Рис. 3.9

При R2 = R1 +λ4 фаза вектора −S21 изменяется на π. При этом вектор ρ1 становится минимальным по модулю и равным

ρ1min = (S11 − S21 )e jψ11 .

Это выражение совпадает с аналогичным для случая 1. Однако, по-

ния в линии изменяется по фазе на π, чего не наблюдалось в случае 1. Поэто-

3.3. Лабораторный макет

Лабораторный макет (рис. 3.10) состоит из СВЧ-генератора 1, измерительной линии 2, индикаторного устройства 3, устройства перемещения антенны 4, исследуемой антенны 5 и экрана 6.

Изменение расстояния R производится перемещением антенны с помощью устройства 4. КБВ в линии, питающей исследуемую антенну, определя-

30

6

Рис. 3.10

ется с помощью измерительной линии 2 и индикатора 3. Экран 6 (металлический лист) закреплён неподвижно. Его размер aэ конечен, однако он достаточно хорошо имитирует бесконечный экран, если края листа видны из центра антенны под углом, не меньшим ширины главного лепестка ДН по нулевому уровню (т. е. поле излучения антенны в пределах главного лепестка полностью попадает на экран), что выполняется при условии

3.4.Проведение измерений

Вданной лабораторной работе определяются параметры двух рупоров

см, bр = 9,8 см, LE =18,0 см, LH =19,5 см.

1. Включить генератор и индикаторный измеритель отношения напряжений. Частота генератора f заранее установлена. Рассчитать длину волны в свободном пространстве λ = c / f, соответствующую данной частоте.

2. Подключить рупор к выходу измерительной линии и, изменяя расстояние от рупора до экрана R с шагом ∆R = λ/10, снять зависимость модуля коэффициента отражения ρ1 в линии от расстояния до экрана R (11 точек). Для этого при каждом R надо определить КСВ в измерительной линии и рассчи-

31

С помощью построенного графика найти максимальное ρ1max и минималь-

стояния R1 и R2 , при которых наблюдаются эти значения.

Измерение КСВ производится следующим образом. Зонд измерительной линии 2 (рис. 3.10) устанавливается в точку максимума поля. Стрелка индикаторного устройства с помощью регулировки усиления устанавливается на 1. Затем зонд измерительной линии перемещается в точку минимума поля и по нижней шкале индикатора считывается значение КСВ.

3.Установить расстояние до экрана R = R1 и поместить зонд измерительной линии в один из максимумов поля линии (z = z1).

4.Установить расстояние до экрана R = R2 и выяснить, сохранился ли в точке z1 максимум поля (случай 1) или там сформировался минимум поля

(случай 2).

5.Выполнить задания пп. 2–4, заменив рупор 1 рупором 2.

3.5.Обработка результатов измерений

1.Рассчитать модули элементов матрицы рассеяния S11 и S21 для обоих

рупоров по формулам (3.16) и (3.17).

2.Рассчитать коэффициенты усиления рупоров G по формуле (3.14).

Определить значение G1 в децибелах.

Примечание: при необходимости, при расчете коэффициентов усиления, следует в графиках рис. 3.3, 3.4 экстраполировать значение параметра.

3.Рассчитать теоретические значения коэффициентов усиления для обоих рупоров по формуле (3.8). КПД при этом принять равным единице.

4.Проверить непосредственным расчётом, что размер используемого экрана удовлетворяет условию (3.19).

3.6.Контрольные вопросы

1.Поясните механизм возникновения расфазировки поля в апертуре рупорной антенны.

2.Объясните характер влияния параметра LH λ на диаграмму направ-

ленности Н-плоскостного рупора при aрλ= const.

3. Поясните ход графиков зависимости приведённого КНД Н-плоскост-

32

тер этих зависимостей при bрλ > (bрλ)opt . Чем вызваны эти осцилляции?

5.Почему максимальное-допустимое значение фазовой ошибки в Е-пло- скостном рупоре меньше, чем в Н-плоскостном?

6.Поясните на качественном уровне, как в системе, изображённой на

рис. 3.7, находится связь между S21 и параметрами антенн.

7.Покажите, что в схеме на рис. 3.6, поставленной в режим противофазного возбуждения, коэффициент отражения на входе 1 ρ1 = S11 − S21.

8.Сравните с точки зрения преимуществ и недостатков практической реализации метод зеркальных изображений и метод противофазного возбуждения двух идентичных антенн.

9.Прокомментируйте для случая S11 > S21 эволюцию коэффициента отражения ρ1 при изменении расстояния R.

10.Прокомментируйте для случая S11 < S21 эволюцию коэффициента отражения ρ1 при изменении расстояния R.

11.Поясните, как можно определить, какая из величин больше – S11 или S21 .

3.7. Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

1.Цель работы и структурную схему установки.

2.Расчет длины волны, на которой проводились измерения.

3.Результаты измерений зависимости КСВ от расстояния до экрана для разных антенн с указанием того, под какой случай 1) или 2) подпадает данная антенна.

4.Результаты расчётов (КУ рупоров следует представить в относительных единицах и в децибеллах).

5.Выводы по работе.

33