антенны. Для этого необходимо выполнили следующие операции:
11.1.Включили питание генератора и регистратора и установили по шкале генератора частоту, заданную преподавателем.
11.2.Последовательно изменяя угловое положение приемной и передающей антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости, добились появления заметных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
11.3.Перемещая короткозамыкатель детекторной секции (рис.2.3) добилисьмаксимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
11.4. Последовательно изменяя угловое положение приемной и передающей антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости, добились максимальных показаний на цифровой шкале блока «Регистратор».
11.5.Установили значение нулевого отсчета по всем четырем шкалам, нажав четыре кнопки «> 0<» на пультах «Передающая антенна» и «Приемная антенна».
3. Исследование диаграмм направленности, поляризационных и диапазонных свойств антенн типа “симметричный вибратор”
1.По средней частоте диапазона, вычислили геометрические размеры четвертьволнового вибратора L
F=650МГц 
2.По определенным в результате расчета геометрическим размерам установили длины вибраторов приемной и передающей антенны. В качестве передающей антенны всегда используется симметричный четвертьволновый вибратор с металлическим экраном - рефлектором. Изменение длин вибраторов осуществляется путем вворачивания или выворачивания трубок на оси (6) (рис. 2.2).
3.Измерили диаграммы направленности исследуемой антенны в плоскости Е и Н. Для измерения диаграммы направленности в плоскости Е выполнили следующие операции:
3.1.Сориентировали передающую и приемную антенну так, чтобы их плоскость Е совпала бы с вертикальной, и произвести предварительную юстировку антенн.
3.2.Поворачивая приемную антенну вокруг вертикальной оси с помощью поворотного устройства, сняли зависимость показаний измерительного прибора усилителя q от угла поворота a. Угол меняли от 0 до 180 градусов, вращая антеннусначала по часовой стрелке, затем против часовой стрелки. Вращению по часовой стрелке соответствует положительное, а против часовой стрелки - отрицательное значение угла поворота. Данные измерений занести в таблицу 2.1. При выбранной ориентации антенны ее вращение вокруг вертикальной оси не должно приводить к изменению показаний прибора. Поэтому шаг изменения угла может быть выбран порядка 10-20 градусов.
Диаграмма направленности симметричного четвертьволнового вибратора, плоскость E F=650МГц, L=11.5см
| alf | -180 | -160 | -145 | -130 | -110 | -95 | -80 | -65 | -50 | -30 | -20 | -10 | |
| q | 18, 6 | 17, 9 | 15, 1 | 8, 5 | 0, 7 | 1, 5 | 0, 9 | 0, 47 | 2, 4 | 8, 2 | 11, 3 | 16, 2 | 28, 8 |
| qn | 0, 65 | 0, 62 | 0, 52 | 0, 30 | 0, 02 | 0, 05 | 0, 03 | 0, 02 | 0, 08 | 0, 28 | 0, 39 | 0, 56 | 1, 00 |
| alf | ||||||||||||
| q | 22, 2 | 16, 1 | 7, 9 | 0, 9 | 0, 29 | 0, 62 | 1, 8 | 3, 8 | 12, 1 | 17, 2 | 17, 6 | 18, 6 |
| qn | 0, 77 | 0, 56 | 0, 27 | 0, 03 | 0, 01 | 0, 02 | 0, 06 | 0, 13 | 0, 42 | 0, 60 | 0, 61 | 0, 65 |
Таблица 1
Рисунок 1 к таблице 1 Диаграмма направленности принимающей антенны в плоскости Е
3.3.В результате конструктивных особенностей реальной антенны, влияния отражений от окружающих предметов и многих других факторов диаграмма направленности симметричного вибратора отлична от круговой. Поэтому показания прибора q не остаются неизменными при вращении антенны. Из всех значений q следует выбрать максимальное qmах и произвели нормировку диаграммы направленности. Для этого определили нормированное значение мощности на выходе приемной антенны qn по формуле: qn = q/ qmах.
4.Измерили диаграмму направленности вибраторной антенны в плоскости Н. Для этого выполнили следующие операции:
4.1.Сориентировали передающую и приемную антенну так, чтобы их плоскость Н совпала с вертикальной, и произвели предварительную юстировку антенн.
4.2.Отметили показания измерительного прибора усилителя qmax, соответствующие нулевому значению угла поворота антенны.
4.2.Поворачивали приемную антенну с помощью поворотного устройства по часовой стрелке до тех пор, пока показания измерительного прибора не уменьшатся в два раза.
4.3.Отметили значение угла поворота антенны. Этот угол определяет ширину диаграммы направленности исследуемой антенны a0.5.
4.4.Повернули антенну в положение, соответствующее нулевому отсчету угла (максимальные показания измерительного прибора усилителя).
