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 №115 по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн в телевещании»
«Исследовани фазированной антенной решётки»
Выполнил |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Проверила |
|
|
Старший преводавател |
_________________________ |
Коростелева В.П. |
Москва 2025
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются: изучение свойств фазированных антенные решёток; овладение методикой расчета диаграмм направленности фазированных антенных решеток; экспериментальное исследование диаграммы направленности линейной фазированной антенной решетки; сравнение экспериментальных результатов с расчетными.
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные данные |
|
|
|
Отношение расстояния между элементами к длине волны: |
|
||
d_ld0.6 |
(1) |
||
Количество излучателей в решётке: |
|
|
|
N d4 |
(2) |
||
Угол отклонения основного максимума в радианах: |
|
||
q d |
7 p |
(3) |
|
36 |
|
||
k |
|
|
|
Заданная частота колебаний, в Герцах: |
|
|
|
f d760000000 |
(4) |
||
Диаграмма направленности одного излучателя: |
|
||
ft d1 |
(5) |
||
2.2. Расчёт диаграммы направленности антенны при синфазном возбуждении
При синфазном возбужении сдвиг фазы равен нулю: b d0
Далее, для удобства расчётов, можно ввести обощённую угловую переменную:
N$
2$p$d_l$sin
q
Kb
2
Тогда можно выразить множитель решётки как: sin
y
q
N$sin y
q
N
Тогда диаграмма направленности всей антенны будет выражатьс следующим образом:
F dq 
FN
q
$ft
(6)
(7)
(8)
(9)
Ниже представлен график диаграммы направленности при изменении угла тета от -90 градусов до 90 градусов.
1
0.8
0.6
FN
0.4
0.2
K |
p |
K |
3 p |
K |
p |
K |
p |
0 |
p |
|
p |
|
3 p |
|
p |
2 |
8 |
4 |
8 |
|
8 |
|
4 |
|
8 |
|
2 |
q, rad
Рисунок 2.2.1 – Диаграмма направленности антенны при синфазном возбуждении
2.3. Расчёт диаграммы направленности антенны при заданном угле сканирования
Необходимо провести вычисления, аналогичные предыдущему пункту, но при учёте угла отклонения максимма qk = 35 градусов.
Для этого необходимо вычислить максимальный сдвиг фаз для заданного угла отклонения максимума:
b = 2$p$d_l$sin qk |
|
b d2.162332222 |
(10) |
Формулы для расчёта диаграммы направленности, как и углы её построения, остаются такими же, как и в пункте 2.2. Ниже представлен график ДН с учётом угла отклонения максимума.
1
0.8
0.6
FN
0.4
0.2
K |
p |
K |
3 p |
K |
p |
K |
p |
0 |
p |
|
p |
|
3 p |
|
p |
2 |
8 |
4 |
8 |
|
8 |
|
4 |
|
8 |
|
2 |
q, rad
Рисунок 2.3.1 – ДН антенны при смещении максимума на 35 градусов
3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Врамках эксперимента необходимо исследовать ДН антенны при синфозном возбуждении, при возбуждении со смещением 45° и со смещением 90°. При построении ДН все значения нормировались к максимуму измерения.
Рисунок 3.1 – Блок-схема исследуемой установки
3.1. СИНФАЗНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ
Таблица 3.1.1 – Результаты измерения главного лепестка ДН
q, ° |
F q |
|
0 |
|
|
K30 |
0,000 |
|
|
K25 |
0,090 |
|
|
K20 |
0,180 |
|
|
K15 |
0,240 |
|
|
K10 |
0,305 |
|
|
K5 |
0,640 |
|
|
0 |
1,000 |
|
|
5 |
0,720 |
|
|
10 |
0,280 |
|
|
15 |
0,130 |
|
|
20 |
0,120 |
|
|
25 |
0,000 |
|
|
30 |
0,000 |
|
|
1
0.8
0.6
ДН
0.4
0.2
K30 |
K20 |
K10 |
0 |
10 |
20 |
30 |
Угол, градусы Рисунок 3.1.1 – ДН антенны при синфазном возбуждении
3.2. ВОЗБУЖДЕНИЕ СО СМЕЩЕНИЕМ ФАЗ НА 45°
Таблица 3.2.1 – Результаты измерения галвного лепестка ДН
q, ° F q
0
0 0,000
8 0,571
15 1,000
22 0,857
29 0,429
36 0,214
43 0,043
50 0,000
1
0.8
0.6
ДН
0.4
0.2
0
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
Угол, градусы Рисунок 3.2.1 – ДН антенны при возбуждении со смещением фаз на 45°
3.3. ВОЗБУЖДЕНИЕ СО СМЕЩЕНИЕМ ФАЗ НА 90°
Таблица 3.3.1 – Результаты измерения главного лепестка ДН
q, F q
0
°
5 0,000
15 0,146
25 0,625
30 1,000
35 0,583
45 0,073
55 0,000
1
0.8
0.6
ДН
0.4
0.2
0
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
Угол, градусы Рисунок 3.3.1 – ДН антенны с возбуждением со смещением фаз на 90°
4.ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения лабораторной работы были изучены некоторые свойства фазированных рещёток.
Были сняты ДН при возбуждениях с разным смещением фаз. В результате этого было замечено, что форма главного лепестка остаётся почти неизменной, однако его максимум перемещается на определённый угол.