ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI |
---|
G r u p a |
SPRAWOZDANIE |
BADANIE ANTENY ŚCIANOWEJ |
Układ pomiarowy.
Rysunek nr 1
Parametry badanych anten.
Wymiar A [cm] | Wymiar B [cm] | Liczba elementów w szyku |
|
---|---|---|---|
Antena nadawcza | 24 | 14 | - |
Antena odbiorcza 1 | 20 | 31 | 4 |
Antena odbiorcza 2 | 18 | 16 | 2 |
R [m] | 4,18 | ||
Częstotliwość [MHz] | 2400 |
Tabela nr 1
Wyniki pomiarów.
antena nr 1 (4 elementowa):
Kąt [o] | kąt- kąt max | I [uA] | I/Imax |
---|---|---|---|
180 | -146 | 15 | 0,46875 |
178 | -148 | 18 | 0,56250 |
176 | 210 | 17 | 0,53125 |
174 | 208 | 16,5 | 0,51563 |
172 | 206 | 15,5 | 0,48438 |
170 | 204 | 15 | 0,46875 |
168 | 202 | 14,5 | 0,45313 |
166 | 200 | 12,5 | 0,39063 |
164 | 198 | 11,5 | 0,35938 |
162 | 196 | 10 | 0,31250 |
160 | 194 | 7,5 | 0,23438 |
158 | 192 | 7 | 0,21875 |
156 | 190 | 4,5 | 0,14063 |
154 | 188 | 4 | 0,12500 |
152 | 186 | 4,5 | 0,14063 |
150 | 184 | 2,5 | 0,07813 |
148 | 182 | 4,5 | 0,14063 |
146 | 180 | 4 | 0,12500 |
144 | 178 | 6 | 0,18750 |
142 | 176 | 7 | 0,21875 |
140 | 174 | 7,5 | 0,23438 |
138 | 172 | 9 | 0,28125 |
136 | 170 | 9 | 0,28125 |
134 | 168 | 8,5 | 0,26563 |
132 | 166 | 9,5 | 0,29688 |
130 | 164 | 7 | 0,21875 |
128 | 162 | 9 | 0,28125 |
126 | 160 | 10 | 0,31250 |
124 | 158 | 9,5 | 0,29688 |
122 | 156 | 9,5 | 0,29688 |
120 | 154 | 11 | 0,34375 |
118 | 152 | 11,5 | 0,35938 |
116 | 150 | 12 | 0,37500 |
114 | 148 | 15 | 0,46875 |
112 | 146 | 0 | 0,00000 |
110 | 144 | 0 | 0,00000 |
108 | 142 | 0 | 0,00000 |
106 | 140 | 0 | 0,00000 |
104 | 138 | 0 | 0,00000 |
102 | 136 | 1,5 | 0,04688 |
100 | 134 | 3 | 0,09375 |
98 | 132 | 4 | 0,12500 |
96 | 130 | 7 | 0,21875 |
94 | 128 | 2,5 | 0,07813 |
92 | 126 | 2 | 0,06250 |
90 | 124 | 1 | 0,03125 |
88 | 122 | 1 | 0,03125 |
86 | 120 | 1 | 0,03125 |
84 | 118 | 4 | 0,12500 |
82 | 116 | 5 | 0,15625 |
80 | 114 | 5 | 0,15625 |
78 | 112 | 4 | 0,12500 |
76 | 110 | 5 | 0,15625 |
74 | 108 | 7 | 0,21875 |
72 | 106 | 6 | 0,18750 |
70 | 104 | 7 | 0,21875 |
68 | 102 | 6,5 | 0,20313 |
66 | 100 | 6 | 0,18750 |
64 | 98 | 6 | 0,18750 |
62 | 96 | 7 | 0,21875 |
60 | 94 | 4,5 | 0,14063 |
58 | 92 | 5 | 0,15625 |
56 | 90 | 5 | 0,15625 |
54 | 88 | 4,5 | 0,14063 |
52 | 86 | 3 | 0,09375 |
50 | 84 | 3 | 0,09375 |
