LABORATORIUM ANTEN
Grupa:
Skład podgrupy:
SPRAWOZDANIE
Ćw. Nr 3 : BADANIE ANTENY Z REFLEKTOREM KĄTOWYM

Opracowanie wyników:

	Wymiar A [cm]	Wymiar B [cm]
Antena Nadawcza	31	46
Antena Odbiorcza (soczewkowa)	45	105
R [m]	4,50
F1 [MHz]	1800
F2[MHz]	1525

. 1. Sprawdzenie czy zostały spełnione warunki strefy dalekiej:

dane:

A₁=31cm - szerokość anteny nadawczej

B₁=46cm - wysokość anteny nadawczej

A₂=45cm - szerokość anteny odbiorczej

B₂=105cm - wysokość anteny odbiorczej

R=4,5m - odległość między anteną nadawczą a odbiorczą

λ – długość fali

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

$$\lambda_{1} = \frac{3*10^{8}}{1800*10^{6}} = 0,17\lbrack m\rbrack$$

$$\lambda_{2} = \frac{3*10^{8}}{1525*10^{6}} = 0,20\lbrack m\rbrack$$

D₁- maksymalny poprzeczny rozmiar anteny nadawczej(przekątna apertury)

D₂- maksymalny poprzeczny rozmiar anteny odbiorczej(przekątna apertury)

Przekątne D₁ i D₂ obliczamy stosując twierdzenie Pitagorasa:

1. Kryterium fazowe

$$R \geq \frac{2*{(D_{1} + D_{2})}^{2}}{\lambda}$$

R ≥

4,5≥33,6 - kryterium fazowe nie jest spełnione

R ≥

4,5≥28,6 - kryterium fazowe nie jest spełnione

1. Kryterium amplitudowe

R ≥ 1, 19 * (D₁ + D₂)

R ≥ 1,19(0,55+1,14)

R ≥ 2 [m]

4,5≥2 -kryterium amplitudowe jest spełnione

1. Brak przeszkód w granicach I strefy propagacyjnej Fresnela:

$$R_{F1max} = \frac{\sqrt{\text{λR}}}{2}$$

R_F1max=

R_F1max≈ 0,44 [m]

R_F2max=

R_F2max≈ 0,47 [m]

Dla anten rozstawionych w laboratorium w odległości R=4,5m otrzymujemy R_F1max=0,44m oraz R_F2max=0,47m

Polaryzacja pozioma dla f1=1800MHz
Kąt[stopnie]
-30
-28
-26
-24
-22
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30

Polaryzacja pionowa dla f1=1800MHz
Kąt[stopnie]
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90

Polaryzacja pozioma dla f2=1525MHz
Kąt[stopnie]
-30
-28
-26
-24
-22
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30

Polaryzacja pionowa dla f2=1525MHz
Kąt[stopnie]
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90

Wnioski

Celem ćwiczenia było zbadanie anteny z reflektorem kątowym, sprawdzenie czy posiada ona założone parametry eksploatacyjne, a w szczególności pomiar jej charakterystyk
i parametrów elektrycznych.

Na podstawie wykreślonych charakterystyk promieniowania unormowanych w amplitudzie oraz kącie obrotu możemy odczytać szerokość użyteczną wiązki głównej, którą określa się na poziomie 3 dB spadku wartości maksymalnej listka głównego. Dla różnych częstotliwości badanej fali oraz różnych polaryzacji anteny odbiorczej(pionowej i poziomej) przyjmuje ona różne wartości:

Rozwartość wiązki użytecznej dla polaryzacji poziomej (f2=1525 MHz) wynosi około 10^o, a dla f1=1800 MHz około 9,5^o. Natomiast dla polaryzacji pionowej rozwartość użyteczna wiązki wynosi odpowiednio 30^o (f2=1525 MHz) natomiast dla f=1800MHz ok. 30^o. ). Antena ta charakteryzuje się dobrym zyskiem kierunkowym, a więc pomiar poziomu pierwszego listka bocznego oraz promieniowania wstecznego nie byłby wiarygodny ze względu na niski ich poziom (porównywalny z poziomem szumów własnych).

Należy zwrócić uwagę na to, że dla polaryzacji poziomej charakterystyka promieniowania jest kształtowana przez szyk antenowy (w naszym przypadku jest to
6 elementów opromieniających), natomiast dla polaryzacji pionowej charakterystykę kształtował reflektor o kącie rozwarcia 90^o.

Sprawdziliśmy również czy nasz układ pomiarowy spełnia odpowiednie warunki poprawnej propagacji fal. Okazuje się, że spełniał on warunek strefy bliskiej oraz braku przeszkód w
I strefie Fresnela, czyli możliwość dyfrakcji fali propagującej się, warunek amplitudy został spełniony niestety warunek fazy nie został spełniony co mogło mieć wpływ na rozbieżności otrzymanych wyników pomiarów od założeń teoretycznych. Ponadto na błędy pomiaru mogły mieć wpływ różnice w wysokościach zawieszenia anteny odbiorczej oraz różnych katów pod jakimi odbierały one od anteny nadawczej w trakcie pomiarów.

Analizując wzór na natężenie pola elektrycznego i magnetycznego wnioskujemy, że natężenia te są odwrotnie proporcjonalne do odległości dla strefy dalekiej. Dla strefy bliskiej wektory E i H są przesunięte względem siebie o π/2 w wyniku czego strumień energii jest w pobliżu anteny bardzo mały. Nie został spełniony warunek strefy dalekiej (nie zostało spełnione kryterium fazowe) co miało wpływ na uzyskane wyniki pomiarów.

W czasie wykonywania pomiarów po uruchomieniu przez pozostałe zespoły swoich stanowisk pomiarowych zauważyliśmy że spadła amplituda odbieranej wiązki głównej. Na co miały wpływ pozostałe anteny pracujące w tym samym pomieszczeniu.