WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

im. Jarosława Dąbrowskiego

LABORATORIUM RADIOKOMUNIKACJI ITK LABORATORIUM ANTEN
Grupa: E0B1S1	Ocena:	Data wykonania: 02.04.2012r.	Prowadzący ćwiczenie: mgr inż. Rafał Przesmycki
Imię i nazwisko: 1. Bochenek Jan 2.Tomaszewski Jacek			Data oddania sprawozdania: 13.04.2012r	Podpis:
S P R A W O Z D A N I E
Temat: Badanie anteny tubowej oraz soczewkowej

1. Schemat układu pomiarowego.

2. Cel ćwiczenia laboratoryjnego

Głównym celem ćwiczenia laboratoryjnego było wyznaczenie charakterystyk nadawczo-odbiorczych anten tubowych. W tym celu posłużono się układem widniejącym na schemacie powyżej. Antena nadawcza podłączona była do generatora, zaś antena odbiorcza do bloku pomiarowego, w skład którego wchodził detektor, amperomierz i układ obrotowy wraz ze wskazaniem kąta odchylenia w płaszczyźnie azymutalnej (poziomej).

3. Wyniki pomiaru wymiaru anten.

	Wymiar A [cm]	Wymiar B [cm]
Antena nadawcza	19	11
Antena odbiorcza 1	30	6
Antena odbiorcza 2	30	6
R [m]	3,58
f [MHz]	9946

4. Opis procedury pomiarowej

W tak skonstruowanym układzie dokonano czterech serii pomiarów wartości wskazania detektora

w zależności od kąta wychylenia. Pierwsze dwie serie pomiarów dotyczyły anteny tubowej bez soczewki, druga para dotyczyła natomiast anteny wraz z soczewką. W obu przypadkach dokonano pomiaru zarówno w płaszczyźnie wektora E, jak i płaszczyźnie wektora H. Wyniki oraz niezbędne obliczenia przydatne do wykreślenia charakterystyk anten zawarte są w poniższych tabelkach.

Tubowa
pionowa				pozioma
φ [°]	I [μA]	φun [°]	I/Imax [μA/μA]	φ [°]	I [μA]	φun [°]	I/Imax [μA/μA]
12	0,1	-42	0,005	28	0,3	-24	0,013
14	0,3	-40	0,014	29	0,5	-23	0,022
16	0,5	-38	0,024	30	0,4	-22	0,017
18	0,9	-36	0,043	31	0,6	-21	0,026
20	1,1	-34	0,052	32	1,2	-20	0,052
22	1,8	-32	0,086	33	1,7	-19	0,073
24	3	-30	0,143	34	2,1	-18	0,091
26	3,4	-28	0,162	35	2,4	-17	0,103
28	5,1	-26	0,243	36	2,6	-16	0,112
30	6,9	-24	0,329	37	3,3	-15	0,142
32	9,9	-22	0,471	38	5,2	-14	0,224
34	11,5	-20	0,548	39	7,9	-13	0,341
36	12	-18	0,571	40	9,4	-12	0,405
38	13,5	-16	0,643	41	11,1	-11	0,478
40	16,5	-14	0,786	42	12,4	-10	0,534
42	17,7	-12	0,843	43	13,4	-9	0,578
44	18,5	-10	0,881	44	15,8	-8	0,681
46	19,1	-8	0,910	45	18,6	-7	0,802
48	19,4	-6	0,924	46	21,5	-6	0,927
50	20	-4	0,952	47	22,9	-5	0,987
52	20,9	-2	0,995	48	22,9	-4	0,987
54	21	0	1,000	49	20,6	-3	0,888
56	20,2	2	0,962	50	18,7	-2	0,806
58	18,9	4	0,900	51	15,8	-1	0,681
60	16,5	6	0,786	52	15	0	0,647
62	14,3	8	0,681	53	16,3	1	0,703
64	12,1	10	0,576	54	18,2	2	0,784
66	10,1	12	0,481	55	21,9	3	0,944
68	8,4	14	0,400	56	22,6	4	0,974
70	6,4	16	0,305	57	23,2	5	1,000
72	4,5	18	0,214	58	22,5	6	0,970
74	3,1	20	0,148	59	20,9	7	0,901
76	2,3	22	0,110	60	18,3	8	0,789
78	1,6	24	0,076	61	16,6	9	0,716
80	1	26	0,048	62	15,2	10	0,655
82	0,6	28	0,029	63	13,1	11	0,565
				64	11,8	12	0,509
				65	9,6	13	0,414
				66	6,7	14	0,289
				67	5	15	0,216
				68	3,6	16	0,155
				69	3,2	17	0,138
				70	2,8	18	0,121
				71	2,5	19	0,108
				72	1,4	20	0,060
				73	0,9	21	0,039
				74	0,7	22	0,030
				75	0,4	23	0,017

