ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI
G r u p a
SPRAWOZDANIE
BADANIE ANTENY ŚCIANOWEJ

1. Układ pomiarowy.

Rysunek nr 1

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

1. Wyniki pomiarów.

1. 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

1. 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

1. Opracowanie wyników – sprawdzenie warunków strefy dalekiej.

1. 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!

1. 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!

1. 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.