Лабораторне завдання Для заданих викладачем геометричних параметрів антени:
(кількість вібраторів і відстані між ними) виміряти характеристики спрямованості директорної антени.
За отриманими результатами:
побудувати ДС і розрахувати ширину головної пелюстки ДС в Е–площині;
визначити зразковий коефіцієнт підсилення;
визначити характер поляризації поля антени;
розрахувати коефіцієнт спрямованого дії.
Ключові питання
Пояснить принцип дії директора.
Пояснить принцип дії рефлектора.
Приведіть аргументи на користь застосування петльового активного вібратора в директорних антенах.
У чому причина відмінності характеристик спрямованості директорної антени в площині Е и в площини Н?
У чому полягає відмінність коефіцієнта спрямованого дії й коефіцієнта підсилення антени?
Яка поляризація поля директорної антени?
Які конструктивні параметри визначають смугу робочих частот директорної антени?
Які конструктивні параметри визначають КСД директорної антени?
Які параметри визначають КП вібраторної антени?
Які переваги й недоліки антен типу «хвильовий канал»?
Як здійснюється узгодження директорної антени з живильною лінією?
Зміст протоколу
Короткий опис антени із зазначенням можливої області застосування
Ескіз конструкції антени із зазначенням характерних розмірів у довжинах хвиль.
Схема лабораторної установки
Формули для розрахунків характеристик антени
Результати, графіки й таблиці розрахунків
Висновки
Исследование директорной антенны
Цель работы
Углубленная проработка лекционного материала
Ознакомление с конструкцией директорной антенны
Изучение принципа действия элементов антенны.
Расчет электродинамических параметров директорной антенны
Измерение характеристик направленности директорной антенны
Основные определения
Директорные антенны, иначе называемые антеннами типа «волновой канал» или (по имени их изобретателей) антеннами Яги-Уда находят применение в диапазонах метровых и дециметровых волн. Используются они в качестве приемных телевизионных антенн, для РРЛ прямой видимости, в качестве элементов антенных решеток, а также в радиолокационных системах. Конструкция антенны «волновой канал» иллюстрируются рис. 1.
Рисунок 1 Трехэлементная директорная антенна
Директорные антенны это линейные антенные решетки продольного излучения и для того, чтобы максимум излучения такой антенны был ориентирован в направлении директоров нужно, чтобы фазы токов в директорах были отрицательными (отстающими от тока активного вибратора), а фаза тока рефлектора положительной (опережающей).
Антенна состоит из активного вибратора (в данном случае петлевого), рефлектора и нескольких директоров. Директоры выполняются в виде стержней (трубок) из хорошо проводящего материала длиной несколько менее . Рефлектор чаще всего также выполняется в виде стержня , однако, в отличие от директоров, длина его несколько больше . Большим достоинством таких антенн является простота и механическая прочность конструкции. К недостаткам ее можно отнести сравнительную узкополосность (в особенности это относится к многовибраторным антеннам).
Проанализировать принцип действия директорной антенны можно на примере антенной системы, состоящей из двух симметричных параллельных вибраторов, расположенных в системе координат, как показано на рисунках рис. 2 и рис. 3.
Рисунок 2 – Расположение вибраторов в Е–плоскости
Рисунок 3 – Расположение вибраторов в Н–плоскости
Если комплексные амплитуды токов и связаны соотношением:
,
где отношение амплитуд , а разность фаз этих токов.
то характеристика направленности такой антенной системы имеет вид:
.
Эта функция может быть представлена в виде произведения двух сомножителей
,
где первый это характеристика направленности одного вибратора:
,
а второй множитель системы (называемый также множителем решетки или множителем комбинирования):
.
Аналогичный вид имеют выражения для характеристики направленности системы вибраторов в Н– плоскости:
,
где характеристика направленности одного вибратора в Н–плоскости, а
множитель системы в этой плоскости.
Если
вибраторы полуволновые (
),
то приведенные выше формулы упрощаются:
,
и при , , и = множители системы принимают вид
;
.
Домашнее задание
Подготовить бланк отчета к лабораторной работе
Изобразить схему лабораторной установки и изучить методику выполнения измерений
Рассчитать и построить множитель системы в Е– плоскости и Н– плоскости для двух параллельных полуволновых симметричных вибраторов, расположенных на расстояниях:
при фазовом сдвиге токов в вибраторах равном .
Подготовиться к ответам на ключевые вопросы
Проанализировать результаты расчетов и измерений.
Лабораторная установка
Функциональная схема лабораторной установки, предназначенной для измерения характеристики направленности директорной антенны приведена на рис. 4.
Рисунок 4 Функциональная схема лабораторной установки
На этом рисунке обозначено: 1 генератор метрового диапазона волн, 2 передающая антенна, 3 исследуемая директорная антенна, 4 согласующее и симметрирующее устройство, 5 детекторная секция, 6 селективный микровольтметр.