48 | 82 | 2 | 0,06250 |
46 | 80 | 6,5 | 0,20313 |
44 | 78 | 0 | 0,00000 |
42 | 76 | 0 | 0,00000 |
40 | 74 | 0 | 0,00000 |
38 | 72 | 0 | 0,00000 |
36 | 70 | 0 | 0,00000 |
34 | 68 | 0 | 0,00000 |
32 | 66 | 0 | 0,00000 |
30 | 64 | 0 | 0,00000 |
28 | 62 | 0 | 0,00000 |
26 | 60 | 0 | 0,00000 |
24 | 58 | 0 | 0,00000 |
22 | 56 | 0 | 0,00000 |
20 | 54 | 0 | 0,00000 |
18 | 52 | 0 | 0,00000 |
16 | 50 | 0,5 | 0,01563 |
14 | 48 | 1 | 0,03125 |
12 | 46 | 1,5 | 0,04688 |
10 | 44 | 2 | 0,06250 |
8 | 42 | 2,5 | 0,07813 |
6 | 40 | 2,5 | 0,07813 |
4 | 38 | 2 | 0,06250 |
2 | 36 | 1 | 0,03125 |
0 | 34 | 0,5 | 0,01563 |
-2 | 32 | 0 | 0,00000 |
-4 | 30 | 0,5 | 0,01563 |
-6 | 28 | 0,5 | 0,01563 |
-8 | 26 | 4 | 0,12500 |
-10 | 24 | 6 | 0,18750 |
-12 | 22 | 11 | 0,34375 |
-14 | 20 | 15 | 0,46875 |
-16 | 18 | 18 | 0,56250 |
-18 | 16 | 20,5 | 0,64063 |
-20 | 14 | 29,5 | 0,92188 |
-22 | 12 | 26 | 0,81250 |
-24 | 10 | 27 | 0,84375 |
-26 | 8 | 29 | 0,90625 |
-28 | 6 | 30,5 | 0,95313 |
-30 | 4 | 31 | 0,96875 |
-32 | 2 | 32 | 1,00000 |
-34 | 0 | 32 | 1,00000 |
-36 | -2 | 32 | 1,00000 |
-38 | -4 | 31,5 | 0,98438 |
-40 | -6 | 31 | 0,96875 |
-42 | -8 | 30 | 0,93750 |
-44 | -10 | 29,5 | 0,92188 |
-46 | -12 | 28 | 0,87500 |
-48 | -14 | 26 | 0,81250 |
-50 | -16 | 24 | 0,75000 |
-52 | -18 | 19,5 | 0,60938 |
-54 | -20 | 16 | 0,50000 |
-56 | -22 | 12 | 0,37500 |
-58 | -24 | 6 | 0,18750 |
-60 | -26 | 4,5 | 0,14063 |
-62 | -28 | 1 | 0,03125 |
-64 | -30 | 0 | 0,00000 |
-66 | -32 | 2 | 0,06250 |
-68 | -34 | 4 | 0,12500 |
-70 | -36 | 7 | 0,21875 |
-72 | -38 | 9,5 | 0,29688 |
-74 | -40 | 12,5 | 0,39063 |
-76 | -42 | 13 | 0,40625 |
-78 | -44 | 14 | 0,43750 |
-80 | -46 | 14 | 0,43750 |
-82 | -48 | 14 | 0,43750 |
-84 | -50 | 14 | 0,43750 |
-86 | -52 | 14 | 0,43750 |
-88 | -54 | 13 | 0,40625 |
-90 | -56 | 12 | 0,37500 |
-92 | -58 | 10,5 | 0,32813 |
-94 | -60 | 9,5 | 0,29688 |
-96 | -62 | 8 | 0,25000 |
-98 | -64 | 6 | 0,18750 |
-100 | -66 | 4 | 0,12500 |
-102 | -68 | 2,5 | 0,07813 |
-104 | -70 | 2 | 0,06250 |
-106 | -72 | 1 | 0,03125 |
-108 | -74 | 1 | 0,03125 |
-110 | -76 | 0 | 0,00000 |
-112 | -78 | 0 | 0,00000 |
-114 | -80 | 0 | 0,00000 |
-116 | -82 | 0 | 0,00000 |
-118 | -84 | 0 | 0,00000 |
-120 | -86 | 0 | 0,00000 |
-122 | -88 | 0 | 0,00000 |
-124 | -90 | 0 | 0,00000 |
