6. Описание лабораторной установки

В лабораторной работе измеряется амплитудно-фазовое распределение поля в раскрыве сегментно-параболической антенны. Сегментно-параболическая антенна представляет собой зеркало в виде параболического цилиндра, заключенного между параллельными пластинами. Облучателем антенны служит открытый конец волновода сечением  мм² с диэлектрической вставкой. Облучатель возбуждает между пластинами волну типа с цилиндрическим фронтом.

Для исследования АФР поля в раскрыве антенны используется второй метод измерения при помощи отражающего зонда — рассеивателя, перемещаемого в раскрыве антенны. Для перемещения рассеивателя в виде круглой металлической пластины вдоль и поперек раскрыва антенны служит специальная каретка, положение которой определяется по шкалам продольного и поперечного перемещений. Схема измерительной установки изображена на рис. 6.8.

Установка имеет в своем составе генератор СВЧ 1, ферритовый вентиль 2, двойной волноводный тройник 3, трансформатор полных сопротивлений 4, облучатель 5, зеркало 6, измерительный зонд 7, согласованную нагрузку 8, детекторную секцию 9 и измерительный селективный милливольтметр 10.

Часть мощности отраженной от рассеивателя, принимается облучателем. Измеряя принимаемую мощность, определяют амплитудное распределение поля. Перед измерением мощности предварительно без рассеивателя хорошо согласовывается тракт антенны с помощью трансформатора полных сопротивлений по минимуму показаний измерительного прибора. Таким образом, оказывается скомпенсированными не только отражения от входа антенны, но от различных объектов, окружающих антенну. Затем устанавливают рассеиватель в различных точках раскрыва и измеряют принимаемую мощность по показаниям измерительного прибора.

При измерениях фазового распределения поля в раскрыве необходим опорный сигнал. Для его получения, согласование антенны без рассеивателя производится не полностью. Отраженный от входа трансформатора полных сопротивлений сигнал используется в качестве опорного. Фаза сигнала, отраженного рассеивателем, зависит от фазового распределения поля и от положения рассеивателя в раскрыве антенны. Перемещая рассеиватель перпендикулярно раскрыву, по показаниям измерительного прибора можно найти точки, в которых отраженные рассеивателем и опорный сигналы синфазны или противофазны. Геометрическое место точек противофазного или синфазного сложения сигналов определяет форму фронта волны и, следовательно, фазовое распределение антенны. Расстояние между точками вдоль нормали раскрыва антенны и изменения фазы волны связаны уравнением: , где  — волновое число.

7. Порядок выполнения работы

1. Изучить настоящее пособие, пособие к лабораторной работе №5, а так же [3, 8].

2. Рассчитать АФР поля в раскрыве сегментно-параболической антенны. Считать известными фокусное расстояние  м, длину раскрыва антенны  м, высоту раскрыва антенны  м и ДН облучателя в плоскости вектора

(6.18)

где угол отсчитывается от нормали к плоскости раскрыва открытого конца волновода;  — волновое число;  м — рабочая длина волны;  м — высота прямоугольного волновода.

3. Рассчитать ДН сегментно-параболической антенны по известному АФР в раскрыве антенны. ДН определить методом эквивалентного линейного излучателя в плоскости вектора .

4. Измерить АФР поля в раскрыве сегментно-параболической антенны. Измерения целесообразно проводить, придерживаясь следующего порядка:

а) при помощи трансформатора полных сопротивлений как можно лучше согласовать антенну в отсутствии рассеивателя, добиваясь минимального показания измерительного прибора. Записать уровень этого сигнала ;

б) установить рассеиватель в начале раскрыва антенны. Передвигая рассеиватель при помощи винта поперечного перемещения (перпендикулярно раскрыву антенны), добиться максимального показания измерительного прибора . Если разница в амплитудах сигнала с рассеивателем и без него очень мала

, (6.19)

то следует повторить регулировку (п. а), добившись более глубокого минимума сигнала в отсутствии рассеивателя. В противном случае точность измерения будет низка;

в) при помощи винта продольного перемещения передвигать рассеиватель (вдоль раскрыва антенны), устанавливая его в точках раскрыва, отстоящих одна от другой приблизительно на ширину пластины рассеивателя. Записать уровни сигнала и отсчеты по шкале продольного перемещения;

г) рассчитать амплитудное распределение по формуле

(6.20)

где  — максимальное значение мощности сигнала в раскрыве антенны;

д) ввести опорный сигнал, немного рассогласовав трансформатор полных сопротивлений. Амплитуду опорного сигнала установить соизмеримую с амплитудой сигнала, отраженного от рассеивателя;

е) при помощи винта продольного перемещения передвигать рассеиватель, устанавливая его в точках раскрыва, отстоящих одна от другой приблизительно на ширину пластины рассеивателя. Передвигая рассеиватель винтом поперечного перемещения, добиться в каждой точке максимального (или минимального) показания измерительного прибора. Записать отсчеты по шкале поперечного и продольного перемещений;

ж) рассчитать фазовое распределение по формуле

(6.21)

где и  — отсчеты по шкале поперечного перемещения в точке и в точке, где амплитудное распределение в раскрыве антенны принимает наибольшее значение; — волновое число.