Laboratorium Anten
Grupa:E9
1.
Temat: BADANIE ANTENY TUBOWEJ I ANTENY SOCZEWKOWEJ.

1. Układ pomiarowy

1. Parametry badanych anten

	Wymiar A [cm]	Wymiar B [cm]
Antena nadawcza	19	11
Antena odbiorcza 1 [soczewkowa]	30	6
Antena odbiorcza 2 [tubowa]	30	6
R [m]	3,5
Częstotliwość [MHz]	9949

1. Opracowanie wyników

• Antena tubowa – polaryzacja pozioma

Kąt [stopnie] I[uA] 25 0,2 26 0,3 27 0,6 28 0,8 29 0,9 30 0,9 31 0,9 32 1,3 33 1,5 34 2,5 35 3,2 36 3,8 37 4,6 38 6,0 39 8,8 40 12,3 41 15,8 42 18,3 43 21,2 44 23,5 45 27,0 46 32,2 47 35,4 48 36,7 49 33,5 50 38,0 51 26,0 52 23,8 53 23,8 54 25,9 56 29,3 57 34,4 58 36,2 59 36,3 60 34,5 61 30,3 62 26 63 22 64 20,6 65 19 66 14,5 67 11,7 68 8,6 69 5,8 70 4,2 71 4 72 3,6 73 2,8 74 1,7 75 0,8 76 0,7 78 0,9

• Antena tubowa – polaryzacja pionowa

Kąt [stopnie]	I[uA]
14	0,1
16	0,1
18	0,2
20	0,4
22	0,8
24	0,9
26	1,3
28	2,7
30	4,2
32	5,7
34	7,0
36	9,8
38	12,6
40	15,0
42	17,9
44	21,0
46	24,0
48	25,5
50	28,4
52	29,7
54	30,2
56	29,9
58	29,0
60	27,0
62	25,9
64	22,8
66	20,1
68	16,0
70	12,0
72	9,5
74	7,6
76	5,6
78	3,7
80	2,3
82	1,4
84	0,9
86	0,5
88	0,3
90	0,2
92	0,2
94	0,3

• Antena soczewkowa – polaryzacja pionowa

Kąt [stopnie] I [uA] 14 0,5 16 0,9 18 1,2 20 2,0 22 2,7 24 4,4 26 6,1 28 8,9 30 12,4 32 19,5 34 26,2 36 37,3 38 47,7 40 62,4 42 77,4 44 92,6 46 111,0 48 132,0 50 147,0 52 160,8 54 167,0 56 173,0 58 172,0 60 164,0 62 155,0 64 141,0 66 125,5 68 105,5 70 90,0 72 71,2 74 58,0 76 47,0 78 34,5 80 22,5 82 17,6 84 11,0 86 8,7 88 5,2 90 3,6 92 2,6 94 1,9 96 1,4 98 0,6 100 0,8 102 0,9 104 0,5

• Antena soczewkowa – polaryzacja pozioma

Kąt [stopnie]	I [uA]
43	4,4
44	4,5
45	2,5
46	2,4
47	1,8
48	0,2
49	1,9
50	14,8
51	34,9
52	75,6
53	124,4
54	133,0
55	125,0
56	94,0
57	48,3
58	15,4
59	4,2
60	4,8
61	3,3
62	1,1
63	0,2
64	0,6

1. Przykładowe obliczenia

1. Długość fali:

gdzie:

c – prędkość światła

f – częstotliwość f=9949 MHz

1. Maksymalny poprzeczny rozmiar anteny nadawczej

2. Maksymalny poprzeczny rozmiar anteny odbiorczej

- antena tubowa i soczewkowa

1. Kryterium fazowe (różnica faz pola ∆φ_max=$\frac{\mathbf{\pi}}{\mathbf{8}}$rad)

[cm] = 18,3 [m] - antena tubowa i soczewkowa

1. Kryterium amplitudowe (błąd gęstości mocy 15%):

[cm]

[m] - antena tubowa i soczewkowa

1. Kryterium braku przeszkód w granicach I strefy propagacyjnej Fresnela:

[m] ≈ 16,2[cm]

1. WNIOSKI

1. Kryterium fazowe, amplitudowe oraz promień I strefy Fresnela są takie same w przypadku anteny tubowej jak i soczewkowej. Jest to spowodowane takimi samymi wymiarami anten.

W naszym przypadku kryterium fazowe jest spełnione dla R≥8,58 m. Kryterium amplitudowe R≥0,428, natomiast w przypadku anten rozstawionych w laboratorium w odległości R=3,45m otrzymujemy R_F1max=0,161m-promień I strefy Fresnela.

Warunek strefy dalekiej w obu przypadkach nie został spełniony. Antena nadawcza oraz odbiorcza ustawione zostały w odległości 3,45m, natomiast jako warunek strefy dalekiej przyjmujemy bardziej krytyczną wielkość jaką w naszym przypadku jest wartość otrzymana dla kryterium fazowego, której wartość jest =>8,58m.

2. Na podstawie pomiarów wykreślone zostały charakterystyki unormowane w amplitudzie i kącie obrotu dla przypadków promieniowania anteny tubowej i soczewkowej. Zauważyć można, że dużo większe rozwartości na poziomie zerowym wiązki dla anteny soczewkowej i tubowej otrzymujemy w przypadku polaryzacji pionowej. Również rozwartości użyteczne badanych anten które możemy odczytać na podstawie charakterystyk mają szersze pasmo w przypadku polaryzacji pionowej.

W przypadku polaryzacji poziomej obie anteny charakteryzują się węższym pasmem oraz załamaniem charakterystyk przy 0⁰, listek główny rozdziela się na dwa mniejsze listki co świadczy o słabszym rozchodzeniu się wiązki dla kąta 0^o.

W przypadku anteny soczewkowej występuje błąd pomiaru, co obrazuje charakterystyka. Powodem tego jest awaria miernika oraz słaba bateria zasilająca.

Na podstawie charakterystyk można określić kierunek oraz poziom wiązki głównej i, zazwyczaj niepożądanych, wiązek bocznych i wstecznych.

3. Błąd pomiaru wynikający z niedokładnego odczytu położenia kątowego badanej anteny wyniósł ok. 0,5°, a błąd niedokładności odczytu poziomu odebranego sygnału ok. 0,5 μA.

Wystąpienie błędów mogło być spowodowane mało dokładnym ustawieniem eksperymentu, wadą urządzeń pomiarowych a także niedokładnością i przypadkowością działania ludzkich zmysłów. Różnica pomiędzy odczytem rozwartości użytecznej wiązki głównej poszczególnych charakterystyk przy współrzędnych biegunowych oraz liniowych jest mniejsza niż 10 %.

4.Zastosowanie soczewki w antenie w znacznym stopniu poprawia własności kierunkowe anteny. Dla polaryzacji pionowej możemy również zauważyć że antena soczewkowa charakteryzuje się dużo szerszą rozwartością użyteczną wiązki głównej, jak również rozwartością na poziomie zerowym wiązki głównej.