-126 | -92 | 0 | 0,00000 |
-128 | -94 | 0 | 0,00000 |
-130 | -96 | 0 | 0,00000 |
-132 | -98 | 0 | 0,00000 |
-134 | -100 | 1 | 0,03125 |
-136 | -102 | 1 | 0,03125 |
-138 | -104 | 1 | 0,03125 |
-140 | -106 | 1 | 0,03125 |
-142 | -108 | 1,5 | 0,04688 |
-144 | -110 | 1 | 0,03125 |
-146 | -112 | 0 | 0,00000 |
-148 | -114 | 0 | 0,00000 |
-150 | -116 | 0 | 0,00000 |
-152 | -118 | 0 | 0,00000 |
-154 | -120 | 0 | 0,00000 |
-156 | -122 | 3 | 0,09375 |
-158 | -124 | 3 | 0,09375 |
-160 | -126 | 3 | 0,09375 |
-162 | -128 | 2 | 0,06250 |
-164 | -130 | 4 | 0,12500 |
-166 | -132 | 6 | 0,18750 |
-168 | -134 | 12 | 0,37500 |
-170 | -136 | 13 | 0,40625 |
-172 | -138 | 14 | 0,43750 |
-174 | -140 | 14,5 | 0,45313 |
-176 | -142 | 18 | 0,56250 |
-178 | -144 | 16 | 0,50000 |
-180 | -146 | 13 | 0,40625 |
Tabela nr 2
antena nr 2 (2 elementowa):
Kąt [o] | kąt- kąt max | I [uA] | I/Imax |
---|---|---|---|
180 | 172 | 12 | 0,35821 |
178 | 170 | 12,5 | 0,37313 |
176 | 168 | 12 | 0,35821 |
174 | 166 | 13 | 0,38806 |
172 | 164 | 13,5 | 0,40299 |
170 | 162 | 14,5 | 0,43284 |
168 | 160 | 14 | 0,41791 |
166 | 158 | 14 | 0,41791 |
164 | 156 | 14 | 0,41791 |
162 | 154 | 15 | 0,44776 |
160 | 152 | 13 | 0,38806 |
158 | 150 | 13 | 0,38806 |
156 | 148 | 11,5 | 0,34328 |
154 | 146 | 14,5 | 0,43284 |
152 | 144 | 13 | 0,38806 |
150 | 142 | 13,5 | 0,40299 |
148 | 140 | 13,5 | 0,40299 |
146 | 138 | 14,5 | 0,43284 |
144 | 136 | 14 | 0,41791 |
142 | 134 | 12 | 0,35821 |
140 | 132 | 13 | 0,38806 |
138 | 130 | 13,5 | 0,40299 |
136 | 128 | 13,5 | 0,40299 |
134 | 126 | 12 | 0,35821 |
132 | 124 | 11,5 | 0,34328 |
130 | 122 | 10 | 0,29851 |
128 | 120 | 9,5 | 0,28358 |
126 | 118 | 8,5 | 0,25373 |
124 | 116 | 7,5 | 0,22388 |
122 | 114 | 7 | 0,20896 |
120 | 112 | 5 | 0,14925 |
118 | 110 | 4,5 | 0,13433 |
116 | 108 | 5 | 0,14925 |
114 | 106 | 4,5 | 0,13433 |
112 | 104 | 3,5 | 0,10448 |
110 | 102 | 3 | 0,08955 |
108 | 100 | 2,5 | 0,07463 |
106 | 98 | 1,5 | 0,04478 |
104 | 96 | 2 | 0,05970 |
102 | 94 | 1,5 | 0,04478 |
100 | 92 | 1,5 | 0,04478 |
98 | 90 | 1 | 0,02985 |
96 | 88 | 1 | 0,02985 |
94 | 86 | 1 | 0,02985 |
92 | 84 | 1,5 | 0,04478 |
90 | 82 | 2 | 0,05970 |
88 | 80 | 1 | 0,02985 |
86 | 78 | 2 | 0,05970 |
84 | 76 | 1,5 | 0,04478 |
82 | 74 | 2 | 0,05970 |
80 | 72 | 3 | 0,08955 |
