ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI ITK LABORATORIUM ANTEN |
|---|
Grupa E6B1S1 Podgrupa: B |
| SPRAWOZDANIE |
| TEMAT: BADANIE ANTENY Z REFLEKTOREM PARABOLICZNYM |
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia laboratoryjnego było zapoznanie się z budową, parametrami oraz metodyki pomiarów podstawowych charakterystyk anten z reflektorem parabolicznym.
Schemat stanowiska pomiarowego do badania charakterystyk anten z reflektorem parabolicznym:
2. Obliczenia:
| Wymiar A [cm] | Wymiar B [cm] | |
|---|---|---|
| Antena nadawcza | 76 | 30 |
| Antena odbiorcza | 148 | 30 |
| Głębokość reflektora | 35 | |
| f [Mhz] | 2900 | |
| R [m] | 4,15 |
a) kryterium fazowe (różnica faz pola )
gdzie :
D1- maksymalny poprzeczny rozmiar anteny nadawczej
D2- maksymalny poprzeczny rozmiar anteny odbiorczej
λ -długość fali
R - odległość między antenami
- sprawdzenie warunku
- warunek nie został spełniony
b) kryterium amplitudowe (błąd gęstości mocy 15%)
gdzie :
D1- maksymalny poprzeczny rozmiar anteny nadawczej
D2- maksymalny poprzeczny rozmiar anteny odbiorczej
R - odległość między antenami
- sprawdzenie warunku
c) braku przeszkód w granicach I strefy propagacyjnej Fresnela
gdzie :
RF1 max - promień pierwszej strefy Fresnela
λ - długość fali
R - odległość między antenami
- sprawdzenie warunku
3. Wyznaczenie ogniskowej reflektora i kąta aperturowego badanej anteny:
a) Ogniskową reflektora badanej anteny parabolicznej wyznaczamy ze wzoru:
Dane:
y = 76 [cm]
x = 35 [cm]
Do wyznaczania kąta aperturowego korzystaliśmy ze wzoru:
Oznaczenia:
y – połowa wysokości anteny
x – głębokość ogniskowej
f – ogniskowa
F - ognisko
ψ − kąt rozwarcia apertury
4. Wyznaczenie rozwartości użytecznej wiązki na poziomie zerowym i połowy mocy.
Wyznaczenie parametrów:
Oznaczenia:
λ - długość fali
A0 - największy wymiar apertury anteny odbiorczej: ,
B0 - drugi wymiar apertury anteny odbiorczej:
a) Rozkład równomierny:
- rozwartość wiązki głównej na poziomie zerowym:
- rozwartość wiązki głównej na poziomie połowy mocy:
b) Rozkład cos(Πx/A0):
- rozwartość wiązki głównej na poziomie zerowym:
- rozwartość wiązki głównej na poziomie połowy mocy:
c) Rozkład cos2(Πx/A0):
- rozwartość wiązki głównej na poziomie zerowym:
- rozwartość wiązki głównej na poziomie połowy mocy:
Parametry poszczególnych rozkładów.
Parametr Rozkład |
Szerokość wiązki głównej |
Szerokość wiązki na poziomie zerowym |
|---|---|---|
| 2Θ-3dB [ 0 ] | 2Θ0 [ 0 ] | |
| Pomiary | d = 0,36 m | 9,5 |
| d = | 4,6 | |
| d = 0,42 m | 4,8 | |
| Obliczenia | równomierny | 3,29 |
| cos(Πx/A0) | 4,00 | |
| cos2(Πx/A0) | 4,77 |
Tabele pomiarowe:
Tabela 1
| Odległość | 36 |
|---|---|
| Kąt [stopnie] | Kąt - KątIMAX |
| 30 | 23 |
| 29 | 22 |
| 28 | 21 |
| 27 | 20 |
| 26 | 19 |
| 25 | 18 |
| 24 | 17 |
| 23 | 16 |
| 22 | 15 |
| 21 | 14 |
| 20 | 13 |
| 19 | 12 |
| 18 | 11 |
| 17 | 10 |
| 16 | 9 |
| 15 | 8 |
| 14 | 7 |
| 13 | 6 |
| 12 | 5 |
| 11 | 4 |
| 10 | 3 |
| 9 | 2 |
| 8 | 1 |
| 7 | 0 |
| 6 | 359 |
| 5 | 358 |
| 4 | 357 |
| 3 | 356 |
| 2 | 355 |
| 1 | 354 |
| 0 | 353 |
| 359 | 352 |
| 358 | 351 |
| 357 | 350 |
| 356 | 349 |
| 355 | 348 |
| 354 | 347 |
| 353 | 346 |
| 352 | 345 |
| 351 | 344 |
| 350 | 343 |
| 349 | 342 |
| 348 | 341 |
| 347 | 340 |
| 346 | 339 |
| 345 | 338 |
| 344 | 337 |
| 343 | 336 |
| 342 | 335 |
| 341 | 334 |
| 340 | 333 |
| 339 | 332 |
| 338 | 331 |
| 337 | 330 |
| 336 | 329 |
| 335 | 328 |
| 334 | 327 |
| 333 | 326 |
| 332 | 325 |
| 331 | 324 |
| 330 | 323 |
Tabela 2
| Odległość | 39 |
|---|---|
| Kąt [stopnie] | Kąt - KątIMAX |
| 30 | 21 |
| 29 | 20 |
| 28 | 19 |
| 27 | 18 |
| 26 | 17 |
| 25 | 16 |
| 24 | 15 |
| 23 | 14 |
| 22 | 13 |
| 21 | 12 |
| 20 | 11 |
| 19 | 10 |
| 18 | 9 |
| 17 | 8 |
| 16 | 7 |
| 15 | 6 |
