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 №106 по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн в телевещании»
«Исследование параболических 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 принципа действия параболической антенны; овладение методикой расчёта геометрических размеров конструкции щелевого моста и его переходной характеристики; изучение влияния фазовых искажений в раскрыве антенны на диаграмму направленности; изучение влияния раскрыва антенны облучателем на диаграмму направленности.
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные данные
R0 16.5 cm |
|
– радиус раскрыва; |
|
||||
z0 6.5 cm |
|
– длина «тарелки»; |
|
||||
δ 15 mm |
|
– линейное смещение облучателя из фокуса; |
|||||
λ 3.2 cm |
|
– длина волны; |
|
||||
1 |
|
|
|
– условие равномерности распределения поля. |
|||
2.2. Расчёт фокусного расстояния |
|
||||||
f |
R0 |
2 |
=104.712 mm |
– фокусное расстояние параболического |
|||
|
4 z0 |
|
|
рефлектора; |
|
||
2.3. Расчёт ДН параболической антенны |
|
||||||
u(θ) |
2 π R0 sin(θ) |
– вспомогательный коэффициент; |
|||||
|
|
|
λ |
|
|
|
|
Формула для ДН: |
|
|
|||||
F(θ) |
2 |
|
J1(u(θ))+ 2 (1- |
) Jn(2,u(θ)) |
|||
|
|
|
u(θ) |
|
|
u(θ) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Формула для ДН в децибелах:
FdB(θ) 20 log(|F(θ)|,10)
1.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F(θ) |
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1.5 |
3 |
4.5 |
6 |
7.5 |
9 |
10.5 |
12 |
13.5 |
15 |
-0.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θ (deg) |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.3.1 – График ДН параболической антенны в |
|||||||||
|
|
|
|
«натуральном» масштабе |
|
|
||||
0 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-3 |
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1.5 |
3 |
4.5 |
6 |
7.5 |
9 |
10.5 |
12 |
13.5 |
15 |
|
-8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-17 |
-15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FdB(θ) |
|
-36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-71 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θ (deg) |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.3.2 – График ДН параболической антенны в |
|||||||||
|
|
|
|
|
«натуральном» масштабе |
|
|||||
Из графиков видно, что
3 deg 2=6 deg – ширина ДН по уровню -3 дБ;
1.5 deg 2=3 deg – ширина ДН по нулевому уровню;
Fб.л -17 |
– уровень первого бокового лепестка, дБ. |
Таблица 2.3.1 – Значения для диаграммы направленности
2.4. Расчёт угла поворота антенны
|
δ |
=8.152 deg |
– угол отклонения максимума ДН. |
θmax atan |
|
||
f |
|
|
|
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – Блок-схема измерительной установки
Из-за несовершенства измерительной установки, её 0 смещён на -9 градусов.
3.1. Измерение ДН антенны в фокусе
Измеренное фокусное расстояние антенны: f1 10 mm
Таблица 3.1.1 – Результаты измерения ДН зеркальной антенны, настроенной на свой фокус
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.5 |
Nf1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
-23 |
-21 |
-19 |
-17 |
-15 |
-13 |
-11 |
-9 |
-7 |
-5 |
-3 |
-1 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
θf1 (deg) |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.1.1 – График ДН зеркальной антенны, настроенной на свой |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
фокус |
|
|
|
|
|
|
3.2. Измерение ДН антенны при смещённом к ней фокусе |
|||||||||||||
Фокус антенны был смещён от неё на 20 мм относительно: f1 10 mm.
Таблица 3.2.1 – Результаты измерения ДН зеркальной антенны, настроенной на смещённый к ней фокус
|
|
|
|
|
|
15.5 |
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
12.5 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
9.5 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Nf2 |
|
|
|
|
|
|
6.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
-25 -23 -21 -19 -17 -15 -13 -11 |
-9 |
-7 |
-5 |
-3 |
-1 |
1 |
3 |
θf2 (deg) |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.2.1 – График ДН зеркальной антенны, настроенной на |
|||||||
смещённый к ней фокус |
|
|
|||||
3.3. Измерение ДН антенны при смещённом от неё фокусе
Фокус антенны был смещён от неё на 20 мм относительно: f1 10 mm.
Таблица 3.3.1 – Результаты измерения ДН зеркальной антенны, настроенной на смещённый от неё фокус
15.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
12.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
9.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nf3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
6.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
3.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 |
1 |
2 |
3 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
θf3 (deg)
Рисунок 3.3.1 – График ДН зеркальной антенны, настроенной на смещённый от неё фокус
3.4. Измерение ДН антенны при смещённом вправо фокусе
Фокус антенны был смещён вправо на 16 мм относительно центра.
Таблица 3.4.1 – Результаты измерения ДН зеркальной антенны, настроенной на смещённый вправо фокус
14 |
|
|
|
13 |
|
|
|
12 |
|
|
|
11 |
|
|
|
10 |
|
|
|
9 |
|
|
|
8 |
|
|
|
7 |
|
|
Nf4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
4 |
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
-14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 |
0 |
1 |
2 |
θf4 (deg) |
|
|
|
Рисунок 3.4.1 – График ДН зеркальной антенны, настроенной на |
|||
смещённый вправо фокус |
|
|
|
3.5. Измерение ДН антенны при смещённом влево фокусе
Фокус антенны был смещён влево на 16 мм относительно центра.
Таблица 3.5.1 – Результаты измерения ДН зеркальной антенны, настроенной на смещённый влево фокус
14
13
12
11
10
9
8
7 Nf5
6
5
4
3
2
-28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 |
0 |
2 |
θf5 (deg)
Рисунок 3.5.1 – График ДН зеркальной антенны, настроенной на смещённый влево фокус
3.6. Измерение ДН антенны при установленном затенении
На антенну было установлено затенение, при этом антенна была возвращена в свой фокус.
Таблица 3.6.1 – Результаты измерения ДН зеркальной антенны при установленном затенении