4.5.Измерили ненормированную диаграмму направленности исследуемой антенны. Для этого сняли зависимость показаний измерительного прибора q от угла поворота антенны a. Угол изменяли с постоянным шагом, выбрав его так, чтобы в пределах ширины диаграммы направленности уложились не менее 5 отсчетных точек. Измерения проводили, меняя угол от 0 до 180 градусов и вращая антенну по часовой стрелке. Результаты измерений занести в таблицу 2.
Диаграмма направленности симметричного четвертьволнового вибратора, плоскость H, принимающая антенна. F=650 МГц, L=11, 5 см
| alf | -180 | -160 | -145 | -130 | -110 | -95 | -80 | -65 | -50 | -30 | -20 | -10 |
| q | 7, 9 | 8, 2 | 6, 5 | 1, 75 | 6, 7 | 8, 4 | 9, 6 | 12, 1 | 13, 9 | 20, 1 | 22, 4 | 23, 1 |
| qn | 0, 32 | 0, 33 | 0, 26 | 0, 07 | 0, 27 | 0, 34 | 0, 38 | 0, 48 | 0, 56 | 0, 80 | 0, 90 | 0, 92 |
| 22, 3 | 19, 7 | 14, 9 | 12, 3 | 11, 3 | 6, 1 | 0, 71 | 1, 3 | 4, 7 | 7, 9 | |||
| 1, 00 | 0, 89 | 0, 80 | 0, 79 | 0, 60 | 0, 49 | 0, 45 | 0, 36 | 0, 24 | 0, 03 | 0, 05 | 0, 19 | 0, 32 |
Таблица2
Рисунок 2 к таблице 2 Диаграмма направленности принимающей антенны в плоскости H
- ширина диаграммы направленности
4.6.Отметили показания прибора qmin, соответствующие повороту антенны на 180 градусов. Вычислили коэффициент защитного действия КЗД по формуле:
В децибеллах:
4.7.Повторили измерения ненормированной диаграммы направленности антенны в соответствии с пунктом 4.5, вращая ее против часовой стрелки. Такому повороту соответствует отрицательное значение угла поворота.
4.8.Произвели нормировку диаграммы направленности. Для этого определили нормированное значение мощности на выходе приемной антенны qn по формуле(2.2).
5.Произвести измерение диаграммы направленности симметричного вибратора с плоским рефлектором. Повторили операции, предусмотренные пунктами 3 – 4, вращая с помощью поворотного устройства не приемную, а передающую антенну. Занесем данные в Таблицу 3.
Диаграмма направленности симметричного четвертьволнового вибратора с плоским рефлектором, плоскость E, F=650 МГц, L=11, 5 см
| alf | -180 | -160 | -145 | -130 | -110 | -95 | -80 | -65 | -50 | -30 | -20 | -10 |
| q | 3, 3 | 2, 4 | 1, 4 | 0, 7 | 0, 8 | 0, 1 | 0, 12 | 0, 45 | 2, 1 | 9, 5 | 14, 5 | 19, 4 |
| qn | 0, 15 | 0, 11 | 0, 07 | 0, 03 | 0, 04 | 0, 00 | 0, 01 | 0, 02 | 0, 10 | 0, 44 | 0, 67 | 0, 90 |
| 21, 5 | 17, 5 | 11, 4 | 6, 8 | 1, 6 | 0, 67 | 0, 3 | 0, 2 | 0, 9 | 0, 5 | 0, 85 | 1, 52 | 3, 3 |
| 1, 00 | 0, 81 | 0, 53 | 0, 32 | 0, 07 | 0, 03 | 0, 01 | 0, 01 | 0, 04 | 0, 02 | 0, 04 | 0, 07 | 0, 15 |
Таблица 3
Рисунок 3 к таблице 3 Диаграмма направленности передающей антенны в плоскости Е
На графике видно, что когда передающая антенна повернута на угол больше 110 градусов, то рефлектор блокирует передаваемые сигналы, однако что-то все-таки отражается от стены и доходит до приемной антенны.
Диаграмма направленности симметричного четвертьволнового вибратора с плоским рефлектором, плоскость H, F=650 МГц, L=11, 5 см
| alf | -180 | -160 | -145 | -130 | -110 | -95 | -80 | -65 | -50 | -30 | -20 | -10 |
| q | 2, 42 | 1, 27 | 6, 55 | 7, 22 | 1, 35 | 1, 5 | 6, 7 | 7, 1 | 10, 4 | 16, 2 | 17, 5 | 20, 6 |
| qn | 0, 10 | 0, 05 | 0, 27 | 0, 30 | 0, 06 | 0, 06 | 0, 28 | 0, 30 | 0, 43 | 0, 68 | 0, 73 | 0, 86 |
| 19, 6 | 14, 3 | 13, 9 | 5, 89 | 4, 33 | 1, 47 | 1, 9 | 3, 29 | 1, 5 | 1, 3 | |||
| 1, 00 | 0, 82 | 0, 60 | 0, 58 | 0, 25 | 0, 18 | 0, 06 | 0, 08 | 0, 14 | 0, 06 | 0, 05 | 0, 25 | 0, 13 |
Таблица4
Рисунок 4 к таблице 4 Диаграмма направленности передающей антенны в плоскости Н
В децибелах:
6.Произвести измерение диаграммы направленности симметричного вибратора с длиной плеча ¾ длины волны. Для этого по средней частоте диапазона, вычислили геометрические размеры вибратора L
Такая длина не выставляется.
