Составитель С.М.ДВОРЯНИНОВ

УДК 621.396.67

Антенные устройства: Метод. указ. к лаб. работам /Самар. гос. техн. ун-т; Сост.С.М.Дворянинов.Самара, 2006. 63 с.

Изложены вопросы по практической подготовке и правилам проведения экспериментальных исследований антенных устройств в учебной лаборатории. Описаны лабораторные установка и даны указания по содержанию письменных отчетов.

Предназначено для студентов специальности 220203 инженерно-технологического факультета, изучающих дисциплины «Антенные устройства» и «Антенные устройства автономных систем».

Табл.7. Ил.32. Библиогр.: 2 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

Занятия в лаборатории являются одним из существенных элементов учебного процесса в высшем учебном заведении. В результате выполнения лабораторных работ студенты должны, с одной стороны, экспериментально подтвердить и закрепить основные положения теории, а с другой – приобрести некоторые практические навыки работы с антенными устройствами и измерительной аппаратурой, навыки рациональной постановки и проведения эксперимента, обработки полученных результатов.

В процессе лабораторных занятий студенты должны научиться правильно оценивать полученные результаты, понимать причины расхождения теоретических и экспериментальных зависимостей.

Выполнение каждой лабораторной работы состоит из трех этапов: подготовки, выполнения экспериментальной части и обработки полученных результатов.

Подготовка к работе заключается в предварительном ознакомлении с ее описанием и повторении основных вопросов теории. В описании каждой работы приводятся краткие сведения из теории и указываются вопросы для самопроверки. В случае затруднения студенты могут обратиться к указанной литературе для более подробного изучения материала.

Студенты должны заранее продумать методику снятия экспериментальных зависимостей, обращая внимание на то, каким образом будет изменяться и регистрироваться исходная величина, и как будет отсчитываться исследуемая величина, при этом характер ожидаемой зависимости должен быть уже ясен.

В процессе подготовки к работе студенты должны подготовить форму для отчета по работе, поместив туда схемы лабораторных установок, таблицы для записи экспериментальных данных, миллиметровую бумагу для построения графиков.

Выполнение экспериментальной части проводится на рабочем месте. Включив измерительные приборы и установив рекомендуемые режимы работы, следует предварительно, не записывая показаний, проследить исследуемую зависимость и убедиться в соответствии ее положениям теории. При этом следует заметить пределы изменения и характерные точки регистрируемой величины, что позволит выбрать удобные масштабы будущих графиков, наметить пределы измерения и интервалы между точками отсчета.

Число точек отсчета, необходимых для правильного воспроизведения исследуемой зависимости, студенты определяют самостоятельно. В тех местах, где исследуемая величина резко изменяется или ее изменениям соответствуют особые точки (максимум, минимум, перегиб и т.п.) надо брать точки более часто, чем на участках монотонного изменения функции.

Обработка результатов эксперимента проводится по возможности непосредственно на рабочем месте в часы, отведенные на выполнение лабораторной работы.

Итогом работы является отчет, который должен содержать:

• титульный лист;

• схему лабораторной установки;

• графики экспериментальных зависимостей;

• расчеты по данным эксперимента;

• краткие выводы по работе.

Графики экспериментальных зависимостей следует выполнять так, чтобы на них были ясно видны точки снятых отсчетов. Поскольку получаемые отсчетные точки имеют некоторый разброс, то кривые следует проводить между ними, сообразуясь с физическими закономерностями.

В кратких выводах даются:

• оценка полученных зависимостей;

• критическое сопоставление результатов эксперимента и теоретических положений, объяснение расхождений между ними.

Отчет представляется преподавателю в конце лабораторной работы или на ближайшем занятии.

Лабораторная работа № 1 исследование коэффициента стоячей волны напряжения антенных устройств

Рабочий диапазон частот антенных устройств характеризуется тем диапазоном, в пределах которого антенные устройства сохраняют свои основные параметры (направленное действие, ширину диаграммы направленности, согласование с фидером и другие) с заданной степенью точности. Требования к степени постоянства параметров в пределах рабочего диапазона могут быть различными в зависимости от условий использования антенных устройств.

Цель работы -экспериментальное исследование зависимости от частоты одного из основных параметров антенных устройств - коэффициента стоячей волны напряжения (КСВ_Н).

Результат такого исследования позволяет сделать вывод о диапазоне частот, в котором данное антенное устройство согласуется с питающим фидером с заданной степенью точности.

Описание лабораторной установки

Структурная схема лабораторной установки для исследования СВЧ-устройств показана на рис.1.1. Лабораторная установка построена на базе панорамного измерителя коэффициентов передачи и КСВ_н типа Р2-61, который содержит:

• генератор качающейся частоты типа ГКЧ-61, состоящий из блока управления и непосредственно генератора (блока СВЧ № 5);

• индикатор типа Я2Р-67;

• направленный ответвитель падающей волны;

• направленный ответвитель отраженной волны;

• согласованную нагрузку;

• соединительные кабели.

