POLITECHNIKA WARSZAWSKA 

 

 

 
 
 

 
 

 
 

 

Laboratorium   

 

 

Anten 

 

Ć w i c z e n i e  

2 

 

Badanie charakterystyk polaryzacyjnych  

 
 

Instrukcja  

 

v.1.1 

 
 
 
 

opracowali: 

dr inż. Eugeniusz Jaszczyszyn  

mgr inż. Henryk Chaciński 

 
 

 
 
 
 
 

Instytut Radioelektroniki 

Warszawa 2003 

  

B.1. CEL ĆWICZENIA 

Podstawowym celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z metodami pomiaru 

polaryzacyjnych charakterystyk anten oraz ze sposobami wytwarzania fali o polaryzacji 
eliptycznej (kołowej). W trakcie ćwiczenia wyznaczane są charakterystyki polaryzacyjne fali 
o polaryzacji liniowej, kołowej oraz  charakterystyki polaryzacyjne anteny spiralnej.  
 
B.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, 
c)  anteny o polaryzacji liniowej, kołowej, eliptycznej,  
d)  charakterystyki polaryzacyjne anteny (fali), 
e)  charakterystyka kierunkowa oraz polaryzacyjna anteny, 
f)  metody pomiaru charakterystyk polaryzacyjnych, 
g)  metody wytwarzania fali o polaryzacji liniowej, kołowej i eliptycznej, 
h)  wykorzystanie anten o polaryzacji liniowej i kołowej. 

Materiały pomocnicze znajdują się w skrypcie dostępnym w pok. 427 (1 egz. na 1 zespół 
i są do zwrotu)  
 
B.3. PRACA DOMOWA 

 1. Obliczyć wartość współczynnika eliptyczności m oraz wykreślić elipsę polaryzacyjną dla 

następujących wartości składowych wektora pola elektrycznego: 

E

θ

 = (1+K) e

−j5N

[V/m],  E

ϕ

 = (5

−K) e

j5N

 [V/m] 

przy czym „N” jest cyfrą jedności a „K” cyfrą dziesiątek numeru kolejnego studenta na 
liście. „5N” jest miarą kąta w stopniach. 

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

 

B.4. POMIARY 
B.4.1. Opis działania stanowiska pomiarowego 

Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rys. B.1 Sygnał z generatora poprzez 

sprzęgacz jest doprowadzony do falowodu kołowego (przy badaniu polaryzacji fal ). Przy 
badaniu polaryzacji anten w miejsce falowodu jest włączana badana antena. Fala 
elektromagnetyczna wzbudzana w falowodzie kołowym lub wytwarzana przez badana antenę 
jest odbierana za pomocą anteny pomiarowej. Sygnał z anteny pomiarowej jest 
doprowadzony do woltomierza wektorowego (wejście B). Za pomocą woltomierza 
wektorowego jest mierzona amplituda i faza odbieranego sygnału. Antena pomiarowa jest 
wyposażona w podziałkę umożliwiającą odczytanie kąta 

α ustawienia anteny. Do wejścia A 

woltomierza wektorowego jest doprowadzony sygnał odniesienia. Sygnał odniesienia dla 
woltomierza wektorowego jest pobierany z wyjścia generatora za pomocą sprzęgacza. 
Sprzężenie pomiędzy wejściem 1 i wyjściem 3 sprzęgacza wynosi 20dB.  

W układzie pomiarowym przedstawionym na rys. B.1 ( w wersji z falowodem kołowym) 

badaną falę elektromagnetyczną wytwarza się w sposób opisany w rozdziale 4. Fala 
elektromagnetyczna jest wzbudzana w falowodzie kołowym za pomocą antenki umieszczonej 
w odległości około 

λ/4 od zwartego końca falowodu. Antenka ta jest umieszczona ukośnie, 

 

2 

pod kątem 45 ° od pionu. Wewnątrz falowodu znajdują się prowadnice umożliwiające 
wsunięcie jednej lub dwóch płyt teflonowych. Płyty te są umieszczane pionowo. Po usunięciu 
płyt polaryzacja fali u wylotu falowodu odpowiada polaryzacji fali generowanej przez 
antenkę i jest bliska liniowej. Włożenie jednej lub obydwu płyt powoduje zmianę fazy 
składowej pionowej pola elektrycznego i polaryzacja fali staje się eliptyczna. Przy włożeniu 
obydwu płyt polaryzacja zbliża się do kołowej. 

x

y

z

Badana antena

Antena pomiarowa

Falowód kołowy

1

3

Woltomierz

wektorowy

A

B

Generator

Sprzęgacz

2

4

L

 
Rys. B.1. Schemat układu pomiarowego 

 
B.4.2. Pomiary polaryzacji liniowej fali elektromagnetycznej 

1. Obliczyć krytyczną długość fali oraz częstotliwość krytyczną fali w falowodzie kołowym 

dla podstawowego rodzaju pracy TE

11

 przyjmując średnicę falowodu d = 119mm.  