78 | 70 | 2,5 | 0,07463 |
76 | 68 | 3 | 0,08955 |
74 | 66 | 2,5 | 0,07463 |
72 | 64 | 3 | 0,08955 |
70 | 62 | 3,5 | 0,10448 |
68 | 60 | 4,5 | 0,13433 |
66 | 58 | 5 | 0,14925 |
64 | 56 | 5,5 | 0,16418 |
62 | 54 | 6 | 0,17910 |
60 | 52 | 7 | 0,20896 |
58 | 50 | 8,5 | 0,25373 |
56 | 48 | 9 | 0,26866 |
54 | 46 | 11 | 0,32836 |
52 | 44 | 12,5 | 0,37313 |
50 | 42 | 13,5 | 0,40299 |
48 | 40 | 15,5 | 0,46269 |
46 | 38 | 17 | 0,50746 |
44 | 36 | 19 | 0,56716 |
42 | 34 | 20 | 0,59701 |
40 | 32 | 21 | 0,62687 |
38 | 30 | 22 | 0,65672 |
36 | 28 | 23,5 | 0,70149 |
34 | 26 | 25 | 0,74627 |
32 | 24 | 26 | 0,77612 |
30 | 22 | 27,5 | 0,82090 |
28 | 20 | 28,5 | 0,85075 |
26 | 18 | 30 | 0,89552 |
24 | 16 | 30,5 | 0,91045 |
22 | 14 | 31,5 | 0,94030 |
20 | 12 | 32 | 0,95522 |
18 | 10 | 32,5 | 0,97015 |
16 | 8 | 33 | 0,98507 |
14 | 6 | 33 | 0,98507 |
12 | 4 | 33,5 | 1,00000 |
10 | 2 | 33 | 0,98507 |
8 | 0 | 33,5 | 1,00000 |
6 | -2 | 30 | 0,89552 |
4 | -4 | 32,5 | 0,97015 |
2 | -6 | 32 | 0,95522 |
0 | -8 | 32 | 0,95522 |
-2 | -10 | 31 | 0,92537 |
-4 | -12 | 31 | 0,92537 |
-6 | -14 | 31 | 0,92537 |
-8 | -16 | 30 | 0,89552 |
-10 | -18 | 28,5 | 0,85075 |
-12 | -20 | 27,5 | 0,82090 |
-14 | -22 | 25,5 | 0,76119 |
-16 | -24 | 24 | 0,71642 |
-18 | -26 | 24 | 0,71642 |
-20 | -28 | 22,5 | 0,67164 |
-22 | -30 | 21,5 | 0,64179 |
-24 | -32 | 19,5 | 0,58209 |
-26 | -34 | 18,5 | 0,55224 |
-28 | -36 | 16,5 | 0,49254 |
-30 | -38 | 13,5 | 0,40299 |
-32 | -40 | 13 | 0,38806 |
-34 | -42 | 11 | 0,32836 |
-36 | -44 | 9 | 0,26866 |
-38 | -46 | 7,5 | 0,22388 |
-40 | -48 | 7 | 0,20896 |
-42 | -50 | 5,5 | 0,16418 |
-44 | -52 | 3,5 | 0,10448 |
-46 | -54 | 2,5 | 0,07463 |
-48 | -56 | 2 | 0,05970 |
-50 | -58 | 0,5 | 0,01493 |
-52 | -60 | 0 | 0,00000 |
-54 | -62 | 0 | 0,00000 |
-56 | -64 | 0 | 0,00000 |
-58 | -66 | 0 | 0,00000 |
-60 | -68 | 0 | 0,00000 |
-62 | -70 | 0 | 0,00000 |
-64 | -72 | 0 | 0,00000 |
-66 | -74 | 0 | 0,00000 |
-68 | -76 | 0 | 0,00000 |
-70 | -78 | 0 | 0,00000 |
-72 | -80 | 0 | 0,00000 |
-74 | -82 | 0 | 0,00000 |
-76 | -84 | 0 | 0,00000 |
-78 | -86 | 0 | 0,00000 |
-80 | -88 | 0 | 0,00000 |
-82 | -90 | 0 | 0,00000 |
-84 | -92 | 0 | 0,00000 |
-86 | -94 | 0 | 0,00000 |
-88 | -96 | 0 | 0,00000 |
-90 | -98 | 0 | 0,00000 |
-92 | -100 | 0 | 0,00000 |
-94 | -102 | 0 | 0,00000 |
