POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Laboratorium

Anten

Ć w i c z e n i e

1

Badanie charakterystyk kierunkowych

Instrukcja

v.1.1

opracowali:

dr inż. Eugeniusz Jaszczyszyn

mgr inż. Henryk Chaciński

Instytut Radioelektroniki

Warszawa 2003

A.1. CEL ĆWICZENIA

Podstawowym celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z metodami pomiaru

przestrzennej charakterystyki kierunkowej oraz zysku anteny a także z metodami obliczenia
tych charakterystyk. W trakcie ćwiczenia wyznaczane są główne przekroje charakterystyk
kierunkowych oraz zysk anteny tubowej, parabolicznej oraz czteroelementowego, liniowego
szyku antenowego. W pracy domowej obliczane są wymienione powyżej charakterystyki,
które porównują się z pomiarowymi.

A.2. ZAKRES WYMAGANYCH WIADOMOŚCI

Do poprawnego wykonania ćwiczenia konieczne jest wykonanie pracy domowej oraz

znajomość następujących zagadnień:

a) podstawowe właściwości fali TEM rozchodzącej się w nieograniczonej przestrzeni,
b) dipol elektryczny (magnetyczny) Hertza, element promieniujący Huygens’a, antena

liniowa,

c) anteny aperturowe: powierzchnia skuteczna, długość skuteczna anteny liniowej,
d) szyki antenowe, wieloelementowe, liniowe, charakterystyka grupowa szyku oraz jej

właściwości,

e) strefa promieniowania anteny bliska, pośrednia i daleka,
f) kierunkowość (zysk kierunkowy), zysk, sprawność anteny,
g) charakterystyka kierunkowa oraz polaryzacyjna anteny,
h) metody pomiaru charakterystyk kierunkowych w strefie dalekiej,
i) metody pomiaru charakterystyk kierunkowych w strefie bliskiej.

Materiały pomocnicze znajdują się w skrypcie dostępnym w pok. 427 (1 egz. na 1 zespół
i są do zwrotu)

A.3. PRACA DOMOWA
1. Obliczyć zysk kierunkowy oraz szerokość wiązki listka głównego charakterystyki

promieniowania anteny parabolicznej o średnicy d = 41cm dla częstotliwości 9.5GHz i
częstotliwości określonej wzorem F = 8+0.4 N [GHz] oraz współczynnika wykorzystania
powierzchni v = 0.55+0.1 K. „N” jest cyfrą jedności a K cyfrą dziesiątek numeru
kolejnego studenta na liście. Wartość zysku kierunkowego podać w decybelach natomiast
szerokość wiązki w stopniach.

2. Obliczyć zysk kierunkowy oraz szerokość wiązki listka głównego charakterystyki

promieniowania anteny tubowej piramidalnej [3] o wymiarach 9

x

13cm dla

częstotliwości 9.5GHz i częstotliwości określonej wzorem F = 8+0.1 N [GHz]. „N” jest
numerem kolejnym studenta na liście. Wartość zysku kierunkowego podać w decybelach
natomiast szerokość wiązki w stopniach.

Uwaga! Wykonanie pracy domowej jest warunkiem koniecznym do pisania sprawdzianu (ok.
15 min.) i realizacji części pomiarowej ćwiczenia.

A.4. POMIARY
A.4.1. Pomiar charakterystyki kierunkowej

A.4.1.1. Opis stanowiska pomiarowego

Schemat blokowy stanowiska do pomiaru charakterystyk kierunkowych anten jest

przedstawiony na rys. A.1.

Badana antena jest umieszczona na postumencie obrotnicy na wysokości „h” nad podłogą

oraz w odległości „R” od anteny nadawczej. Do anteny nadawczej jest doprowadzony z

2

generatora sygnał mikrofalowy o modulowanej amplitudzie. Do wyjścia badanej anteny
podłącza się mikrofalowy detektor amplitudy wraz z oscyloskopem.

Pomiary charakterystyki kierunkowej przeprowadza się przez odczytywanie (przy

pomocy oscyloskopu) poziomu sygnału odbieranego w trakcie obracania badanej anteny.
Ruchem obrotnicy steruje sterownik umożliwiający obrót badanej anteny o dowolny kąt w
zakresie od 0

0

do 360

0

. Naciskając przycisk „>” lub „<” na pulpicie sterownika powodujemy

obrót postumentu obrotnicy raz w jedną raz w drugą stronę. Zmiana wskazań o jeden impuls
odpowiada zmianie położenia o 1

0

.

Antena

Generator

Detektor

Oscyloskop

Obrotnica

Sterownik

Badana

antena

nadawcza

R

h

RF

Rys. A.1. Schemat blokowy stanowiska do badania charakterystyk kierunkowych w

A.4.1.2. Pomiar charakterystyki kierunkowej anteny tubowej

dziedzinie częstotliwości

Wyniki pomiarów charakterystyki kierunkowej anteny tubowej.
Tabela nr 1

ϕ

0

U

mV

ykonać wykres charakterystyki kierunkowej anteny tubowej we współrzędnych

.4.1.3. Pomiar charakterystyki kierunkowej anteny parabolicznej

W
biegunowych, we współrzędnych kartezjańskich (skala liniowa i logarytmiczna) oraz
wyznaczyć szerokość listka głównego badanej anteny.

A

Wyniki pomiarów charakterystyki kierunkowej anteny parabolicznej.
Tabela nr 2

ϕ

0

U

mV

ykonać wykres charakterystyki kierunkowej anteny parabolicznej we współrzędnych

biegunowych, we współrzędnych kartezjańskich (skala liniowa i logarytmiczna) oraz
wyznaczyć szerokość listka głównego badanej anteny.

W

3

A.4.1.4. Pomiar charakterystyki kierunkowej anteny w postaci szyku liniowego

Wyniki pomiarów charakterystyki kierunkowej anteny parabolicznej.
Tabela nr 2

ϕ

0

U

mV

W

nać

res harakt ystyki kierun owej nteny pos ci szy u lini wego e

w

łrzędnych biegunowych, we współrzędnych kartezjań ich kala iniowa i

garytmiczna) oraz wyznaczyć szerokość listka głównego badanej anteny.

Zysk anteny G, za zwyczaj, jest mierzony poprzez porównanie sygnałów P

wz

i P

bad

,

zorcową ze znanym zyskiem oraz na

yko

spó

wyk

c

er

k

a

w

ta

sk

k

(s

o

l

w

lo

A.4.2. Pomiar kierunkowości (zysku kierunkowego)

odebranych od anteny nadawczej po kolei na antenę w
antenę badaną, (rys.A.2).

Nadajnik/
odbiornik

Odbiornik/
nadajnik

R

P

t

Antena

badana

P

bad

Antena

wzorcowa

P

wz

Rys. A.2. Pomiar zysku kierunkowego anten

Wyniki pomiarów i obliczeń dla anteny tubowej i parabolicznej zamieścić w tabeli

wyniki pomiarów, porównać z obliczeniami

oretycznymi.

Tab

tubowa

paraboliczna

liniowy

podanej poniżej. Skomentować otrzymane
te

ela nr 3

Antena

Antena

Antena – szyk

P

z

w

-

P

bad

-

G

wz

dB

F GHz

9.5

9.5

G

dB

4

Na rys. A.3 przedstawiono przebieg zysku kierunkowego w dB anteny wzorcowej w

funkcji częstotliwości.

Rys. A.3. Charakterystyka kalibracyjna zysku kierunkowego anteny wzorcowej

GHz

5