Soczewkowa
pionowa				pozioma
φ [°]	I [μA]	φun [°]	I/Imax [μA/μA]	φ [°]	I [μA]	φun [°]	I/Imax [μA/μA]
10	0,3	-44	0,004	19	0,1	-34	0,002
12	0,5	-42	0,006	20	0,3	-33	0,005
14	0,6	-40	0,008	21	0,4	-32	0,006
16	0,9	-38	0,012	22	0,5	-31	0,008
18	1,5	-36	0,019	23	0,5	-30	0,008
20	2,2	-34	0,028	24	0,4	-29	0,006
22	3,9	-32	0,050	25	0,6	-28	0,010
24	5,7	-30	0,073	26	0,2	-27	0,003
26	7,8	-28	0,101	27	0,2	-26	0,003
28	11,4	-26	0,147	28	0,2	-25	0,003
30	14,2	-24	0,183	29	0,2	-24	0,003
32	19	-22	0,245	30	0,3	-23	0,005
34	24,5	-20	0,316	31	0,3	-22	0,005
36	31,5	-18	0,406	32	0,4	-21	0,006
38	36,4	-16	0,469	33	0,4	-20	0,006
40	44,2	-14	0,570	34	0,3	-19	0,005
42	51	-12	0,657	35	0,3	-18	0,005
44	57,4	-10	0,740	36	0,1	-17	0,002
46	65,5	-8	0,844	37	0,2	-16	0,003
48	71,2	-6	0,918	38	0,6	-15	0,010
50	74,1	-4	0,955	39	1	-14	0,016
52	77,4	-2	0,997	40	0,9	-13	0,014
54	77,6	0	1,000	41	0,5	-12	0,008
56	75,8	2	0,977	42	0,2	-11	0,003
58	73	4	0,941	43	0,3	-10	0,005
60	69	6	0,889	44	1	-9	0,016
62	63,8	8	0,822	45	1,7	-8	0,027
64	56,2	10	0,724	46	1,5	-7	0,024
66	51,2	12	0,660	47	0,6	-6	0,010
68	44,5	14	0,573	48	2,2	-5	0,035
70	35,8	16	0,461	49	10,9	-4	0,173
72	29	18	0,374	50	24,9	-3	0,395
74	23,8	20	0,307	51	42,2	-2	0,670
76	18,8	22	0,242	52	57,7	-1	0,916
78	13,5	24	0,174	53	63	0	1,000
80	10,5	26	0,135	54	56,6	1	0,898
82	7,7	28	0,099	55	45,4	2	0,721
84	4,8	30	0,062	56	30,2	3	0,479
86	4,2	32	0,054	57	10	4	0,159
88	2,9	34	0,037	58	4,8	5	0,076
90	1,4	36	0,018	59	0,6	6	0,010
92	1,5	38	0,019	60	1,1	7	0,017
94	0,6	40	0,008	61	2	8	0,032
				62	1,8	9	0,029
				63	1,2	10	0,019
				64	0,1	11	0,002
				65	0,3	12	0,005
				66	0,5	13	0,008
				67	0,7	14	0,011
				68	0,4	15	0,006