7.Произвели исследования поляризационных свойств симметричного четвертьволнового вибратора. Для этого выполнили следующие операции:
7.1.Сориентировали передающую и приемную антенну так, чтобы их плоскость Н совпала с горизонтальной. Произвести предварительную юстировку антенн. При этом приемная и предающая антенны ориентированы максимумами диаграммы направленности друг на друга, а отсчет по шкале поворотного устройства соответствует 0 градусов. Отметили показания измерительного прибора усилителя q0и занести их в Таблицу 5
7.2.Повернули приемную антенну вокруг горизонтальной оси на угол 90 градусов, удерживая ее от продольного перемещения. При этом с горизонтальной плоскостью уже совпадает плоскость Е приемной антенны.
7.3.Отметили показания измерительного прибора усилителя q90 и занеслии его в таблицу 5.
7.4.Вычислили коэффициент поляризации р по формуле
р = q0 / q90. (2.5)
7.5.Изменяя угол поворота приемной антенны a, измерили зависимость коэффициента поляризации от a. Угол меняли в пределах от 0 до 180 градусов. Измерения коэффициента поляризации проводили согласно методике, описанной выше. Данные измерений занести в таблицу 5
Поляризационные свойства симметричного вибратора. L=11, 5см. Таблица 5
| a (град.) | |||||||||
 (мкВ)
| 3, 1 | ||||||||
 (от.ед.)
| 2, 3 | 2, 3 | 2, 4 | 2, 2 | 1, 7 | 1, 4 | 1, 4 | 0, 9 | 0, 4 |
| p | 14, 3 | 13, 9 | 8, 8 | 5, 9 | 2, 9 | 2, 2 | 7, 9 | 18, 9 | 37, 5 |
| a (град.) | |||||||||
| (мкВ)
| 3, 7 | ||||||||
| (от.ед.)
| 0, 6 | 0, 9 | 0, 6 | 0, 4 | 0, 2 | 0, 9 | 0, 8 | 1, 4 | 1, 3 |
| p | 38, 3 | 28, 9 | 30, 0 | 25, 0 | 18, 5 | 14, 4 | 21, 3 | 8, 6 | 8, 5 |
8.Произвели измерения диапазонных свойств исследуемой антенны. Для этого выполнили следующие операции.
8.1.Изменяя в небольших пределах частоту генератора, добились максимальных показаний измерительного прибора усилителя. Поскольку определение геометрических размеров антенны производилось по приближенным формулам, а также вследствие неточности сборки антенны, последняя оказывается не настроенной точно в резонанс. В этом пункте производится ее точная настройка и определение резонансной частоты Fрез, которой соответствуют максимальные показания прибора qmах. Как и ранее, показания прибора прямо пропорциональны принимаемой мощности.
8.2.Сняли зависимость принимаемой мощности (показания измерительного прибора q) от частоты генератора F. Данные измерений занести в таблицу 6. Частоту генератора изменяли до тех пор, пока показания прибора не уменьшатся в 2, 5 раза. Изменение частоты производили сначала в сторону уменьшения, а затем - в сторону увеличения относительно Fрез. Для качественного исследования диапазонных свойств антенны необходимо получили не менее 10 отсчетных точек.
| F | |||||||||||
| q | 8, 1 | 11, 3 | 61, 4 | 40, 8 | 13, 9 | 9, 1 | 12, 7 | 22, 1 | |||
| qn | 0, 050625 | 0, 070625 | 0, 14375 | 0, 38375 | 0, 255 | 0, 086875 | 0, 056875 | 0, 079375 | 0, 138125 | 0, 25625 |
Таблица 6
Рисунок 6 к таблице 6
8.3.Построили зависимость нормированной мощности qn от частоты F. По этой зависимости определили полосу пропускания антенны по уровню половинной мощности. Для определения полосы пропускания DF на построенной зависимости отметили два значения частоты F1 и F2, соответственно больше и меньше Fрез. Величина DF определится по формулеDF = F1 - F2
| Резонанс | ||
| 
| 664, 5МГц |
| 
| 660МГц 666МГц |
| 
| 6МГц |
| 
| 0, 9% |
| 
| 45, 1см |
| 
| 11, 275см |
Длины плеч, соответствующие полученным резонансам, всего на 2мм отличаются от теоретической.
Выводы: исследованы характеристики направленности симметричных вибраторов с рефлектором и без. Также исследованы их диапазонные свойства. Графики получились не симметричные из-за наличия отражающих и поглощающих поверхностей таких как: стены, жалюзи, люди столы и электронные устройства.
|