-96 | -104 | 0 | 0,00000 |
-98 | -106 | 0,5 | 0,01493 |
-100 | -108 | 1 | 0,02985 |
-102 | -110 | 1 | 0,02985 |
-104 | -112 | 1,5 | 0,04478 |
-106 | -114 | 3 | 0,08955 |
-108 | -116 | 3 | 0,08955 |
-110 | -118 | 2 | 0,05970 |
-112 | -120 | 2 | 0,05970 |
-114 | -122 | 1,5 | 0,04478 |
-116 | -124 | 1,5 | 0,04478 |
-118 | -126 | 2 | 0,05970 |
-120 | -128 | 3 | 0,08955 |
-122 | -130 | 4 | 0,11940 |
-124 | -132 | 5 | 0,14925 |
-126 | -134 | 5 | 0,14925 |
-128 | -136 | 7 | 0,20896 |
-130 | -138 | 7 | 0,20896 |
-132 | -140 | 7 | 0,20896 |
-134 | -142 | 6,5 | 0,19403 |
-136 | -144 | 8 | 0,23881 |
-138 | -146 | 10 | 0,29851 |
-140 | -148 | 9 | 0,26866 |
-142 | -150 | 9 | 0,26866 |
-144 | -152 | 9 | 0,26866 |
-146 | -154 | 10,5 | 0,31343 |
-148 | -156 | 10,5 | 0,31343 |
-150 | -158 | 11,5 | 0,34328 |
-152 | -160 | 9 | 0,26866 |
-154 | -162 | 9 | 0,26866 |
-156 | -164 | 10 | 0,29851 |
-158 | -166 | 9,5 | 0,28358 |
-160 | -168 | 10 | 0,29851 |
-162 | -170 | 10 | 0,29851 |
-164 | -172 | 11 | 0,32836 |
-166 | -174 | 12 | 0,35821 |
-168 | -176 | 13,5 | 0,40299 |
-170 | -178 | 12 | 0,35821 |
-172 | -180 | 13 | 0,38806 |
-174 | -182 | 14 | 0,41791 |
-176 | -184 | 13,5 | 0,40299 |
-178 | -186 | 13 | 0,38806 |
-180 | -188 | 12 | 0,35821 |
Tabela nr 3
Opracowanie wyników – sprawdzenie warunków strefy dalekiej.
kryterium fazowe:
$$R \geq \frac{2 \bullet \left( D_{1} + D_{2} \right)^{2}}{\lambda}$$
D1 - przekątna anteny nadawczej:
$$D_{1} = \sqrt{\left( A^{2} + B^{2} \right)} = \sqrt{\left( {0,24}^{2} + {0,14}^{2} \right)} = 0,278\lbrack m\rbrack$$
D2 - przekątna anteny odbiorczej nr 1:
$$D_{1} = \sqrt{\left( A^{2} + B^{2} \right)} = \sqrt{\left( {0,20}^{2} + {0,31}^{2} \right)} = 0,369\ \lbrack m\rbrack$$
D3 - przekątna anteny odbiorczej nr 2:
$$D_{1} = \sqrt{\left( A^{2} + B^{2} \right)} = \sqrt{\left( {0,18}^{2} + {0,16}^{2} \right)} = 0,241\ \lbrack m\rbrack$$
λ - długość fali:
$$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 \bullet 10^{8}}{2,4 \bullet 10^{9}} = 0,125\ \left\lbrack m \right\rbrack = 12.5\ \lbrack cm\rbrack$$
antena odbiorcza nr 1:
$$\frac{2 \bullet \left( D_{1} + D_{2} \right)^{2}}{\lambda} = \frac{2 \bullet \left( 0,278 + 0,369 \right)^{2}}{0,125} = 6,69\ \lbrack m\rbrack$$
R ≤ 6, 69 [m]
Warunek nie spełniony!
