Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Факультет «Приборостроительный»
Кафедра «ИКТ»
ОТЧЁТ
по дисциплине
«Электродинамика и распространение радиоволн»
по лабораторной работе №1
«Поляризация плоских волн».
Проверил
______________________
______________________2012 г.
Авторы работы
студенты группы ПС-474
Горшков Рустам
Ефремов Андрей
____________________2012г.
Отчёт защищен
с оценкой
___________________________
_____________________2012г.
Челябинск 2012 г.
Цели работы.
-
Экспериментальное и теоретическое исследования поляризационных явлений плоских электромагнитных волн;
-
Экспериментальное исследование методов формирования заданных поляризационных характеристик плоских электромагнитных волн.
Приборы и оборудование.
-
Генератор волн СВЧ;
-
Коаксиальный кабель;
-
Т-образный делитель мощности;
-
Аттенюатор;
-
Фазовращатель;
-
Открытый горизонтальный волновод;
-
Согласованная нагрузка;
-
Аттенюатор;
-
Открытый вертикальный волновод;
-
Приёмная рупорная вращающаяся антенна;
-
Квадратичный детектор;
-
Линейный усилитель;
-
Индикатор.
Рис.1. Функциональная схема лабораторной установки.
Задачи.
-
Снять зависимость амплитуды электрической напряженности поля от угла поворота приёмной антенны при вертикальной линейной поляризации;
-
Снять зависимость амплитуды электрической напряженности поля от угла поворота приёмной антенны при горизонтальной линейной поляризации;
-
Снять зависимость амплитуды электрической напряженности поля от угла поворота приёмной антенны при круговой поляризации;
-
Снять зависимость амплитуды электрической напряженности поля от угла поворота приёмной антенны при эллиптической поляризации с коэффициентом эллиптичности, равным 0,4;
-
Снять зависимость амплитуды электрической напряженности поля от угла поворота приёмной антенны при произвольной эллиптической поляризации. Найти коэффициент эллиптичности.
Снимать гантельные кривые будем с помощью поворота антенны с шагом в 10°. Полученные результаты являются мощностью сигнала, поэтому, чтобы найти напряжённость поля, будем извлекать из мощности квадратный корень. Далее найдём максимальный уровень напряжённости и пронормируем её. Наконец, значения нормированной напряжённости переведём в децибелы.
Ход работы.
-
Вертикальная линейная поляризация.
Для получения вертикальной поляризации аттенюатор горизонтально расположенного волновода настроим на максимальное подавление, а аттенюатор второго волновода – на минимальное.
На индикаторе получим значения мощности. Чтобы получить значения электрической напряжённости поля, извлечём из неё квадратный корень.
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
|
10 |
0,245 |
0,495 |
130 |
0,255 |
0,505 |
250 |
0,152 |
0,39 |
|
20 |
0,235 |
0,485 |
140 |
0,249 |
0,499 |
260 |
0,16 |
0,4 |
|
30 |
0,228 |
0,477 |
150 |
0,24 |
0,49 |
270 |
0,172 |
0,415 |
|
40 |
0,221 |
0,47 |
160 |
0,238 |
0,488 |
280 |
0,19 |
0,436 |
|
50 |
0,213 |
0,462 |
170 |
0,22 |
0,469 |
290 |
0,21 |
0,458 |
|
60 |
0,21 |
0,458 |
180 |
0,229 |
0,479 |
300 |
0,225 |
0,474 |
|
70 |
0,214 |
0,463 |
190 |
0,213 |
0,462 |
310 |
0,245 |
0,495 |
|
80 |
0,222 |
0,471 |
200 |
0,205 |
0,453 |
320 |
0,252 |
0,502 |
|
90 |
0,235 |
0,485 |
210 |
0,18 |
0,424 |
330 |
0,26 |
0,51 |
|
100 |
0,24 |
0,49 |
220 |
0,167 |
0,409 |
340 |
0,25 |
0,5 |
|
110 |
0,25 |
0,5 |
230 |
0,162 |
0,402 |
350 |
0,258 |
0,508 |
|
120 |
0,252 |
0,502 |
240 |
0,155 |
0,394 |
360 |
0,253 |
0,503 |
Табл.1. Вертикальная поляризация.
Рис.2. Гантельная кривая для вертикальной поляризации.
Пронормируем значения электрической напряжённости поля, а затем выразим в децибелах.
|
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
|||||||
|
|
дБ |
|
дБ |
|
|
дБ |
||||||
|
10 |
0,982 |
-0,155 |
130 |
0,57 |
-4,887 |
250 |
0,37 |
-8,638 |
||||
|
20 |
0,964 |
-0,316 |
140 |
0,688 |
-3,245 |
260 |
0,229 |
-12,79 |
||||
|
30 |
0,903 |
-0,884 |
150 |
0,806 |
-1,877 |
270 |
0,157 |
-16,1 |
||||
|
40 |
0,816 |
-1,761 |
160 |
0,889 |
-1,027 |
280 |
0,162 |
-15,8 |
||||
|
50 |
0,695 |
-3,165 |
170 |
0,903 |
-0,884 |
290 |
0,244 |
-12,24 |
||||
|
60 |
0,546 |
-5,254 |
180 |
0,908 |
-0,838 |
300 |
0,393 |
-8,114 |
||||
|
70 |
0,397 |
-8,016 |
190 |
0,898 |
-0,931 |
310 |
0,53 |
-5,518 |
||||
|
80 |
0,241 |
-12,37 |
200 |
0,869 |
-1,224 |
320 |
0,654 |
-3,685 |
||||
|
90 |
0,157 |
-16,1 |
210 |
0,795 |
-1,996 |
330 |
0,765 |
-2,321 |
||||
|
100 |
0,168 |
-15,52 |
220 |
0,743 |
-2,576 |
340 |
0,858 |
-1,326 |
||||
|
110 |
0,281 |
-11,03 |
230 |
0,618 |
-4,174 |
350 |
0,908 |
-0,838 |
||||
|
120 |
0,435 |
-7,225 |
240 |
0,496 |
-6,097 |
360 |
1 |
0 |
||||
Табл.2. Нормированная напряжённость и её выражение в децибелах.