5. Sprawdzenie warunku strefy dalekiej

Strefą daleką określa się obszar, w którym określona jest głownie składowa 1/R, zaś składowe 1/R² i 1/R³ są pomijalnie małe. Strefa ta też nosi miano stery Fraunhofera. Sprawdzenia warunku strefy dalekiej dokonuje się dwuetapowo - najpierw sprawdzamy kryterium fazowe, a następnie amplitudowe.

a)Kryterium fazowe (różnica faz pola
)

W naszym przypadku wartość
=3,58m. Promień minimalny
strefy dalekiej wynosi:

Gdzie:

D₁ - maksymalny poprzeczny rozmiar anteny nadawczej

D₂ - maksymalny poprzeczny rozmiar anteny odbiorczej

Widzimy zatem, że:

3,58[m]
18,62[m]

b) Kryterium amplitudowe (błąd gęstości mocy 15%)

Widzimy zatem, że:

3,58[m]≥0,63[m]

6. Pierwsza strefa Fresnela

Jak wiadomo strefa Fresnela jest to obszar, w którym propaguje się energia sygnału radiowego, znajdujący się wzdłuż linii łączącej nadajnik i odbiornik. Optymalną jakość transmisji otrzymujemy, jeśli w obszarze tej strefy nie występują różnego rodzaju przeszkody, stanowiące barierę dla propagujących się fal. Największe znaczenie ma tutaj I strefa Fresnela, której promień opisuję się wzorem:

Gdzie d_nad i d_odb to kolejno: odległość do nadajnika i odległość do obornika. Największy promień tej strefy występuje w punkcie, w którym odległości te są równe. Wtedy promień ten wynosi:

Podczas pomiarów nie stwierdzono, aby w tym obszarze występowały jakiekolwiek przeszkody.

7. Wykresy

8. Wnioski

Na bazie wykonanych pomiarów gabarytów anten oraz odległości między nimi, sprawdziliśmy, czy dla pomiarów na poszczególnych częstotliwościach spełnione zostały warunki strefy dalekiej. Po wyznaczeniu wartości
z obydwu kryteriów (R_min1
18,62 oraz
≥0,63[m] ) jako warunek strefy dalekiej przyjęliśmy bardziej krytyczną wielkość, czyli
≥18,62[m]. Wartość ta jest większa od rzeczywistej odległości między antenami, zatem warunek nie jest spełniony.

Wykreślone unormowane charakterystyki anten są zbliżone do oczekiwanych. Z nich też możemy odczytać podstawowe parametry anten, w tym rozwartość użyteczną. Dla anten tubowych: dla polaryzacji pionowej wynosi ona ok. 20°, zaś dla poziomej 14°. W przypadku anteny soczewkowej dla polaryzacji pionowej rozwartość użyteczna jest na poziomie 19°, zaś dla polaryzacji poziomej 4^o. Porównując charakterystyki anten dla poszczególnych polaryzacji zauważamy, że dla polaryzacji pionowej są podobne. Analizując natomiast polaryzację poziomą dostrzegamy znaczne różnice.

Zastosowanie soczewki ma duże znaczenie. Ponieważ padająca na nią fala ulega częściowemu odbiciu oraz zostaje tłumiona przechodząc przez jej obszar. Wszystko to prowadzi do zmniejszania zysku kierunkowego, pogorszenia charakterystyki promieniowania oraz wzrostu współczynnika WFS.

Nasze pomiary mogą być obarczone błędami. Błędy te mogą wynikać przede wszystkim z niedokładności odczytu położenia kątowego badanej anteny oraz niedokładności odczytu poziomu odebranego sygnału, jak również obecności osób trzecich, które znajdowały się w zasięgu naszych badań.

11

---