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 №107 по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн в телевещании»
«Измерение коэффициента усиления антенн»
Выполнил |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Проверила |
|
|
Старший преподаватель |
_________________________ |
Коростелева В.П. |
Москва 2025
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются: ознакомление с понятиями коэффициента усиления (КУ) антенны, коэффициента направленного действия (КНД) антенны; ознакомление с методами измерения КУ.
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные данные
f 11.25 GHz – частота сигнала;
rпп 4.4 m – расстояние между приёмной и передающей антеннами;
Pпер 80 mW – мощность передатчика;
a 4.5 cm – горизонтальный размер прямоугольного раскрыва передающей антенны;
b 4 cm – вертикальный размер прямоугольного раскрыва передающей антенны
d 10 cm – размер диагонали квадратного раскрыва приёмной антенны.
2.2. Расчёт КНД антенны |
|
||||
λ c =26.648 mm |
|
– длина волны на частоте сигнала; |
|||
f |
|
|
|
|
|
Sпер a b=18 cm2 |
|
– площадь передающей антенны; |
|||
|
d |
|
2 |
2 |
– площадь принимающей антенны; |
Sпр |
2 |
|
=50 cm |
|
|
|
|
|
|
|
|
Dпер 4 π Sпер =31.853 – КНД передающей антенны;
λ2
Dпр 4 π Sпр =88.48 – КНД принимающей антенны.
λ2
2.3. Расчёт мощности на входе приёмника
|
|
λ |
2 |
Pпр Pпер Dпер Dпр |
|
=0.209 mW – мощность сигнала на |
|
|
|
2 π rпп |
входе приёмной антенны; |
2.4. Расчёт минимально допустимого расстояния между антеннами |
|||
rmin 2 |
(a+d)2 |
|
|
=1.578 m |
– минимальное допустимое расстояние |
||
|
λ |
|
между антеннами. |
|
|
|
|
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – Блок-схема исследуемой установки
f 9375 MHz |
– частота эксперимента; |
|
r 3 m |
|
– расстояние между антеннами; |
λ c = |
0.032 m |
– длина волны на исследуемой частоте; |
f |
|
|
k 0.9 |
|
– КБВ исследуемых антенн. |
Антенна 1 – большой рупор;
Антенна 2 – малый рупор;
Антенна 3 – малое зеркало.
3.1. Измерение коэффициента усиления антенны методом двух антенн
A0 60 – значение аттенюатора в делениях при включении генератора;
N0 30 – значение аттенюатора в дБ при включении генератора;
A11 34 – значение аттенюатора в делениях при антенне 1 на передаче и приёме;
N11 15 – значение аттенюатора дБ при антенне 1 на передаче и приёме.
Значение коэффициента усиления антенны 1 по методу двух одинаковых антенн рассчитывается следующим образом:
G11 |
4 π r |
|
(1+k)2 |
|
+ |
N11-N0 |
=23.227 |
||
10 log |
λ |
,10 |
+10 log |
k 4 |
,10 |
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
3.2. Измерение коэффициента усиления антенн метод трёх антенн
A12 27 – значение аттенюатора в делениях при антенне 1 на передаче и антенне 2 на приёме;
N12 9 – значение аттенюатора в дБ при антенне 1 на передаче и антенне 2 на приёме;
A23 33 – значение аттенюатора в делениях при антенне 2 на передаче и антенне 3 на приёме;
N23 12 – значение аттенюатора в дБ при антенне 2 на передаче и антенне 3 на приёме;
A31 35 – значение аттенюатора в делениях при антенне 3 на передаче и антенне 1 на приёме;
N31 13 – значение аттенюатора в дБ при антенне 3 на передаче и антенне 1 на приёме.
Значение коэффициента усиления антенны 1 по методу трёх антенн рассчитывается следующим образом:
G1 |
4 π r |
1+k |
- |
1 |
(N0 |
-N12-N31+N23)=17.939 |
|||
10 log |
λ |
|
+10 log |
|
2 |
||||
|
|
|
|
4 k |
|
|
|
||
Значение коэффициента усиления антенны 2 по методу трёх антенн рассчитывается следующим образом:
G2 |
4 π r |
1+k |
- |
1 |
(N0 |
-N23-N12+N31)=16.939 |
|||
10 log |
λ |
|
+10 log |
|
2 |
||||
|
|
|
|
4 k |
|
|
|
||
Значение коэффициента усиления антенны 3 по методу трёх антенн рассчитывается следующим образом:
G3 |
4 π r |
1+k |
- |
1 |
(N0 |
-N31-N23+N12)=20.939 |
|||
10 log |
λ |
|
+10 log |
|
2 |
||||
|
|
|
|
4 k |
|
|
|
||
3.3. Измерение коэффициента антенны относительным методом
В качестве |
эталонной антенны была выбрана антенна 1 с КУ |
G11=23.227 |
дБ. |
A2 32 |
– значение аттенюатора в делениях при антенне 2 на |
|
передаче и антенне 1 на приёме; |
N2 11 |
– значение аттенюатора в дБ при антенне 2 на передаче и |
|
антенне 1 на приёме; |
A3 35 |
– значение аттенюатора в делениях при антенне 3 на |
|
передаче и антенне 1 на приёме; |
N3 13 |
– значение аттенюатора в дБ при антенне 3 на передаче и |
|
антенне 1 на приёме. |
Значение коэффициента усиления антенны 2 по относительному методу рассчитывается следующим образом:
G2 G11+N2-N11=19.227
Значение коэффициента усиления антенны 2 по относительному методу рассчитывается следующим образом:
G3 G11+N3-N11=21.227
3.ВЫВОДЫ
Врезультате лабораторной работы были измерены коэффициенты усиления трёх антенн тремя разными методами.
Было установлено, что для методов двух одинаковых и трёх разных антенн необходимо знать КБВ антенн, что не всегда является возможным. При этом методом двух антенн можно измерить КУ только одной конкретной антенны.
Стоит отметь, что при использовании относительного метода, необходимо знать лишь КУ эталонной антенны, что упрощает исследование.