Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
___________________________________________________________________
Факультет
«Радио и телевидение»
Кафедра
«Техническая электродинамика и антенны (ТЭДиА)»
Лабораторная работа №104 по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн в телевещании»
«Исследование рупорных антенн»
Выполнил |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Проверила |
|
|
Старший преподаватель |
_________________________ |
Коростелева В.П. |
Москва 2025
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются: изучение направленных свойств прямоугольных антенн и конических рупорных антенн; овладение методикой расчёта ДН прямоугольных рупорных антенн; экспериментальное исследование прямоугольных и конических рупорных антенн.
2.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1.Исходные данные
λ 32 mm |
– длина волны; |
|||
a 23 mm |
– широкая стенка волновода; |
|||
b 10 mm |
– узкая стенка волновода; |
|||
ap 5.4 |
λ=172.8 mm |
– раскрыв рупора в Н плоскости; |
||
bp 1 λ=32 mm |
– раскрыв рупора в Е плоскости; |
|||
R 150 |
|
mm |
– длина рупора. |
|
2.2. Расчёт ДН в Е области |
||||
F0(θ) |
1+cos(θ) |
– диаграмма направленности элемента Гюйгенса; |
||
2 |
||||
|
|
|
||
k 2 π |
|
=0.196 1 |
– волновое число; |
|
λ |
|
mm |
|
|
FE(θ) ‖if sin(θ) 0
‖‖ ‖‖return0
‖else
‖ ‖
‖ ‖
‖‖ ‖returnF0(θ)
‖
‖ ‖
‖‖ ‖
|
|
|
|| |
|
|
|
|
|| |
|
|
|
|
|| |
|
|
|
|
|| |
|
k b |
|
|| |
– ДН прямоугольного |
|
sin |
2 |
p sin(θ) || |
рупора в плоскости Е |
|
|
|
|| |
(без фазовых |
|
k bp sin(θ) |
|| |
|||
|| |
искажений). |
|||
|
2 |
|
| |
|
|
|
|
|| |
|
λ |
λ÷ |
1- |
λ÷ 2 a |
2 |
=32.138 mm – длина волны в рупоре (Е); |
||
p |
|
|
|
p |
|
|
|
Δφmax |
π |
|
bp |
2 |
|
– фазовые искажения для Е плоскости; |
|
|
|
=0.167 rad |
|||||
|
|
4 |
|
λp R |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
35 |
70 |
105 |
140 |
175 |
210 |
245 |
280 |
315 |
350 |
385 |
-20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FE(θ) |
-80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-140 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θ (deg) |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.2.1 – ДН рупорной антенны в Е плоскости |
||||||||||
2.3. Расчёт ДН в H области |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
k ap sin(θ) |
|||
|
|
|
π |
2 |
cos |
2 |
|
||
FH |
(θ) F0 |
(θ) |
|
|
|
|
|||
4 |
k ap sin(θ) 2 |
||||||||
|
|
|
π2 |
||||||
|
|
|
|
|
4 |
- |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
– ДН прямоугольного рупора в плоскости Н (без фазовых искажений).
λp λ=32 mm |
|
|
– длина волны в рупоре (Н); |
||||||||
Δφmax |
π |
|
ap |
2 |
|
|
– фазовые искажения в Н плоскости; |
||||
|
|
=4.886 rad |
|||||||||
|
4 |
|
λp R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
5.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2.5 |
|
5 |
7.5 |
10 |
12.5 |
15 |
17.5 |
20 |
22.5 |
25 |
-6.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-12.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-18.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-24.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FH(θ) |
-30.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-36.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-42.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-48.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-54.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-60.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θ (deg)
Рисунок 2.3.1 – ДН рупорной антенны в H плоскости
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – Блок-схема исследуемой установки
3.1. Исследование пирамидальной антенны
Необходимо исследовать ДН пирамидальной антенны в E и H плоскостях.
θH |
NH |
Таблица 3.1.1 – Результаты исследования ДН в |
θE |
NE |
|
(deg) |
|
H плоскости (слева) |
(deg) |
|
|
|
Таблица 3.1.2 – Результаты исследования ДН в |
|
|||
-20 |
3.5 |
-35 |
2.5 |
||
E плоскости (справа) |
|||||
-15 |
5 |
|
-30 |
3 |
|
-10 |
17 |
|
-25 |
2.5 |
|
-5 |
27.5 |
|
-20 |
2.5 |
|
0 |
30 |
|
-15 |
4.5 |
|
5 |
20 |
|
-10 |
14 |
|
10 |
7 |
|
-5 |
25 |
|
15 |
3.5 |
|
0 |
27 |
|
20 |
3.4 |
|
5 |
14 |
|
|
|
|
10 |
4 |
|
|
|
|
15 |
2.5 |
|
|
|
|
20 |
2.5 |
|
|
|
|
25 |
3 |
|
|
|
|
30 |
3.5 |
|
|
|
|
35 |
3 |
|
|
|
|
|
1.01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.47 |
|
|
|
|
NH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.11 |
|
|
|
|
|
-20 |
-16 |
-12 |
-8 |
-4 |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
|
|
|
|
|
θH (deg) |
|
|
|
|
|
Рисунок 3.1.1 – График ДН пирамидальной антенны в H области |
||||||||||
|
-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
1.08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.99 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.54 |
|
|
|
|
NE |
|
|
|
|
|
0.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.09 |
|
|
|
|
|
-35 |
-28 |
-21 |
-14 |
-7 |
0 |
7 |
14 |
21 |
28 |
35 |
|
|
|
|
|
θE (deg) |
|
|
|
|
|
Рисунок 3.1.2 – График ДН пирамидальной антенны в E области |
||||||||||
3.2. Исследование секториальных антенн
Необходимо исследовать ДН E-секториальной и H-секториальной антенн в соответствующих областях.
θH1 NH1
(deg)
-20 4 -15 6 -10 16 -5 22
027
5 22.5
10 12.5
15 5
20 3
Таблица 3.2.1 – Результаты исследования ДН E-секториальной антенны (слева)
Таблица 3.2.2 – Результаты исследования ДН H-секториальной антенны(справа)
θE1 NE1
(deg)
-50 6 -45 6 -40 7.5 -35 15 -30 16 -25 17 -20 22 -15 27 -10 27.5 -5 29
030
529
10 |
29 |
15 |
27 |
20 |
21 |
25 |
13 |
30 |
16 |
35 |
17 |
40 |
5.5 |
45 |
8 |
50 |
4.5 |
|
|
|
|
|
1.01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.47 |
|
|
|
|
NH1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.11 |
|
|
|
|
|
-20 |
-16 |
-12 |
-8 |
-4 |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
|
|
|
|
θH1 (deg) |
|
|
|
|
||
Рисунок 3.2.1 – График ДН E-секториальной антенны в E-области |
||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.915 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.745 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.575 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.405 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.235 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.15 |
|
|
|
|
|
-50 |
-40 |
-30 |
-20 |
-10 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
|
|
θE1 (deg) |
|
|
|
|
||
Рисунок 3.2.1 – График ДН H-секториальной антенны в |
||||||||||
NE1
H-области
4.ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения лабораторной работы были изучены свойства пирамидальной, E-секториальной и H-секториальной антенн, а также получены их диаграммы направленности.
Было установлено, что ДН антенн в E-плоскости имеют боковые лепестки,
ав H-области – нет.