ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI ITK LABORATORIUM ANTEN |
---|
Grupa szkoleniowa: E2 |
SPRAWOZDANIE |
TEMAT: BADANIE ANTENY Z REFLEKTOREM KĄTOWYM |
Opracowanie wyników:
Wymiar A [cm] | Wymiar B [cm] | |
---|---|---|
Antena nadawcza |
31 | 46 |
Antena odbiorcza |
45 | 105 |
R [m] | 4,48 | |
f1 [MHz] | 1800 | |
f2[MHz] | 1520 |
Obliczenia:
Długości fal:
$$\lambda_{1} = \frac{c}{f_{1}}\ = \frac{3*10^{8}}{1800*10^{6}} = 0,17\lbrack m\rbrack$$
$$\lambda_{2} = \frac{3*10^{8}}{1520*10^{6}} = 0,20\lbrack m\rbrack$$
Maksymalne poprzeczne rozmiary anten:
D1 - nadawczej(przekątna apertury)
D2 - odbiorczej(przekątna apertury)
$$D_{1} = \sqrt{\left( A^{2} + \ B^{2} \right)}\ = \ \sqrt{\left( 31^{2} + \ 46^{2} \right)} = 0,55\ m\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ D_{2} = \ \sqrt{\left( 45^{2} + \ 105^{2} \right)} = 1,14\ m$$
Sprawdzenie czy zostały spełnione warunki strefy dalekiej:
a) Kryterium fazowe
$$R \geq \frac{2*{(D_{1} + D_{2})}^{2}}{\lambda}$$
Dla f1:
$$R \geq \frac{2*{(0,55 + 1,14)}^{2}}{0,17} = 34,56$$
4,48 ≥ 34,56 - kryterium fazowe nie jest spełnione
Dla f2:
$$R \geq \frac{2*\left( 0,55 + 1,14 \right)^{2}}{0,20} = 29,18$$
4,48 ≥ 29,18 - kryterium fazowe nie jest spełnione
b) Kryterium amplitudowe
R ≥ 1, 19 * (D1+D2) = 1, 19 * (0,55+1,14) = 2, 02
4,48 ≥ 2,02 -kryterium amplitudowe jest spełnione
c) Brak przeszkód w granicach I strefy propagacyjnej Fresnela:
Dla f1:
$R_{F1max} = \frac{\sqrt{\text{λR}}}{2} = \ \frac{\sqrt{0,17*4,48}}{2} = 0,43$ m
Dla f2:
$R_{F2max} = \frac{\sqrt{\text{λR}}}{2} = \ \frac{\sqrt{0,20*4,48}}{2} = 0,47$ m
Tab. 1 Zestawienie pomiarów i normowania dla polaryzacji poziomej.
f1[MHz] | 1800 | f2[MHz] | 1520 |
---|---|---|---|
polaryzacja | pozioma | polaryzacja | pozioma |
kąt [°] | I [µA] | I/Imax | kąt [°] |
-30 | 0,2 | 0,02 | -30 |
-28 | 0,2 | 0,02 | -28 |
-26 | 0,2 | 0,02 | -26 |
-24 | 0,1 | 0,01 | -24 |
-22 | 0,0 | 0,00 | -22 |
-20 | 0,1 | 0,01 | -20 |
-18 | 0,2 | 0,02 | -18 |
-16 | 0,3 | 0,04 | -16 |
-14 | 0,4 | 0,05 | -14 |
-12 | 0,5 | 0,06 | -12 |
-10 | 0,8 | 0,10 | -10 |
-8 | 2,1 | 0,25 | -8 |
-6 | 3,8 | 0,45 | -6 |
-4 | 5,6 | 0,67 | -4 |
-2 | 7,0 | 0,83 | -2 |
0 | 8,1 | 0,96 | 0 |
2 | 8,4 | 1,00 | 2 |
4 | 7,4 | 0,88 | 4 |
6 | 5,6 | 0,67 | 6 |
8 | 3,7 | 0,44 | 8 |
10 | 2,0 | 0,24 | 10 |
12 | 1,1 | 0,13 | 12 |
14 | 0,6 | 0,07 | 14 |
16 | 0,4 | 0,05 | 16 |
18 | 0,3 | 0,04 | 18 |
20 | 0,2 | 0,02 | 20 |
22 | 0,1 | 0,01 | 22 |
24 | 0,0 | 0,00 | 24 |
26 | 0,0 | 0,00 | 26 |
28 | 0,1 | 0,01 | 28 |
30 | 0,2 | 0,02 | 30 |
Tab. 2 Zestawienie pomiarów i normowania dla polaryzacji pionowej.
