Specjalność: EIT	Nazwa zajęć: Anteny i propagacja fal radiowych		TERMIN Piątek 13.15
Osoby wykonujące ćwiczenie: 1. Gerard Horowski 2. Grzegorz Maślanka 3. Jakub Wantuła			Nr Grupy 5
Tytuł ćwiczenia: Pomiary parametrów polowych anten na zautomatyzowanym stanowisku pomiarowym			Nr ćwiczenia 3
Sprawozdanie opracował		Grzegorz Maślanka	OCENA
Data wykonania ćwiczenia		4 listopada 2011
Data oddania sprawozdania		9 grudnia 2011
Prowadzący		dr inż. Wojciech Krzysztofik
UWAGI (wypełnia prowadzący):

1. Cel ćwiczenia

Głównym celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami pomiaru charakterystyk promieniowania oraz zysku energetycznego anten w polu dalekim. W tym celu zostało wykorzystane zautomatyzowane stanowisko pomiarowe, umieszczone w komorze bezodbiciowej ITA. Ćwiczenie dotyczyło metodologii pomiaru w dziedzinie częstotliwości na poligonie bez odbić, tj. typu „free - space” (umieszczonym w swobodnej przestrzeni).

2. Spis przyrządów oraz aparatury pomiarowej

• Antena tubowa prostokątna pomiarowa (nadawcza)

• Antena tubowa prostokątna mierzona (odbiorcza) - Wilmer typu X1857

• Stolik obrotowy

• Dalmierz laserowy HILTI PD 10

• Detektor HP85037B

• Detektor HP11664A

• Dzielnik mocy HP11667B

• Analizator HPHP8757D

• Sweeper HPHP8350B

• Komputer klasy PC z programem Komora.bat

3. Stanowisko pomiarowe - schemat

Rysunek 1. Schemat elektryczny stanowiska do pomiaru charakterystyk promieniowania anten w polu dalekim metodą częstotliwościową

4. Część pomiarowa

W kolejnym kroku realizacji ćwiczenia wybrano opcje pomiaru wieloczęstotliwościowego oraz wprowadzono wszystkie niezbędne do wykonania pomiarów dane:

• moc wyjściowa generatora [dBm]: 15

• Start [MHz]: 8000

• Stop [MHz]: 10000

• Liczba częstotliwości: 11

• Azymut krok [°]: 2.00

a) Pomiar charakterystyki promieniowania badanej anteny tubowej przy polaryzacji podstawowej

Poniżej zaprezentowany został uproszczony schemat, obrazujący geometrię ustawienia obu anten. Warto zaznaczyć, iż pomiary zostały przeprowadzone w zakresie od 0° do 360°.

Rysunek 2. Uproszczony schemat obrazujący geometrię ustawienia anten

Rysunek 3. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji podstawowej (płaszczyzna E), przy częstotliwości f = 8 GHz

Rysunek 4. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji podstawowej (płaszczyzna E), przy częstotliwości f = 9 GHz

Rysunek 5. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji podstawowej (płaszczyzna E), przy częstotliwości f = 10 GHz

Szerokość listka głównego:

-dla f = 8GHz - 27°

-dla f = 9 GHz - 22°

-dla f = 10 GHz - 16°

b) Pomiar charakterystyki promieniowania badanej anteny tubowej przy polaryzacji ortogonalnej

Poniżej zaprezentowany został uproszczony schemat, obrazujący geometrię ustawienia obu anten. Warto zaznaczyć, iż pomiary zostały przeprowadzone w zakresie od -80° do 80°.

Rysunek 6. Uproszczony schemat obrazujący geometrię ustawienia anten

Rysunek 7. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji ortogonalnej (dla płaszczyzny E), przy częstotliwości f = 8 GHz

Rysunek 8. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji ortogonalnej względem płaszczyzny E, przy częstotliwości f = 9 GHz

Rysunek 9. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji ortogonalnej względem płaszczyzny E, przy częstotliwości f = 10 GHz

Szerokość listka głównego

-dla f = 8 GHz - 24°

-dla f = 9 GHz - 22°

-dla f = 10 GHz - 21°

Rysunek 10. Porównanie charakterystyk promieniowania anten tubowych dla polaryzacji podstawowej i ortogonalnej, przy częstotliwości f= 8 GHz

Rysunek 11. Porównanie charakterystyk promieniowania anten tubowych dla polaryzacji podstawowej i ortogonalnej, przy częstotliwości f= 9 GHz

Rysunek 12. Porównanie charakterystyk promieniowania anten tubowych dla polaryzacji podstawowej i ortogonalnej, przy częstotliwości f= 10 GHz

5. Wyznaczenie zysku anteny

W toku dalszych analiz, przeprowadzono procedurę wyznaczenia zysku energetycznego, w oparciu o metodę jednej anteny wzorcowej i tłumienia wolnej przestrzeni. Obliczenie wartości zysku możliwe było dzięki danym, zawartym w pliku Z_ZON3.dat. Korzystając z zależności:

gdzie:

G_o - zysk anteny badanej (odbiorczej)

G_a - zysk anteny wzorcowej (nadawczej)

L - tłumienie swobodnej przestrzeni między antenami

Warto również zaznaczyć, iż do wyznaczenia zysku (w oparciu o powyższą zależność) niezbędne jest podstawienie maksymalnej wartości P_dat z każdej kolumny danych pliku *.dat.

Tabela 1. Parametry badanej anteny ( płaszczyzna podstawowa )

Częstotliwość f [MHz]	Pdat [dB]	Ga [dB]	Tłumienie [dB]	Go [dB]
8000	-22,36	22,30	59,76	15,10
8200	-21,86	21,89	59,97	16,22
8400	-21,55	20,86	60,18	17,77
8600	-21,90	19,77	60,39	18,72
8800	-22,55	19,36	60,59	18,68
9000	-22,50	20,11	60,78	18,17
9200	-21,85	21,56	60,97	17,56
9400	-21,70	22,98	61,16	16,48
9600	-19,94	23,84	61,34	17,56
9800	-20,32	24,32	61,52	16,88
10000	-20,68	24,81	61,70	16,21

Tłumienie swobodnej przestrzeni między antenami opisuje równanie:

gdzie:

- częstotliwość wyrażona w MHz,

- odległość między antenami pomiarowymi, wyrażona w kilometrach

Dla częstotliwości 8000MHz i odległości między antenami 0.002906km, otrzymamy:

Chcąc obliczyć zysk badanej anteny, należy posłużyć się poniższą zależnością:

Rysunek 13. Zysk energetyczny badanej anteny w zależności od częstotliwości 6. Wnioski

Ćwiczenie miało na celu wyznaczenie charakterystyki promieniowania anteny tubowej w

polu dalekim na zautomatyzowanym stanowisku pomiarowym umieszczone w komorze bezodbiciowej ITA

Zauważono, że wraz ze wzrostem częstotliwości, szerokość listka głównego ulega zmniejszeniu. Podczas realizacji serii pomiarów drzwi od komory nie były szczelnie zamknięte (brak idealnej separacji od zewnętrznych zakłóceń).

Drugi pomiar był prowadzony w zakresie od -90° do +90° ponieważ chodziło głównie o analizę charakterystyki promieniowania w otoczeniu listka głównego anteny.

Zanim wykres został wygenerowany należało uporządkować dane ułożone w kolumnach tak, aby listek główny miał jednolitą postać (nie był „rozcięty” na dwie części).

Obliczony zysk anteny tubowej, przyjmuje wartość maksymalną dla częstotliwości 8671MHz.

9

E

---