Spiralinė antena

Laboratorinis darbas Nr.4 Spiralinė antena Studentas Vadovas Darbo tikslas – ištirti cilindrinės spiralinės antenos kryptines savybes ir poliarizaciją. Teorija Spiralinė antena yra metalinė spiralė, kuri spinduliuoja sukamosios poliarizacijos bangą. Spiralė gali būti plokščia, cilindrinė arba kūginė. Darbe tiriama cilindrinė spiralinė antena, toliau vadinama tiesiog spiraline antena. Tokios antenos yra vidutinio kryptingumo, vienpusio spinduliavimo ir naudojamos mikrobangų diapazone. Jos žadinamos koaksialiuoju fideriu, kurio vidinis laidas jungiamas su vienu spiralės galu, o išorinis – su metaliniu disku ar vielų tinklu, vadinamu anteniniu atsvaru ar ekranu. Jis trukdo MB srovėms patekti į koaksialiojo fiderio išorinį paviršių ir kaip reflektorius papildomai atspindį bangą. 1 paveiksle parodyta cilindrinė spiralinė antena ir jos geometriniai matmenys. Spiralės ilgis l būna lygus keliems bangos ilgiams , diametras d – apie 0,3 , vijų skaičius n – nuo 3 iki 11. 1pav. b. parodyta vienos vijos išklotinė (čia S – spiralės žingsnis,  - vijos kampas, L – vijos ilgis). Sužadinta spirale gali sklisti įvairių tipų bangos, kurių amplitudės ir faziniai greičiai priklauso nuo kampo  ir sandaugos ka (čia k2 , o a – vijos spindulys). Šios bangos žymimos Tn; skaičius n rodo, kiek sveikų srovės bangų telpa vienoje vijoje. Banga T0 egzistuoja, kai vijos yra nedidelio ilgio ir ka3 ir 1215) galima apskaičiuoti iš pusiau empirinių formulių, kurios tinka, kai 0,75ka1,35 : (2) (3) (4) , (5) čia L – vienos vijos ilgis (1 pav.). Spiralinės antenos naudojamos savarankiškai decimetrinių, centimetrinių ir rečiau metrinių bangų diapazonuose, arba anteninėms sistemoms (gardelėms, veidrodinėms, ruporinėms) sužadinti. Jų ypatybė – sukamoji poliarizacija – taikoma kosminių ryšių sistemose, aviacijoje, radiolokacijoje. Darbo užduotis Namie 1. Išstudijuokite teorinę darbo dalį, norodytą literatūra. Pasiruoškite atsakyti į kontrolinius klausimus. 2. Apskaičiuokite ir nubraižykite spiralinės antenos teorinę spinduliavimo diagramą  ribose. Skaičiavimo duomenys l40 cm, 20 cm, c/vf1,11,4. Antenos duomenys: disko spindulys R=16 cm; antenos ilgis l=40 cm; spiralės diametras d=6 cm; vijų skaičius n=8; spiralės žingsnis s=5 cm. F()=F1(); F1()=1; = 31.4 ; =20 cm; 1,2 ,  F() ,  F() 0 0,757 180 0,069 10 0,722 190 0,067 20 0,61 200 0,057 30 0,412 210 0,031 40 0,148 220 0,017 50 0,1 230 0,072 60 0,216 240 0,089 70 0,144 250 0,027 80 0,026 260 0,083 90 0,126 270 0,126 100 0,083 280 0,026 110 0,027 290 0,144 120 0,089 300 0,216 130 0,072 310 0,1 140 0,017 320 0,148 150 0,031 330 0,412 160 0,057 340 0,61 170 0,067 350 0,722 3. Apskaičiuokite spiralinės antenos kryptingumo diagramos plotį pusės galios 20,5 ir nuliniame lygyje 20, kryptingumo koeficientą D ir įėjimo pilnutinę varžą Zin . 20,5; vienos vijos ilgis L=19,5 cm; 20,5= 37,7  ; 20=83,4 ; D28,5; Zin136,5 . Laboratorijoje 1. Paruoškite darbui (įjunkite, suderinkite) aparatūrą spiralinėms antenoms tirti pagal struktūrinę schemą (4 pav.). Nustatykite MB generatoriaus dažnį 1,5 GHz. Užsirašykite spiralinės antenos geometrinius matmenis. 