antena odbiorcza nr 2:
$$\frac{2 \bullet \left( D_{1} + D_{3} \right)^{2}}{\lambda} = \frac{2 \bullet \left( 0,278 + 0,241 \right)^{2}}{0,125} = 4,31\ \lbrack m\rbrack$$
R ≤ 4, 31 [m]
Warunek nie spełniony!
warunek amplitudowy:
R ≥ 1, 19 • (D1+D2)
antena odbiorcza nr 1:
1, 19 • (D1+D2) = 1, 19 • (0,278+0,369) = 0, 770 [m]
R ≥ 0, 770 [m]
Warunek spełniony!
antena odbiorcza nr 2:
1, 19 • (D1+D3) = 1, 19 • (0,278+0,241) = 0, 618 [m]
R ≥ 0, 566 [m]
Warunek spełniony!
kryterium braku przeszkód w zakresie I strefy propagacyjnej Fresnela:
$$R_{\text{Flmax}} = \frac{\sqrt{\lambda \bullet R}}{2} = \frac{\sqrt{0,125 \bullet 4,2}}{2} = 0,523\ \lbrack m\rbrack$$
Wnioski:
Celem ćwiczenia laboratoryjnego było zapoznanie się z budową i podstawowymi charakterystykami anten ścianowych (szyków antenowych).W ćwiczeniu badaliśmy dwie anteny o różnych ilościach elementów czynnych.
W pierwszym etapie ćwiczenia badaliśmy antenę ścianową o wymiarach 18x16 cm, z dwoma elementami czynnymi w szyku. Odległość od anteny nadawczej wynosiła 4,18 m. Pomiary prądów zostały przeprowadzone dla pełnego obrotu anteny - 360, na podstawie czego wykreśliliśmy charakterystyki promieniowania anteny. W drugim etapie takim samym pomiarom poddaliśmy antenę z czterema elementami czynnymi o wymiarach 20x31.
W pierwszej kolejności sprawdziliśmy spełnienie warunku strefy dalekiej oraz warunek amplitudowy co się okazało że obie anteny nie spełniają warunku strefy dalekiej, natomiast spełniają warunek amplitudowy.
W obszarze pierwszej strefy Fresnela nie występowały przeszkody.
Jedynie lekkie zakłócenia i wahnięcia i skoki wartości występowały podczas przechodzenia prowadzącego, bądź studenta obok stanowiska pomiarowego.Obie anteny znajdowały się za blisko anteny nadawczej. Ograniczenie to wynika z rozmiarów sali laboratoryjnej. Sytuacja ta mogła mieć wpływ na otrzymane charakterystyki.
Unormowana w kącie obrotu i amplitudzie charakterystyka promieniowania anteny we współrzędnych prostokątnych z dwoma elementami ma blisko dwukrotnie szerszy listek główny od anteny z czterema elementami czynnymi. Wnioskując, im mniejsza liczba elementów tym charakterystyka promieniowania danej anteny jest szersza. Świadczy to o tym, że wraz ze wzrostem liczby elementów czynnych, wzrasta zysk kierunkowy anteny. Lewy listek boczny jest dość duży. Może to świadczyć o tym, że nasza antena była lekko opromieniowywana z lewej strony przez antenę nadawczą innego stanowiska pomiarowego.
Analizując unormowane charakterystyki we współrzędnych biegunowych również można zauważyć, że listek główny anteny z czterema elementami czynnymi jest prawie dwukrotnie węższy od listka głównego anteny dwuelementowej. Antena dwuelementowa nie posiada natomiast listka bocznego, co wynika z tego, że dla mniejszej ilości elementów czynnych w szyku antenowym, zanikają listki boczne dla tej anteny. Zwiększając liczbę elementów aktywnych uzyskuje się mniejszą rozwartość użyteczną ale lepszy zysk kierunkowy (co widnieje na charakterystyce), ale prowadzi to do pojawienia się listków bocznych.
Z przeprowadzonych pomiarów można stwierdzić:
- liczba elementów wpływa na szerokość użyteczną wiązki. Większa liczba elementów powoduje zawężenie charakterystyki promieniowania,
- liczna elementów nie wpływa na kierunek promieniowania anteny,
- liczba elementów wpływa na poziom listów bocznych,
- kierunek maksymalnego promieniowania jest dla anteny zwróconej na środek apertury anteny nadawczej.