Исследование диаграмм направленности, поляризационных и диапазонных свойств антенн типа “Симметричный вибратор”
1.По средней частоте диапазона, заданной преподавателем, вычислить геометрические размеры четвертьволнового вибратора L:
L = λ/4; λ = c/F; c = 3·108м/сек.
2.По определенным в результате расчета геометрическим размерам установить длины вибраторов приемной и передающей антенны. В качестве передающей антенны всегда используется симметричный четвертьволновый вибратор с металлическим экраном - контррефлектором. Изменение длин вибраторов осуществляется путем вворачивания или выворачивания трубок на оси (6) (рис.9).
3.Измерить диаграммы направленности исследуемой антенны в плоскости Е и Н. Для измерения диаграммы направленности в плоскости Е выполнить следующие операции.
3.1.Сориентировать передающую и приемную антенну так, чтобы их плоскость Е совпала бы с вертикальной. Для этого повернуть приемную и передающую антенны вокруг своей продольной оси в обойме (1) (рис.9). Произвести предварительную юстировку антенн.
3.2.Поворачивая приемную антенну вокруг вертикальной оси с помощью поворотного устройства, снять зависимость показаний измерительного прибора усилителя q от угла поворота a. Угол менять от 0 до 180 градусов, вращая антенну по и против часовой стрелки. Вращению по часовой стрелке соответствует положительное, а против часовой стрелки - отрицательное значение угла поворота. Данные измерений занести в таблицу 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 градусов.
Таблица 1.Диаграмма направленности симметричного четвертьволнового вибратора. F= ,L= .
| a (град.) | a1 | -a1 | ||||
| q (от. ед.) | ||||||
| qn(от.ед.) |
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 произвести нормировку диаграммы направленности. Для этого определить нормированное значение мощности на выходе приемной антенны qn по формуле:
qn = q/ qmах .
Для антенны с плоским контррефлектором диаграмма направленности имеет один выраженный максимум qmах , совпадающий с углом поворота a = 0 .
4.Измерить диаграмму направленности вибраторной антенны в плоскости Н. Для этого выполнить следующие операции.
4.1.Сориентировать передающую и приемную антенну так, чтобы их плоскость Н совпала бы с вертикальной. Для этого повернуть приемную и передающую антенны вокруг своей продольной оси в обойме (1) (рис.9). Произвести предварительную юстировку антенн.
4.2.Отметить показания измерительного прибора усилителя qmax, соответствующие нулевому значению угла поворота антенны. В результате проведенной предварительной юстировки оно соответствует главному максимуму диаграммы направленности исследуемой антенны. Показания прибора прямо пропорциональны мощности, которая поступает с выхода приемной антенны.
4.2.Поворачивать приемную антенну с помощью поворотного устройства по часовой стрелке до тех пор, пока показания измерительного прибора не уменьшаться в два раза.
4.3.Отметить значение угла поворота антенны. Этот угол определяет ширину диаграммы направленности исследуемой антенны a0.5 .
4.4.Повернуть антенну в положение, соответствующее нулевому отсчету угла (максимальные показания измерительного прибора усилителя).
4.5.Измерить ненормированную диаграмму направленности исследуемой антенны. Для этого снять зависимость показаний измерительного прибора q от угла поворота антенны a . Угол изменять с постоянным шагом, выбрав его так, чтобы в пределах ширины диаграммы направленности уложилось не менее 5 отсчетных точек. Измерения проводить меняя угол от 0 до 180 градусов и вращая антенну по часовой стрелке. Результаты измерений занести в таблицу 2.
4.6.Отметить показания прибора qmin , соответствующие повороту антенны на 180 градусов. Вычислить коэффициент защитного действия КЗД по формуле:
КЗД = qmах / qmin .
4.7.Повторить измерения ненормированной диаграммы направленности антенны в соответствии с пунктом 4.5., вращая ее против часовой стрелки. Такому повороту соответствует отрицательное значение угла поворота.
