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)
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
Apertura wygładzania [%]: 0.0 ??????????????????????
Współczynnik uśredniania: 16 ????????????????????????
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, przy częstotliwości f = 8 GHz
Rysunek 4. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji podstawowej, przy częstotliwości f = 9 GHz
Rysunek 5. Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji podstawowej, przy częstotliwości f = 10 GHz
Tabela 1. Wyniki pomiarów podstawowych parametrów charakterystyk promieniowania anteny badanej w płaszczyźnie azymutu
Lp. |
Parametr |
Wartość |
||
|
|
f = 8 GHz |
f = 10 GHz |
f = 12 GHz |
1 |
Szerokość listka głównego |
34° |
28° |
24° |
2 |
Poziom listków bocznych |
-25,64 |
-19,12 |
-22 |
3 |
Położenie pierwszych zer |
-56° i +52° |
-38° i +36° |
-36° i +34° |
4 |
Liczba listków bocznych |
18 |
24 |
32 |
5 |
Poziom listka wstecznego [dB] |
-27,84 |
-33,5 |
-35,5 |
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 2. Uproszczony schemat obrazujący geometrię ustawienia anten
Wykres . Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji ortogonalnej, przy częstotliwości f = 8 GHz
Wykres . Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji ortogonalnej, przy częstotliwości f = 9 GHz
Wykres . Charakterystyka promieniowania badanej anteny tubowej dla polaryzacji ortogonalnej, przy częstotliwości f = 10 GHz
Tabela 2. Wyniki pomiarów podstawowych parametrów charakterystyk promieniowania anteny badanej w płaszczyźnie elewacji
Lp. |
Parametr |
Wartość |
||
|
|
fd = 8 GHz |
fs = 10 GHz |
fg = 12 GHz |
1 |
Szerokość listka głównego |
34° |
30° |
25° |
2 |
Poziom listków bocznych |
-18,4 |
-12,9 |
-11,5 |
3 |
Położenie pierwszych zer |
-46° i +50° |
-40° i +34° |
-28° i +28° |
4 |
Liczba listków bocznych |
18 |
22 |
30 |
5 |
Poziom listka wstecznego [dB] |
-25,54 dB |
-30 dB |
-33,3 dB |
Wykres. Porównanie charakterystyk promieniowania anten tubowych dla polaryzacji podstawowej i ortogonalnej, przy częstotliwości f= 8 GHz
Wykres. Porównanie charakterystyk promieniowania anten tubowych dla polaryzacji podstawowej i ortogonalnej, przy częstotliwości f= 9 GHz
Wykres. 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:
Go - zysk anteny badanej (odbiorczej)
Ga - 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 Pdat z każdej kolumny danych pliku *.dat.
Tabela. Parametry badanej anteny ( płaszczyzna podstawowa )
Częstotliwość f[MHz] |
Pdat [dB] |
Ga [dB] |
Tłumienność [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:
Wykres ukazuje zmiany zysku energetycznego badanej anteny w zależności od częstotliwości 6. Wnioski
W wyniku ćwiczenia zmierzono charakterystyki promieniowania anteny tubowej w polu dalekim na zautomatyzowanym stanowisku pomiarowym
Zauważono, że wraz ze wzrostem częstotliwości, szerokość listka głównego ulega zmniejszeniu
Warto również wspomnieć, iż podczas realizacji serii pomiarów drzwi od komory nie były szczelnie zamknięte (brak idealnej separacji od zewnętrznych zakłóceń).
zakresie od -90° do +90°
Wynika to z faktu, iż chodzi głównie o analizę charakterystyki promieniowania w otoczeniu listka głównego anteny
. Przed przystąpieniem do ich generowania należało uporządkować dane ułożone w kolumnach, ażeby listek główny miał jednolitą postać (nie był „rozcięty” na dwie części).
Obliczony zysk anteny tubowej, przyjmuje wartość maksymalną dla częstotliwości ???MHz,
11
Wyszukiwarka