| 14 | 5 |
| 13 | 4 |
| 12 | 3 |
| 11 | 2 |
| 10 | 1 |
| 9 | 0 |
| 8 | 359 |
| 7 | 358 |
| 6 | 357 |
| 5 | 356 |
| 4 | 355 |
| 3 | 354 |
| 2 | 353 |
| 1 | 352 |
| 0 | 351 |
| 359 | 350 |
| 358 | 349 |
| 357 | 348 |
| 356 | 347 |
| 355 | 346 |
| 354 | 345 |
| 353 | 344 |
| 352 | 343 |
| 351 | 342 |
| 350 | 341 |
| 349 | 340 |
| 348 | 339 |
| 347 | 338 |
| 346 | 337 |
| 345 | 336 |
| 344 | 335 |
| 343 | 334 |
| 342 | 333 |
| 341 | 332 |
| 340 | 331 |
| 339 | 330 |
| 338 | 329 |
| 337 | 328 |
| 336 | 327 |
| 335 | 326 |
| 334 | 325 |
| 333 | 324 |
| 332 | 323 |
| 331 | 322 |
| 330 | 321 |
Tabela 3
| Odległość | 42 |
|---|---|
| Kąt [stopnie] | Kąt - KątIMAX |
| 30 | 23 |
| 29 | 22 |
| 28 | 21 |
| 27 | 20 |
| 26 | 19 |
| 25 | 18 |
| 24 | 17 |
| 23 | 16 |
| 22 | 15 |
| 21 | 14 |
| 20 | 13 |
| 19 | 12 |
| 18 | 11 |
| 17 | 10 |
| 16 | 9 |
| 15 | 8 |
| 14 | 7 |
| 13 | 6 |
| 12 | 5 |
| 11 | 4 |
| 10 | 3 |
| 9 | 2 |
| 8 | 1 |
| 7 | 0 |
| 6 | 359 |
| 5 | 358 |
| 4 | 357 |
| 3 | 356 |
| 2 | 355 |
| 1 | 354 |
| 0 | 353 |
| 359 | 352 |
| 358 | 351 |
| 357 | 350 |
| 356 | 349 |
| 355 | 348 |
| 354 | 347 |
| 353 | 346 |
| 352 | 345 |
| 351 | 344 |
| 350 | 343 |
| 349 | 342 |
| 348 | 341 |
| 347 | 340 |
| 346 | 339 |
| 345 | 338 |
| 344 | 337 |
| 343 | 336 |
| 342 | 335 |
| 341 | 334 |
| 340 | 333 |
| 339 | 332 |
| 338 | 331 |
| 337 | 330 |
| 336 | 329 |
| 335 | 328 |
| 334 | 327 |
| 333 | 326 |
| 332 | 325 |
| 331 | 324 |
| 330 | 323 |
Wnioski:
Celem ćwiczenia laboratoryjnego było zapoznanie się z poszczególnymi parametrami anten z reflektorem parabolicznym. Układ pomiarowy został przedstawiony w punkcie 1. Pomiary zostały wykonane dla trzech odległości źródła oświetlającego od reflektora parabolicznego dla 34cm, oraz .
Następnie dokonaliśmy pomiarów gabarytów anteny odbiorczej i nadawczej oraz zmierzyliśmy odległość między nimi. Dzięki temu mogliśmy sprawdzić czy zostały spełnione warunki: strefy dalekiej, fali płaskiej (warunek amplitudy i warunek fazy) oraz pierwszej strefy Fresnela.
Na podstawie wymiarów geometrycznych anteny i długości fali sprawdziliśmy warunek strefy dalekiej. Warunek ten nie został spełniony, ponieważ kryterium fazowe nie zgadza się z założeniami, pomimo, że warunek amplitudy i pierwszej strefy Fresnela jest spełniony dla wykonanych pomiarów.
Z kryterium fazowego wynika, że minimalny promień strefy dalekiej dla badanej anteny wynosi 105,15m. Co nie zostało spełnione podczas pomiarów w laboratorium. Ze względu na to, że pomiary zostały przeprowadzone w strefie bliskiej, zmierzona charakterystyka anteny nie może być traktowana jako charakterystyka rzeczywista. Dla strefy dalekiej energia jest wyłącznie propagowana natomiast w strefie bliskiej następuje magazynowanie energii. Skutkiem jest to, że wektory: elektryczny i magnetyczny anteny nadawczej nie są w fazie.
Maksymalny promień pierwszej strefy Fresnela wyniósł 0,327m. Aby wykreślić charakterystyki dokonaliśmy ich unormowania w poziomie sygnału oraz w kącie obrotu.
Następnie wykreśliliśmy te charakterystyki we współrzędny prostokątnych i biegunowych oraz zaznaczyliśmy rozwartości użyteczne i rozwartości na poziomie zerowym.
Najlepszą kierunkowość miała antena gdy element oświetlający znajdował się w odległości 44cm. Wyliczyliśmy ogniskową teoretycznie i okazało się ze ogniskowa znajduje się w odległości 39,1cm od płaszczyzny anteny.
Analizując otrzymane wyniki możemy stwierdzisz, iż błędy pomiarowe wynikły z: niedokładności urządzeń pomiarowych, błędu odczytu ze skali miernika, niestabilności częstotliwości generatora zasilającego antenę nadawczą. Promieniowanie częstotliwości harmonicznych innych anten należących do inny podgrup wykonujących w tym samym czasie ćwiczenia także mogło mieć pływ na wyniki pomiarów.