Laboratorium Anten
Grupa:E9
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] Kąt - KątImax I [µA] I/Imax 21 -36 0,1 0,0014 22 -35 0,2 0,0029 23 -34 0,2 0,0029 24 -33 0,4 0,0058 25 -32 0,4 0,0058 26 -31 0,5 0,0072 27 -30 0,5 0,0072 28 -29 0,5 0,0072 29 -28 0,6 0,0087 30 -27 0,9 0,0130 31 -26 1,4 0,0203 32 -25 1,6 0,0232 33 -24 1,7 0,0246 34 -23 1,6 0,0232 35 -22 2,4 0,0348 36 -21 3,5 0,0507 37 -20 4,5 0,0652 38 -19 5,8 0,0841 39 -18 6,6 0,0957 40 -17 7,7 0,1116 41 -16 11 0,1594 42 -15 15,7 0,2275 43 -14 20,7 0,3000 44 -13 28,6 0,4145 45 -12 34 0,4928 46 -11 37,7 0,5464 47 -10 42,5 0,6159 48 -9 50 0,7246 49 -8 58,1 0,8420 50 -7 66 0,9565 51 -6 67 0,9710 52 -5 64,2 0,9304 53 -4 58,5 0,8478 54 -3 46,5 0,6739 56 -1 46,4 0,6725 57 0 48 0,6957 58 1 52 0,7536 59 2 61 0,8841

60 3 66,5 0,9638 61 4 69 1,0000 62 5 65,8 0,9536 63 6 69 1,0000 64 7 51 0,7391 65 8 45 0,6522 66 9 39,5 0,5725 67 10 35,8 0,5188 68 11 32 0,4638 69 12 25,5 0,3696 70 13 17,5 0,2536 71 14 12 0,1739 72 15 9 0,1304 73 16 7,7 0,1116 74 17 7 0,1014 75 18 5,5 0,0797 76 19 3,7 0,0536 78 21 2,3 0,0333 79 22 1,7 0,0246 80 23 1,5 0,0217 81 24 1,2 0,0174 82 25 1 0,0145 83 26 0,5 0,0072 84 27 0,3 0,0043 85 28 0,4 0,0058

• Antena tubowa – polaryzacja pionowa

Kąt [stopnie]	Kąt - KątImax	I [µA]	I/Imax
23	-35	0,4	0,007
26	-32	1,5	0,026
28	-30	2,5	0,043
30	-28	3,4	0,058
32	-26	6,2	0,106
34	-24	10,3	0,176
36	-22	13	0,222
38	-20	15,4	0,263
40	-18	20,8	0,356
42	-16	27,3	0,467
44	-14	32,5	0,556
46	-12	37,3	0,638
48	-10	40,5	0,692
50	-8	46,4	0,793
52	-6	52	0,889
54	-4	54,7	0,935
56	-2	58	0,991
58	0	58,5	1,000
60	2	58	0,991
62	4	53	0,906
64	6	46,5	0,795
66	8	35,5	0,607
68	10	32	0,547
70	12	30	0,513
72	14	24,5	0,419
74	16	18	0,308
76	18	13,5	0,231
78	20	10,8	0,185
80	22	7,8	0,133
82	24	5,1	0,087
84	26	3	0,051
86	28	2,3	0,039
88	30	1	0,017
90	32	0,6	0,010
92	34	0,4	0,007
94	36	0,3	0,005

• Antena soczewkowa – polaryzacja pionowa

Kąt [stopnie] Kąt - KątImax I [µA] I/Imax 10 -48 0,4 0,0023 12 -46 1 0,0057 14 -44 0,9 0,0051 16 -42 1,1 0,0063 18 -40 1,8 0,0103 20 -38 3,5 0,0199 22 -36 4,3 0,0245 24 -34 6,3 0,0359 26 -32 8,8 0,0501 28 -30 14,5 0,0826 30 -28 19,6 0,1117 32 -26 27,1 0,1544 34 -24 41 0,2336 36 -22 56,4 0,3214 38 -20 71 0,4046 40 -18 87 0,4957 42 -16 111 0,6325 44 -14 143 0,8148 46 -12 169 0,9630 48 -10 174,4 0,9937 50 -8 175 0,9972 52 -6 175,2 0,9983 54 -4 175,4 0,9994 56 -2 175,5 1,0000 58 0 175,5 1,0000 60 2 175,3 0,9989 62 4 175,3 0,9989 64 6 175 0,9972 66 8 174,5 0,9943 68 10 174 0,9915 70 12 172 0,9801 72 14 144 0,8205 74 16 120 0,6838 76 18 98 0,5584 78 20 75 0,4274 80 22 61 0,3476 82 24 44 0,2507 84 26 30 0,1709 86 28 25 0,1425 88 30 17 0,0969

90 32 10 0,0570 92 34 8,6 0,0490 94 36 4,4 0,0251 96 38 3,6 0,0205 98 40 2 0,0114 100 42 1,9 0,0108 102 44 1,8 0,0103 104 46 1 0,0057 106 48 0,8 0,0046 108 50 0,6 0,0034 110 52 0,6 0,0034 112 54 0,4 0,0023

• Antena soczewkowa – polaryzacja pozioma

Kąt [stopnie]	Kąt - KątImax	I [µA]	I/Imax
40	-16	0,3	0,002
41	-15	1,1	0,006
42	-14	1,9	0,011
43	-13	1,8	0,011
44	-12	0,5	0,003
45	-11	0	0,000
46	-10	1	0,006
47	-9	3	0,018
48	-8	3,8	0,022
49	-7	1,6	0,009
50	-6	0,6	0,004
51	-5	8,2	0,048
52	-4	36	0,210
53	-3	87	0,508
54	-2	144,5	0,844
55	-1	171	0,999
56	0	171,2	1,000
57	1	170,5	0,996
58	2	159	0,929
59	3	68	0,397
60	4	36	0,210
61	5	10	0,058
62	6	2,1	0,012
63	7	4,2	0,025
64	8	6	0,035
66	10	1,1	0,006
67	11	0,3	0,002

1. 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.