f1[MHz] | 1800 | f2[MHz] | 1520 |
---|---|---|---|
polaryzacja | pionowa | polaryzacja | pionowa |
kąt [°] | I [µA] | I/Imax | kąt [°] |
-90 | 0,0 | 0,00 | -90 |
-85 | 0,0 | 0,00 | -85 |
-80 | 0,0 | 0,00 | -80 |
-75 | 0,0 | 0,00 | -75 |
-70 | 0,1 | 0,01 | -70 |
-65 | 0,1 | 0,01 | -65 |
-60 | 0,1 | 0,01 | -60 |
-55 | 0,1 | 0,01 | -55 |
-50 | 0,2 | 0,03 | -50 |
-45 | 0,25 | 0,03 | -45 |
-40 | 0,4 | 0,05 | -40 |
-35 | 0,6 | 0,08 | -35 |
-30 | 1,0 | 0,13 | -30 |
-25 | 1,6 | 0,21 | -25 |
-20 | 2,5 | 0,32 | -20 |
-15 | 4,0 | 0,52 | -15 |
-10 | 5,4 | 0,70 | -10 |
-5 | 6,5 | 0,84 | -5 |
0 | 7,6 | 0,99 | 0 |
5 | 7,7 | 1,00 | 5 |
10 | 6,8 | 0,88 | 10 |
15 | 5,1 | 0,66 | 15 |
20 | 3,8 | 0,49 | 20 |
25 | 2,8 | 0,36 | 25 |
30 | 1,8 | 0,23 | 30 |
35 | 1,2 | 0,16 | 35 |
40 | 0,8 | 0,10 | 40 |
45 | 0,4 | 0,05 | 45 |
50 | 0,3 | 0,04 | 50 |
55 | 0,2 | 0,03 | 55 |
60 | 0,1 | 0,01 | 60 |
Rys. 1 Charakterystyka promieniowania anteny kątowej o polaryzacji poziomej dla dwóch częstotliwości w układzie prostokątnym w skali liniowej.
Rys. 2 Charakterystyka promieniowania anteny kątowej o polaryzacji pionowej dla dwóch częstotliwości w układzie prostokątnym w skali liniowej.
Rys. 3 Charakterystyka promieniowania anteny kątowej o polaryzacji poziomej dla dwóch częstotliwości we współrzędnych biegunowych w skali liniowej.
Rys. 4 Charakterystyka promieniowania anteny kątowej o polaryzacji pionowej dla dwóch częstotliwości we współrzędnych biegunowych w skali liniowej.
Wnioski:
Z przeprowadzonych obliczeń bazujących na parametrach anten, w tym sprawdzenia warunków strefy dalekiej wynika, iż kryterium fazowe nie zostało spełnione dla żadnej z długości fali. Związane jest to z odległością między anteną nadawczą, a odbiorczą, która podczas badań wynosiła 4,48 m. Warunkiem spełnienia kryterium fazowego jest ustawienie anten w odległości minimum 34,56 m oraz 29,18 m dla częstotliwości odpowiednio: f1 = 1800 oraz f2 = 1520 MHz.
Spełnione zostało natomiast kryterium amplitudowe, a w granicach I strefy Fresnela nie znajdowały się żadne przeszkody.
Przesunięcie maksimum dla każdego z pomiarów o 2° lub 5° w zależności od polaryzacji może wynikać z niedokładności ustawienia anten względem siebie. To przesunięcie można zminimalizować lub zlikwidować poprzez precyzyjne ustawienie anten.
Z widać, że zmiana częstotliwości sygnału nie wnosi znaczących zmian w szerokościach wiązki użytecznej – jej zwiększenie spowodowało zwężenie o 2°, oraz istotnie wpływa na poszerzenie o 10° rozwartości na poziomie zerowym wiązki głównej.
Wykonane pomiary dla polaryzacji pionowej () wskazują, że w tym przypadku bardziej widoczne zmiany przy zwiększeniu częstotliwości sygnału, t.j. zwężenie o 5° kąta połowy mocy oraz o 20° rozwartości na poziomie zerowym.
Z powyższego wynika, że przy polaryzacji poziomej zwiększenie częstotliwości sygnału powoduje zwiększenie poziomu sygnału odbieranego dla skrajnych kątów, zaś przy polaryzacji pionowej – zawężenie przedziału, w jakim odbierany może być sygnał.
Charakterystyki wykonane we współrzędnych biegunowych jeszcze lepiej pokazują zależność widoczną również na charakterystykach we współrzędnych prostokątnych, to znaczy, że przy polaryzacji pionowej występuje większa szerokość wiązki głównej, niż dla polaryzacji poziomej.