2. Obliczyć długość fali w falowodzie bez płyty teflonowej dla częstotliwości 1750MHz.  

 
Ustawić częstotliwość pracy generatora równą 1750 MHz oraz taki poziom sygnału, aby 

woltomierz osiągnął stan synchronizacji (lampka sygnalizacyjna powinna zgasnąć). Dla fali o 
polaryzacji liniowej zmierzyć poziom sygnału oraz jego fazy w funkcji kąta położenia anteny 
pomiarowej w zakresie od 0° do 360° (fala o polaryzacji liniowej jest wytwarzana, gdy płyty 
dielektryczne są usunięte z falowodu). Wyniki pomiarów zanotować w tabeli podanej poniżej. 
Tabela nr 1 

α 

o 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 

mV 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gdzie: 

α - położenie anteny pomiarowej, ϕ - przesunięcie fazy mierzonego napięcia. 

 

Zanotować pozycję anteny, przy których uzyskuje się maksymalną i minimalną amplitudę 

sygnału mierzonego. 

 

3 

 Sporządzić  wykres we współrzędnych biegunowych zależności poziomu amplitudy 

sygnału oraz we współrzędnych prostokątnych  zależności fazy od kąta położenia anteny. 
Naszkicować elipsę polaryzacji i wyznaczyć  kąt nachylenia elipsy. Obliczyć współczynnik 
eliptyczności m w dB.  
 
B.4.3.. Pomiary polaryzacji kołowej fali elektromagnetycznej 

1. Obliczyć  długość  płyty teflonowej, umieszczenie której w falowodzie kołowym 

spowoduje powstanie fali o polaryzacji kołowej. Obliczenia wykonać dla częstotliwości 
określonej wzorem: F = 1.55 + 0.03N. „N” jest cyfrą jedności numeru kolejnego studenta 
na liście, 

ε

w

 teflonu przyjąć 2.  

 
Należy umieścić w falowodzie kołowym obie płyty dielektryczne. Przeprowadzić 

analogiczne pomiary jak powyżej. Wyniki pomiarów zamieścić w tabeli podanej poniżej.  
Tabela nr 2 

α 

o 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 

mV 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gdzie: 

α - położenie anteny pomiarowej, ϕ - przesunięcie fazy mierzonego napięcia. 

 

Dodatkowo należy naszkicować elipsę polaryzacji, wyznaczyć wielkość współczynnika 

eliptyczności i kąt nachylenia elipsy. Porównać wartości współczynnika eliptyczności dla 
polaryzacji liniowej i kołowej. 
 
B.4.4. Pomiary współczynnika eliptyczności w funkcji częstotliwości 

Wykonać pomiary współczynnika eliptyczności w funkcji częstotliwości.. Pomiary należy 

wykonać dla kilku punktów w zakresie częstotliwości 1.5GHz do 1.75GHz. Wyniki 
pomiarów zamieścić w tabeli podanej poniżej. 
Tabela nr 3 

F 

GHz 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

max 

mV 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

min 

mV 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m 

- 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Sporządzić wykres we współrzędnych prostokątnych uzyskanej zależności, wyjaśnić 

przyczynę zaobserwowanych zmian. 
 
B.4.5. Pomiary charakterystyki polaryzacji anteny 

Zmierzyć charakterystykę polaryzacji anteny spiralnej dla częstotliwości 1.5GHz. Jako 

antenę pomiarową zastosować antenę o polaryzacji liniowej (antenę dipolową z możliwością 
obrotu). Antenę badaną umieścić możliwie daleko od przedmiotów mogących zniekształcać 
pole elektromagnetyczne. Zmierzyć poziom sygnału oraz jego fazę w funkcji kąta położenia 

 

4 

anteny pomiarowej w zakresie od 0° do 360. Wyniki pomiarów zamieścić w tabeli podanej 
poniżej. 

 

Tabela nr 4 

α 

o 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 

mV 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gdzie: 

α - położenie anteny pomiarowej, ϕ - przesunięcie fazy mierzonego napięcia. 

 

Naszkicować elipsę polaryzacji i wyznaczyć  kąt nachylenia elipsy. Obliczyć 

współczynnik eliptyczności m w dB.  

  

 

 
 

 

5