Рис. 1.1. Структурная схема лабораторной установки

Лабораторная установка позволяет производить исследования в диапазоне частот 8-12 ГГц.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Подготовка к лабораторной работе

Для эффективного выполнения работы в лаборатории необходимо предварительно произвести подготовку к лабораторной работе:

а) изучить по рекомендованной литературе и конспекту лекций методику исследования КСВ_Н антенных устройств;

б) ознакомиться со всеми разделами настоящего описания лабораторной работы, изучить схему лабораторной установки и порядок проведения экспериментальных исследований;

в) подготовить миллиметровую бумагу.

Подготовка аппаратуры

Получите у преподавателя антенное устройство для проведения исследований и значение частотного диапазона, в котором необходимо провести исследования (значения нижней частоты диапазона F₁и верхней частоты диапазонаF₂).

Установите на генераторе качающейся частоты ГКЧ-61 органы управления в следующие положения.

Блок управления:

• тумблер «СЕТЬ» - нижнее (выключено);

• переключатель «АМ» - «ВНУТР»;

• переключатель «Время перестройки S» - «0.08»;

• переключатель «РЕЖИМ ПЕРЕСТРОЙКИ» - «F₁-F₂»;

• ручка «F₁, F₂» - крайнее левое (против часовой стрелки);

• ручка «F₂ , _ΔF» - крайнее правое (по часовой стрелки);

• ручка «М₁, М₂», «АМПЛИТУДА М₁, М₂» - среднее;

• переключатель «F₀, F₁, М₁, М₂, F₂, _ΔF» - произвольное;

• переключатель «ПРЕДЕЛЫ» - произвольное.

Блок СВЧ № 5:

• тумблер «СВЧ» - нижнее (выключено);

• переключатель «ВНЕШ» - «АМ»;

• ручка «УРОВЕНЬ» - крайнее левое (против часовой стрелки).

Установите на индикаторе Я2Р-67 органы управления в следующие положения:

• тумблер «СЕТЬ» - нижнее (выключено);

• переключатель «ПРЕДЕЛЫ» - «ПАД»;

• ручки «КАЛИБРОВКА», «МЕТКА» - крайнее левое (против часовой стрелки);

• ручка «ПАДАЮЩАЯ» - среднее;

• ручка «ОТСЧЕТ» - положение визира, соответствующее значению 2 мВ по шкале «mV» индикатора;

• кнопки «КОРРЕКТ», «ЛОГ», «-10дБ» - отжаты;

• переключатель « » - « ».

Убедитесь, что блоки лабораторной установки соединены согласно структурной схеме (см. рис. 1.1), включите генератор и индикатор, дайте им прогреться в течение 20 мин.

Установите заданный диапазон частот, в котором необходимо провести исследования:

• нажмите кнопку «F₀, F₁» переключателя «F₀, F₁, М₁, М₂, F₂, _ΔF» и ручкой «F₀, F₁» установите по табло нижнюю частоту диапазона перестройки;

• нажмите кнопку «F₂, _ΔF» переключателя «F₀, F₁, М₁, М₂, F₂, _ΔF» и ручкой «F₂, _ΔF» установите по табло верхнюю частоту диапазона перестройки.

Установите уровень мощности генератора СВЧ:

• поставьте тумблер «СВЧ» - в верхнее положение (включено);

• поставьте переключатель «ПРЕДЕЛЫ» в положение «ПАД»;

• установите ручкой «ОТСЧЕТ» визир по шкале mV на 2 мВ;

• совместите ручками «УРОВЕНЬ» на генераторе и «ПАД» на индикаторе линию падающей мощности, наблюдаемую на экране ЭЛТ, с линией электронного визира.

Установите амплитуду и положение частотных меток:

• убедитесь в возможности регулировки амплитуды частотных меток М1 и М2 ручками «АМПЛИТУДА М1 М2» и ручкой «АМПЛИТУДА»;

• нажмите кнопку «М1» переключателя «F₀, F₁, М₁, М₂, F₂, _ΔF» и ручкой «М1» установите метку по табло на нижнюю частоту диапазона перестройки;

• нажмите кнопку «М2» переключателя «F₀, F₁, М₁, М₂, F₂, _ΔF» и ручкой «М2» установите метку по табло на верхнюю частоту диапазона перестройки.

Проведите калибровку лабораторной установки:

• установите ручкой «ОТСЧЕТ» визир на отметку 0 дБ по верхней шкале dB;

• поставьте переключатель «ПРЕДЕЛЫ» в положение «0»;

• совместите ручкой «КАЛИБР» наблюдаемую на экране ЭЛТ линию калибровки с отсчетной линией так, чтобы отсчетная линия проходила по середине линии калибровки;

• поставьте тумблер «СВЧ» в нижнее положение (выключено).