4.2. Экспериментальная установка

В

Рис. 4.12

экспериментальной установке используется зеркало с параметрами= 310 мм,= 51,69º (= 160 мм). Имеются два сменных облучателя: № 1 – рупорный с= 40,5 мм,= 32 мм и № 2 – открытый конец волновода со срезанными углами и металлическим стержнем в центре раскрыва (рис. 4.12). Такой облучатель имеет существенно более широкую ДН, нежели открытый конец волновода в «чистом виде». Кроме того, его диаграмма имеет провал вдоль оси излучателя, что способствует созданию более равномерного распределения поля в апертуре зеркала.

В установке имеется возможность снятия диаграмм направленности как облучателей, так и антенны в целом. При снятии ДН следует совмещать ось вращения поворотного устройства с раскрывом исследуемой антенны. В качестве приемной антенны используется рупор с установленной в тракте питания детекторной секцией. После детектирования сигнал поступает на измерительный усилитель. Установка работает в трехсантиметровом диапазоне волн.

4.3. Эксперимент

1. Включить генератор и измерительный усилитель. Генератор настроить на частоту, заданную преподавателем. Рассчитать соответствующую длину волны в свободном пространстве .

2. Измерить диаграмму направленности облучателя № 1 в горизонтальной плоскости, измерения следует проводить с шагом 10º. Повторить те же измерения с облучателем № 2

3. Измерить диаграмму направленности зеркальной антенны с облучателем № 1 и № 2 в области углов , соответствующих главному и первому боковому лепесткам. Шаг при этом должен быть значительно меньше, чем в предыдущем случае – порядка 1º.

4.4. Обработка результатов эксперимента.

1. Снятые диаграммы направленности антенн нормировать к единице и построить их графики. Определить по ним ширину основного лепестка. Рассчитать минимальную ширину ДН (4.5) и определить КРЛ. Найти также значение УБЛ.

2. Нормировать к единице измеренные ДН облучателей (F₀(0) = 1) и построить их графики.

3. По измеренной ДН рассчитать распределение поля в апертуреи построить его график.

4. По полученному распределению найти значенияи полинома.

5. Рассчитать значения аппроксимирующего полинома и построить их графики совместно с графиками. Оценить качество аппроксимации.

6. Рассчитать апертурный КИП по формуле (4.12).

7. Рассчитать коэффициенты по формулам (4.8) и ДН зеркальной антенны. Построить соответствующие графики.

8. Определить по расчетным графикам ширину главного лепестка ДН и КРЛ. Сравнить их с соответствующими экспериментальными значениями.

9. Рассчитать по формуле (4.24) параметр . Зная, найти эффективность облучателя. По формуле (4.27) найти КНД этой антенны. Данный пункт относится к случаю антенны с рупорным облучателем.

4.5. Контрольные вопросы

1. Какие предположения относительно полей ина излучающей поверхностиприняты в рамках данной работы?

2. Каков физический смысл характеристики направленности излучающей системы ? Прокомментируйте ее представления в видеи.

3. Какие факторы определяют форму скалярной характеристики направленности синфазной излучающей площадки?

4. Как зависит ширина главного лепестка характеристики направленности круглой площадки от ее радиуса и длины волны?

5. При каком распределении поля по излучающей площадке ширина главного лепестка ДН минимальна? Что такое КРЛ?

6. Как зависит УБЛ от скорости убывания поля от центра к краю излучающей круглой площадки?

7. Дайте определение КНД любой излучающей системы. Как зависит КНД синфазной площадки от ее геометрической площади, длины волны и формы распределения поля по площадке?

8. Как практически рассчитать апертурный КИП по известному распределению поля на круглой площадке ?

9. Поясните принцип действия зеркальной антенны.

10. Как связано распределение поля по апертуре зеркала с ДН облучателя?

11. В какой последовательности нужно действовать, чтобы, зная геометрию зеркала () и ДН облучателя, найти ДН апертуры, КРЛ, апертурный КИП и КНД?

12. Как следует действовать, чтобы рассчитать электрические размеры рупорного облучателя ипри известном угле облучения края зеркалаи заданном уровне его облучения, одинаковом в плоскостяхи?

13. Что такое эффективность облучателя и от каких факторов она зависит? Как зависит КНД зеркальной антенны от площади апертуры, длины волны, апертурного КИП и эффективности облучателя?

14. Как объяснить на качественном уровне тот факт, что при изменении ширины ДН облучателя произведение принимает максимальное значение?

15. Как связаны между собой оптимальный электрический размер рупорного облучателя и угол облучения края зеркала? Как, зная, найти затем соответствующий размер?

16. Какой диаграммой направленности теоретически должен обладать облучатель, чтобы произведение было равно 1?

17. Какие причины вызывают затенение апертуры зеркала и как это сказывается на КНД антенны?

18. Что такое кроссполяризация и какие факторы влияют на уровень кроссполяризационного поля?

19. Как выяснить, на каком минимальном расстоянии должна находиться приемная антенна от исследуемой зеркальной антенны, чтобы снимаемая ДН совпадала с ее действительной ДН?

20. В каком случае уровень сигнала в приемной антенне будет выше: при снятии ДН облучателей или при снятии ДН зеркальной антенны в области главного и ближних боковых лепестков?