МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова

УСТРОЙСТВА СВЧ И АНТЕННЫ

Методические указания,

Чебоксары 2002

Удк 621.396 Составитель в.Н. Иванов, с.Г. Чумаров

Устройства СВЧ и антенны: Метод. указания / Сост. В.Н. Иванов;

Чуваш. ун-т. Чебоксары, 2003. 62 с.

Даны программа курса, методические указания и задачи контрольных работ. В помощь при решении задач приводятся значения корней и коэффициентов.

Для студентов III курса заочного обучения специальности 200700.

Ответственный редактор д-р техн. наук, профессор В.С. Пряников

Утверждено Методическим советом университета

Подписи:

1. Качественные и количественные характеристики антенн

Сопротивление излучения антенны

(1.1)

где - излучаемая мощность; - действующее значение тока в сечении антенны, к кото­рому отнесено .

Сопротивление потерь

(1.2)

где - мощность потерь в антенне; - действующее значение тока в сечении, к которому отне­сено .

Активное сопротивление антенны

(1.3)

где - мощность, подводимая к передающей антенне.

КПД антенны

(1.4)

Коэффициент усиления антенны G связан с ее коэффициентом направленного действия D зависимостью

(1.5)

ЭДС, индуктируемая в приемной антенне,

, (1.6)

где E - составляющая напряженности электрического поля, па­раллельная проводу антенны; - действующая высота антенны.

Эффективная поверхность антенны

(1.7)

где Р - мощность, улавливаемая антенной; П - плотность потока мощности (вектор Пойнтинга).

Задачи

1.1. Антенна излучает мощность P_=100 Вт при мощности по­терь Р_п=400 Вт. Определить сопротивления излучения R_О, R_п и потерь R_п.о, R_п.п, отнесенные соответственно к току в основании, имеющего амплитуду I_mo=10 А и к току в пучности, имеющему амплитуду I_mп=15 А.

1.2. Вибратор имеет сопротивление излучения 5 Ом и КПД 25%. Определить сопротивление потерь R_п и активное сопротивле­ние вибратора R_a при условии, что все эти сопротивления отнесе­ны к одному и тому же сечению вибратора.

1.3. Построить диаграммы направленности антенны в прямо­угольных координатах по данным, приведенным в табл.1(рис. 1).

Таблица 1

Угол , характеризующий направление, град	0	±5	±10	±15	±20	±27	±30	±38
Плотность потока мощности П, нВт/м2	230	92	38	3,8	0,165	3,8.10-3	57,5.10-2	38.10-2

Угол , характеризующий направление, град	45	52	60	70	80	90
Плотность потока мощ- ности П, нВт/м2	88.10-3	23.10-3	74.10-3	23.10-2	20,6.10-2	57,5.10-3

Продолжение

1.4. Построить на основании данных, приведенных в табл. 1, нормированные диаграммы направленности антенны по мощности и напряженности поля.

Рис. 1. Рис. 2.

1.5. Рассчитать и построить диаграммы направленности по мощности, согласно данным табл. 1, выражая плотность потока мощности в Дб и принимая за исходный такой уровень, который соответствует максимуму излучения.

1.6. Определить ширину диаграммы направленности антенны (рис. 2).

1.7. Чем различаются коэффициенты усиления и направленного действия передающей антенны? Какая зависимость существует между ними?

1.8. Антенны имеют коэффициенты направленного действия 1,58; 4; 10; 50; 100; 2000 и коэффициенты усиления 1,26; 2; 8; 15; 1000. Выразить эти коэффициенты в децибелах.

1.3. Антенна имеет коэффициент направленного действия 100, сопротивление излучения 95 Ом и сопротивление потерь 5 Ом. Определить коэффициент усиления антенны.

1. 4. Коэффициент усиления антенны 8 Дб, а коэффициент на­правленного действия 10 Дб. Каково сопротивление потерь этой ан­тенны при сопротивлении излучения 4 Ом?

1.11. Определить уровень боковых лепестков (Дб) по диаграм­ме (см. рис. 2).

1.5. Дайте определение коэффициентов направленного дейст­вия и усиления передающей и приемной антенн.

1.13. Определить действующую высоту приемной антенны, в ко­торой при напряженности электрического поля 25 мВ/м возбуж­дается ЭДС, равная 125 мВ.

1.14. Электромагнитная волна с вектором напряженности элек­трического поля , расположенным под углом 30° к вибратору, действующая высота которого h_д =10 м, индуктирует в нем ЭДС Э_а=500 мВ. Какова напряженность электрического поля волны?

1. 15. Антенна улавливает мощность Р=10 мВт при плотности потока мощности электромагнитной волны П=2 мВт/м². Опреде­лить эффективную поверхность антенны S_эфф.

1.16. Определить мощность Р, улавливаемую антенной с эффек­тивной площадью поверхности S_эфф=2 м², если амплитуда напряженности электрического поля волны E_m=5 мв/м.