4 pav. Darbo struktūrinė schema Antenos duomenys: disko spindulys R=16 cm; antenos ilgis l=40 cm; spiralės diametras d=6 cm; vijų skaičius n=8; spiralės žingsnis s=5 cm. 2. Nustatykite siuntimo antenos spinduliuojamo lauko poliarizacijos plokštumos sukimosi kryptį, naudodami dvi spiralines antenas su priešinga kryptimi susuktomis spiralėmis.Užsirašykite abiejų antenų indikatoriaus rodmenis, esant tai pačiai MB generatoriaus galiai. Lauko poliarizacijos plokštumos sukimosi kryptis sutaps su spiralės susukimo kryptimi tos antenos, kurios indikatoriaus parodymas bus didžiausias. antenos su spirale pagal laikrodžio rodyklę: I=0.15 A; antenos su spirale prieš laikrodžio rodyklę: I=0,03 A. Vadinasi siuntimo antenos spinduliuojamo lauko poliarizacijos plokštuma sukasi pagal laikrodžio rodyklę. 3. Naudodami priėmimui simetrinį dipolį, ištirkite spiralinės antenos poliarizacinę charakteristiką spiralės ašyje. Spiralinės antenos ir simetrinio dipolio su reflektoriumi ašys turi sutapti ir sudaryti vieną tiesę. Pastaba: sukdami simetrinį dipolį apie jo skersinę ašį 0360 (indikatoriaus parodymus užsirašinėkite kas 10), gausite tokio tipo priklausomybę: (6) čia  - simetrinio dipolio pasukimo kampas; t – poliarizacijos tolygumo koeficientas; A – konstanta. Priklausomybė pavaizduota 5 paveiksle (kreivė 1). Į kreivės 1 vidurį įbrėžta elipsė 2 yra antenos poliarizacinė elipsė. 5 pav. Spiralinės antenos poliarizacinė elipsė 4. Nubraižykite tirtos spiralinės antenos poliarizacinę elipsę ir raskite jos parametrus: a) poliarizacijos kampą ; b) poliarizacijos tolygumo koeficientą tb/a. Pagal (6) formulę, naudodami gautas  ir t reikšmes, apskaičiuokite ir nubraižykite teorinę poliarizacinę elipsę. Randame poliarizacijos kampą  ir poliarizacijos tolygumo koeficientą . =160 ; t. Pagal formulę (-dipolio pasukimo kampas) apskaičiuojame ir nubraižome teorinę poliarizacinę elipsę. AEmax priimame 1. 5. Ištirkite spiralinės antenos kryptines savybes. Eksperimentiškai gaukite duomenis antenos kryptinei diagramai nubraižyti ( keiskite nuo 0 iki 180, ataskaitos – kas 10). Priėmimui naudokite suderintos poliarizacijos spiralinę anteną. ,  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 I, A Prie 1500 MHz 0.15 0.13 0.09 0.04 0.02 0.023 0.01 0.004 0.002 0.001 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001 0.005 0.007 0 0.005 Kryptinė diadrama yra simetrinė, todėl duomenys kartojasi kas . 6. Pakartokite 5 punkto matavimus, suderinę MB generatorių 1.1 GHz ir 1.9 GHz dažniams. ,  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 I, A Prie 1100 MHz 0.095 0.09 0.07 0.06 0.04 0.015 0.003 0.003 0.016 0.034 0.043 0.005 0.005 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 0 Prie 1900 MHz 0.02 0.014 0.01 0.05 0.002 0 0 0 0.001 0.002 0.002 0 0 0.001 0.003 0.04 0.004 0.005 0.006 Prie 1100 MHz Prie 1900 MHz Išvados: Laboratoriniame darbe ištyrėme cilindrinės spiralinės antenos kryptines savybes ir poliarizaciją. Nustatėme, kad elektromagnetinio lauko poliarizacija antenos plokštumoje yra tiesinė, visomis kitomis kryptimis – elipsinė. Prie 1500MHz antenos kryptingumas maksimalus, kadangi didesnėje spiralės dalyje sklinda bėgančioji banga T1. Padidinus dažnį iki 1900MHz, sukuriamos sąlygos, palankios bangai T2 sklisti, o sumažinus iki 1100MHZ – bangai T0, dėl to ir sumažėja antenos kryptingumas. Teoriniai ir praktiniai matavimai skiriasi, kadangi tiksliems matavimams reikia gerų laboratorinių sąlygų.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!