Лабораторная Антенны и распределительные. ЛР3 Плоские раскрывы. Лабораторная работа 3 Плоские раскрывы (выполняется обязательно) Цель занятия исследование направленных свойств плоских раскрывов
 Скачать 177.5 Kb.
|
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Лабораторная работа 3 Плоские раскрывы По дисциплине: Антенны и распространение радиоволн Выполнила: Группа: Новосибирск, 2021 г. Лабораторная работа №3 Плоские раскрывы (ВЫПОЛНЯЕТСЯ ОБЯЗАТЕЛЬНО) Цель занятия: исследование направленных свойств плоских раскрывов. Основные теоретические сведения. Антенны с прямоугольным и круглым раскрывами (апертурами) нашли широкое применение в диапазоне СВЧ. Примерами таких антенн являются рупорные, параболические, рупорно-линзовые антенны, излучатели в виде открытых концов прямоугольных и круглых волноводов.  Рисунок 1 – Типы рупоров На рисунке 1 (а, б) изображена рупорная антенна с прямоугольным и круглым раскрывом. Поле излучения таких антенн определяется по известному распределению поля в их раскрыве (на рисунке 1 заштрихованная поверхность). Это позволяет рассматривать элементарные площади раскрыва как элементы Гюйгенса, а всю излучающую поверхность как непрерывную решетку из элементов Гюйгенса. В этом случае формула для диаграммы направленности таких антенн имеет вид F(j) = F1 (j) Fс (j), (1) где F1 (j) - множитель , учитывающий направленные свойства элемента Гюйгенса, Fс (j) - множитель системы, учитывающий направленные свойства решетки из элементов Гюйгенса [1,2] . Направленные свойства рассматриваемых антенн зависят от распределения амплитуды поля в раскрыве, а также фазовых искажений (фазовых «ошибок»). В случае идеальной плоской синфазной поверхности, когда амплитуда поля в любой точке поверхности постоянна и фазовые ошибки отсутствуют, коэффициент направленного действия равен  , (2)где S =LE LH - площадь прямоугольного раскрыва, S = p R2 - площадь круглого раскрыва. У реальных антенн поле в их раскрыве распределено неравномерно, и имеются фазовые искажения. Это приводит к тому, что коэффициент направленного действия реальных антенн меньше, чем идеальных. Уменьшение коэффициента направленного действия принято оценивать введением понятия эффективной площади раскрыва. Тогда коэффициент направленного действия реальных антенн определяется, как  , (3) где Sэфф – эффективная площадь раскрыва. Эффективной площадью раскрыва приемной антенны называется отношение мощности, извлекаемой антенной из поля плоской электромагнитной волны Pвх (мощность на входе приемника), к средней по времени плотности потока мощности волны П (вектор Пойнтинга) в месте расположения приемной антенны:  . (4) Понятие эффективной площади справедливо и для раскрыва передающей антенны. В случае апертурных антенн эффективную площадь раскрыва удобно также определять, как площадь эквивалентной антенны с синфазным и равноамплитудным распределением поля в раскрыве при условии, что обе антенны излучают одинаковую мощность. В этом случае отношение эффективной площади антенны к ее геометрической площади называется коэффициентом использования ее раскрыва  (КИП): . (5)Задача 1 Исходные данные 1. Отношение радиуса раскрыва к длине волны R0/λ 2. Вид амплитудного распределения по раскрыву 3. Пьедестал равен 0,5 4. Степень n=1, характеризующая крутизну убывания амплитуды поля к краям раскрыва. Задание Изменяя R0/λ и зафиксировав все остальные параметры, получить зависимость ширины основного лепестка ДН, интенсивности 1-го бокового лепестка, КИП, КНД от размера раскрыва.
 Рисунок 1.1 – Зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности ϕ0 от R0/λ  Рисунок 1.2 – Зависимость уровня 1-го бокового лепестка от R0/λ  Рисунок 1.3 – Зависимость КНД от R0/λ Вывод: Ширина главного лепестка диаграммы направленности ϕ0 при увеличении отношения радиуса раскрыва к длине волны R0/λ до 40 уменьшается. Уровень первого бокового лепестка Е1б при увеличении отношения радиуса раскрыва к длине волны R0/λ до 40 остается неизменным. Значение КНД при увеличении отношения радиуса раскрыва к длине волны R0/λ до 40 увеличивается. Задача 2 Задание Изменяя М и зафиксировав остальные параметры, оценить изменение ширины главного лепестка ДН, уровня первого бокового лепестка, КИП и КНД
 Рисунок 2.1 – Зависимость КИП от М  Рисунок 2.2 – Зависимость КНД от М Вывод: Значение КИП при увеличении степени М (в программе этот параметр заменён на n), характеризующей крутизну убывания амплитуды поля к краям раскрыва, уменьшается. Значение КНД при увеличении степени М (в программе этот параметр заменён на n), характеризующей крутизну убывания амплитуды поля к краям раскрыва, уменьшается. Задача 3 Задание Зафиксировав показатель степени М и изменяя вид амплитудного распределения, оценить изменение КИП и КНД. Таблица 3
 Рисунок 3.1 – Зависимость КИП от ∆  Рисунок 3.2 – Зависимость КНД от ∆ Вывод: Значение КИП при увеличении пьедестала  до 1 плавно увеличивается.Значение КНД при увеличении пьедестала до 1 плавно увеличивается.Задача 4 Задание Сравнить ширину главного лепестка ДН, уровень первого бокового лепестка, КИП, КНД круглого и квадратного раскрыва при условии, что диаметр круглого раскрыва 2R равен стороне квадрата.
Вывод: Ширина главного лепестка ДН круглого раскрыва больше, чем ширина главного лепестка ДН квадратного раскрыва. Уровень первого бокового лепестка круглого раскрыва меньше, чем уровень первого бокового лепестка квадратного раскрыва. КИП круглого раскрыва равен КИП квадратного раскрыва. КНД круглого раскрыва меньше, чем КНД квадратного раскрыва. Литература 1. Г.И. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989, 330 с.; 2. Л.К. Андрусевич, А.А. Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ, 2006, 181 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||