ZAKŁAD RADIOKOMUNIKACJI ITK LABORATORIUM ANTEN
Grupa szkoleniowa: E9	Skład podgrupy:	Data wykonania ćwiczenia: .03.2011r.	Ćwiczenie prowadził: K Piwo
				Data oddania sprawozdania:	Ocena:
BADANIE ANTENY Z REFLEKTOREM KĄTOWYM

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego

Celem ćwiczenia laboratoryjnego było zapoznanie się z budową i parametrami anteny z reflektorem kątowym oraz sprawdzenie, czy są one równe zakładanym przez producenta. W tym celu przepuszczono przez antenę badaną sygnały o częstotliwościach f₁=1800MHz (λ₁=17cm) i f₂=1560MHz (λ₂=19cm), po uprzednim zmierzeniu wymiarów obu anten w układzie. Ich wartości zostały zamieszczone w protokole pomiarowym.

Aby mieć pewność co do dokładności pomiarów zbadano najpierw, czy został spełniony warunek fali płaskiej. Spełnienie tego warunku gwarantuje wzbudzenie każdego punktu anteny z jednakową amplitudą oraz fazą. Pod tym względem można go robić na dwa niezależne warunki.

Minimalne promienie zapewniające spełnienie warunku fazy posiadają wartości:

R_min2=31m

gdzie: D₁ - przekątna apertury anteny nadawczej

D₂ - przekątna apertury anteny odbiorczej

Zmierzona odległość między antenami w trakcie wykonywania pomiarów wynosiła zaledwie 4,7m, czyli prawie siedmiokrotnie mniej niż wymaga warunek fazy. Ze względu jednak na główne zainteresowanie wartościami amplitud odbieranych przez badaną antenę sygnałów niespełnienie tego wymogu nie wpływa w istotny sposób na wyniki przeprowadzanych pomiarów.

Warunek amplitudy jest niezależny od długości odbieranej fali i wyraża się zależnością:

Użyto oznaczeń analogicznych do poprzedniego wzoru. Jak łatwo zauważyć warunek ten jest spełniony, gdyż odległość między antenami jest ponad dwukrotnie większa niż minimalna wymagana.

Przy przeprowadzanych pomiarach istotne jest także określenie obszaru (elipsy o półosi długiej równej odległości między antenami), w którym nie mogą się znajdować żadne obiekty, ponieważ mogłyby zakłócić transmisję między antenami. Obszar ten zwany jest pierwsza strefą Fresnela i jej promień (zakładając, że jest ona okręgiem) wyraża się:

R_F1max2=0,47 m

W obszarze tym nie występowały żadne przeszkody, dzięki czemu można stwierdzić, iż żadne odbicia nie zakłócały transmisji między antenami.

Po takiej wstępnej analizie warunków pomiarów sporządzono wykresy charakterystyk promieniowania badanej anteny dla polaryzacji poziomej (w płaszczyźnie wektora E) i pionowej (w płaszczyźnie wektora H). Dla polaryzacji pionowej zaznaczono rozwartości użyteczne wiązki oraz rozwartości na poziomie zerowym dla obu częstotliwości. Producent anteny podaje, iż w swym paśmie pracy, czyli dla częstotliwości z zakresu 1350-1850MHz, rozwartość na poziomie 0,707 charakterystyki unormowanej powinna dla polaryzacji poziomej mieścić się w granicach 10°-14°, przy czym można przewidywać, iż maksymalna wartość kąta przypada dla minimalnej częstotliwości. Tego typu relacja między kątem rozwartości użytecznej wiązki a częstotliwością sygnału można zauważyć na uzyskanych charakterystykach. Dla częstotliwości 1800MHz rozwartość na poziomie 0,707 wynosiła 9°, zaś dla częstotliwości 1560MHz 10°. Chociaż różnica częstotliwości przy pomiarach nie była tak znacząca jak określone przez producenta, to na podstawie deklarowanego przedziału katów można by się spodziewać, iż w wyniku pomiarów uzyska się wartość większą, niż zaledwie 1°, który odczytano z uzyskanych charakterystyk. Należy jednak wziąć pod uwagę, iż miernik kąta obrotu anteny był analogowy oraz istniały ograniczone możliwości ustawienia anteny w wybranej pozycji. W związku z powyższym rzeczywista różnica może być inna. Mimo tego widać, że kąty rozwartości nie mieszczą się w przedziale przewidzianym przez producenta i są wyraźnie mniejsze. Chociaż ich zmalenie skutkuje poprawieniem się zysku kierunkowego anteny, to jest to efekt niezałożony. Jawną konsekwencja tego faktu jest stwierdzenie, iż badana antena nie posiada parametrów przewidzianych przez producenta.

Dla rozpatrywanej dotychczas polaryzacji przy częstotliwości 1800MHz na charakterystyce pojawiły się listki boczne. Ich poziom jest jednak ponad dziesięciokrotnie mniejszy niż sygnału w kierunku maksymalnego promieniowania, więc można by je pominąć. Skłania ku temu także fakt, iż użyto do pomiarów miernika analogowego, który poprawnie odczytuje wartości dopiero, gdy stanowią one przynajmniej 60% maksymalnego zakresu. Zakładając jednak, iż zaobserwowana fluktuacja stanowiła listek wsteczny charakterystyki badanej anteny, należy wyznaczyć jego poziom, w celu porównania z założonym przez producenta. Poziom sygnału wstecznego był największy dla kąta (unormowanego) -176° i w mierze decybelowej wynosił -23dB. Producent zakłada, iż ewentualne listki wsteczne powinny mieć poziom mniejszy niż -25dB. Jak widać w pomiarach uzyskano wartość większą niż zakładana, czyli ponownie antena nie posiadała przewidzianych przez producenta parametrów. Należy jednak ciągle pamiętać, iż wykorzystane mierniki były analogowe i ich dokładność dla takiego zakresu nie pozwala jednoznacznie stwierdzić, czy wynik oraz wyciągnięty na jego podstawie wniosek są słuszne.

Jako następne zbadano charakterystyki dla pionowej polaryzacji anteny. W tym wypadku zaznaczono kierunki maksymalnego promieniowania, przez co rozumie się wartość kąta, dla której poziom charakterystyki przyjmuje największą wartość. Dla częstotliwości sygnału 1800MHz określono kierunek maksymalnego promieniowania na 8°, a dla 1560MHz na 10°. Chociaż na podstawie zaledwie dwóch częstotliwości trudno wyciągać szeroko zakrojone wnioski, to można sądzić, że wraz ze wzrostem częstotliwości kierunek maksymalnego promieniowania zbliża się do wartości 0°.

Chociaż niewątpliwie pomiary obarczone są różnymi błędami, wynikającymi zarówno z ograniczeń przyrządów pomiarowych jak i błędów oraz błędnych interpretacji mierzących, to ćwiczenie umożliwiło przynajmniej wstępne zapoznanie się z parametrami anteny z reflektorem kątowym. W związku z powyższym można uznać, że cel ćwiczenia został osiągnięty.

---