Таблица 2.
| a (град.) | a1 | -a1 | ||||
| q (от. ед.) | qmах | |||||
| qn(от.ед.) |
4.8.Произвести нормировку диаграммы направленности. Для этого определить нормированное значение мощности на выходе приемной антенны qn по формуле:
qn = q/ qmах .
5.Произвести измерение диаграммы направленности симметричного вибратора с плоским контррефлектором. Она используется в качестве передающей в данном лабораторном макете. Повторить операции, предусмотренные пунктами 3 – 4 , вращая с помощью поворотного устройства не приемную, а передающую антенну.
6.Произвести измерение диаграммы направленности симметричного вибратора с длиной плеча ¾ длины волны. Для этого по средней частоте диапазона, заданной преподавателем, вычислить геометрические размеры вибратора L:
L = 3λ/4; λ = c/F; c = 3·108м/сек.
Повторить операции, предусмотренные пунктами 2 – 4.
7.Произвести исследования поляризационных свойств симметричного четвертьволнового вибратора. Для этого выполнить следующие операции.
7.1.Сориентировать передающую и приемную антенну так, чтобы их плоскость Н совпала бы 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. Отметить показания измерительного прибора усилителя q0 и занести их в таблицу 2.
7.2.Повернуть 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.Отметить показания измерительного прибора усилителя q90 и занести его в таблицу 2.
7.4.Вычислить коэффициент поляризации р по формуле:
р = q0 / q90.
7.5.Изменяя угол поворота приемной антенны a с шагом, заданным преподавателем, измерить зависимость коэффициента поляризации от a . Угол менять в пределах от 0 до 180 градусов, вращая антенну по и против часовой стрелки. Измерения коэффициента поляризации проводить согласно методике, описанной выше. Данные измерений занести в таблицу 2.
Табдица 2 Поляризационные свойства симметричного вибратора. L=
| a (град.) | .... | ||
| q0(от.ед.) | |||
| q90(от.ед.) | |||
| p |
8.Произвести измерения диапазонных свойств исследуемой антенны.Для этого выполнить следующие операции.
8.1.Изменяя в небольших пределах частоту генератора, добиться максимальных показаний измерительного прибора усилителя. Поскольку определение геометрических размеров антенны производилось по приближенным формулам, а также вследствие неточности сборки антенны, она оказывается не настроенной точно в резонанс. В этом пункте производится ее точная настройка и определение резонансной частоты Fрез , которой соответствует максимальные показания прибора Qmах . Как и ранее, показания прибора прямо пропорциональны принимаемой мощности.
При изменении частоты генератора может в небольших пределах изменяться мощность на его выходе. Она индексируется с помощью стрелочного индикатора на лицевой панели генератора. Перед началом исследований диапазонных свойств антенны отметить показания этого индикатора и при изменениях частоты производить подстройку выходной мощности генератора с помощью грубого (∆) и точного (∆∆)регуляторов уровня выходной мощности.
8.2.Снять зависимость принимаемой мощности (показания измерительного прибора q) от частоты генератора F. Данные измерений занести в таблицу3. Частоту генератора изменять до тех пор, пока показания прибора не уменьшаться а 2,5 раза. Изменение частоты производить сначала в сторону уменьшения, а затем - в сторону увеличения относительно Fрез. Для качественного исследования диапазонных свойств антенны, необходимо получить не менее 10 отсчетных точек.
Таблица 3.Диапазонные свойства симметричного вибратора. L=
| F (МГц) | Fрез | |
| q (от. ед.) | Qmах | |
| qn(от.ед.) |
Определять нормированное значение мощности на выходе приемной антенны qn следует по формуле:
qn = q/ Qmах .
8.3.Построить зависимость нормированной мощности qn от частоты F. По этой зависимости определить полосу пропускания антенны по уровню половинной мощности. Для определения полосы пропускания DF на построенной зависимости отметить два значения частоты F1 и F2 , соответственно большее и меньшее Fрез. Величина DF определиться по формуле:
DF = F1 - F2 .