Исследование синфазной антенной решетки

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

(СибГУТИ)

Кафедра СМС

Лабораторная работа № 2

«Исследование синфазной антенной решетки»

Выполнил: ст.гр. МПП-78

Базаров А.Д.

Проверил: Ошкина А.В.

Новосибирск 2018

Цель работы: исследование направленных и диапазонных свойств синфазной антенной решетки.

Основные теоретические сведения

Одиночный симметричный вибратор обладает слабо выраженными направленными свойствами. Ширина главного лепестка диаграммы направленности (ДН) по половинной мощности полуволнового вибратора равна 80, волнового - 40. Коэффициент направленного действия симметричного вибратора не превышает 3,1. Поэтому для увеличения направленных свойств из вибраторов образуют структуры, называемые антенными решетками. Система соединительных линий, обеспечивающих возбуждение вибраторов, называется схемой питания решетки.

Сопротивление излучения антенной решетки может на несколько порядков превышать сопротивление излучения одиночного вибратора. Благодаря этому существенно увеличивается излучающая способность антенны и соответственно ее коэффициент направленного действия и коэффициент полезного действия.

Существует несколько видов антенных решеток: синфазные (несинфазные),равноамплитудные (неравноамплитудные), эквидистантные (неэквидистантные). В синфазных равноамплитудных решетках все ее элементы питаются током одинаковой амплитуды и фазы. В эквидистантных решетках расстояние между элементами одинаково.

Антенные решетки бывают линейными и плоскими. В линейных решетках все ее элементы расположены в одну линию или в один ряд (рис.2.1). В плоских решетках элементы решетки располагаются в плоскости, занимая определенную площадь (рис.2.2.).

Наиболее широкое распространение в практике радиосвязи получили синфазные, равноамплитудные, эквидистантные решетки. Антенная решетка этого типа исследуется в данной лабораторной работе.

Параметры ДН антенной решетки (ширина главного лепестка, количество и уровни боковых лепестков) зависят от количества вибраторов n в данной плоскости (Е или Н) и расстояния d между ними (шага решетки). В общем случае формула для ДН синфазной, равноамплитудной, эквидистантной антенной решетки в плоскости Е имеет вид:

где множитель

определяет ДН одиночного вибратора.

Множитель

называется множителем системы (множителем решетки).

В плоскости Н F₁() =1.

Для учета влияния рефлектора на ДН решетки добавляется третий сомножитель:

Предварительный расчет

Исходные данные для предварительного расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 Исходные данные.

Зная частоту, можем посчитать длину волны:

Теперь рассчитаем волновое число:

Определим размер решетки:

Найдем ДН одиночного вибратора:

Затем множитель системы по формуле:

Для учета влияния рефлектора на ДН решетки рассчитаем третий сомножитель:

Теперь рассчитаем ДН в плоскости E по формуле:

В плоскости H ДН рассчитывается аналогично, только .

Построим ДН в H и E плоскости.

ДН в плоскости E.

ДН в плоскости H.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка для измерения диаграмм направленности состоит из генератора СВЧ (1), передающей антенны (2), излучающей поле вертикальной поляризации, исследуемой антенны (3), измерительной линии (4), измерительного усилителя (5). Лабораторная установка для измерения зависимости КБВ от частоты состоит из генератора СВЧ (1) измерительной линии (2), измерительного усилителя (3).

1 - генератор СВЧ; 2 - передающая антенна;

3 - исследуемая антенна; 4 - измерительная линия;

5 - усилитель.

Блок - схема установки для измерения диаграммы направленности антенной решетки.

1 - генератор СВЧ; 2 - измерительная линия; 3 - усилитель; 4 - исследуемая антенна.

Блок - схема для измерения частотной характеристики антенной решетки.

Исследуемая синфазная решетка состоит из 4-х параллельно расположенных симметричных вибраторов, длина каждого из которых равна длине волны (волновые вибраторы). Расстояние между элементами решетки равно половине длины волны. Антенна имеет апериодический рефлектор. Синфазность питания элементов решетки достигается специальной схемой питания, выполненной таким образом, что пути тока к входным зажимам любого симметричного вибратора, входящего в решетку, одинаковы. Такой способ питания увеличивает диапазонные свойства антенны.

Задание к лабораторной работе

1. Для исследования направленных свойств антенной решетки собрать схему. Измерить и построить диаграммы направленности синфазной решетки, состоящей из вертикальных волновых вибраторов с апериодическим рефлектором в плоскости H для случаев:

· два вибратора разнесены на 0,5л;

· два вибратора разнесены на 1,5л;

· четыре вибратора с расстоянием между соседними 0,5л.

2. Для измерения частотной характеристики антенны собрать схему. Измерить зависимость коэффициента бегущей волны (КБВ) от частоты.

Выполнение лабораторной работы

1. Исследование направленных свойств антенной решетки.

синфазный антенный решетка вибратор

Таблица 2 Результаты измерения ДН

Размещено на Allbest.ru