-
Горизонтальная линейная поляризация.
Для получения горизонтальной поляризации проделываем те же действия, что и в пункте 1, но с точностью наоборот.
На индикаторе получим значения мощности. Чтобы получить значения электрической напряжённости поля, извлечём из неё квадратный корень.
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
|
10 |
0,014 |
0,118 |
130 |
0,144 |
0,379 |
250 |
0,129 |
0,359 |
|
20 |
0,02 |
0,141 |
140 |
0,104 |
0,322 |
260 |
0,143 |
0,378 |
|
30 |
0,04 |
0,2 |
150 |
0,062 |
0,249 |
270 |
0,152 |
0,39 |
|
40 |
0,073 |
0,27 |
160 |
0,032 |
0,179 |
280 |
0,155 |
0,394 |
|
50 |
0,114 |
0,338 |
170 |
0,016 |
0,126 |
290 |
0,148 |
0,385 |
|
60 |
0,155 |
0,394 |
180 |
0,014 |
0,118 |
300 |
0,133 |
0,365 |
|
70 |
0,19 |
0,436 |
190 |
0,014 |
0,118 |
310 |
0,113 |
0,336 |
|
80 |
0,215 |
0,464 |
200 |
0,019 |
0,138 |
320 |
0,09 |
0,3 |
|
90 |
0,225 |
0,474 |
210 |
0,036 |
0,19 |
330 |
0,062 |
0,249 |
|
100 |
0,218 |
0,467 |
220 |
0,064 |
0,253 |
340 |
0,036 |
0,19 |
|
110 |
0,205 |
0,453 |
230 |
0,088 |
0,297 |
350 |
0,019 |
0,138 |
|
120 |
0,185 |
0,43 |
240 |
0,114 |
0,338 |
360 |
0,014 |
0,118 |
Табл.3. Горизонтальная поляризация.
Рис.3. Гантельная кривая для горизонтальной поляризации.
Пронормируем значения электрической напряжённости поля, а затем выразим в децибелах.
|
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
|||||||
|
|
дБ |
|
дБ |
|
|
дБ |
||||||
|
10 |
0,249 |
-12,061 |
130 |
0,8 |
-1,9382 |
250 |
0,757 |
-2,4159 |
||||
|
20 |
0,298 |
-10,512 |
140 |
0,68 |
-3,3515 |
260 |
0,797 |
-1,9685 |
||||
|
30 |
0,422 |
-7,5012 |
150 |
0,525 |
-5,5979 |
270 |
0,822 |
-1,7034 |
||||
|
40 |
0,57 |
-4,8886 |
160 |
0,377 |
-8,4703 |
280 |
0,83 |
-1,6185 |
||||
|
50 |
0,712 |
-2,9528 |
170 |
0,267 |
-11,481 |
290 |
0,811 |
-1,8192 |
||||
|
60 |
0,83 |
-1,6185 |
180 |
0,249 |
-12,061 |
300 |
0,769 |
-2,2833 |
||||
|
70 |
0,919 |
-0,7343 |
190 |
0,249 |
-12,061 |
310 |
0,709 |
-2,991 |
||||
|
80 |
0,978 |
-0,1974 |
200 |
0,291 |
-10,734 |
320 |
0,632 |
-3,9794 |
||||
|
90 |
1 |
0 |
210 |
0,4 |
-7,9588 |
330 |
0,525 |
-5,5979 |
||||
|
100 |
0,984 |
-0,1373 |
220 |
0,533 |
-5,46 |
340 |
0,4 |
-7,9588 |
||||
|
110 |
0,955 |
-0,4043 |
230 |
0,625 |
-4,077 |
350 |
0,291 |
-10,734 |
||||
|
120 |
0,907 |
-0,8501 |
240 |
0,712 |
-2,9528 |
360 |
0,249 |
-12,061 |
||||
Табл.4. Нормированная напряжённость и её выражение в децибелах.
-
Круговая поляризация.
Для получения круговой поляризации настроим оба волновода на одинаковые уровни мощности.
На индикаторе получим значения мощности. Чтобы получить значения электрической напряжённости поля, извлечём из неё квадратный корень.
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
|
10 |
0,245 |
0,495 |
130 |
0,255 |
0,505 |
250 |
0,152 |
0,39 |
|
20 |
0,235 |
0,485 |
140 |
0,249 |
0,499 |
260 |
0,16 |
0,4 |
|
30 |
0,228 |
0,477 |
150 |
0,24 |
0,49 |
270 |
0,172 |
0,415 |
|
40 |
0,221 |
0,47 |
160 |
0,238 |
0,488 |
280 |
0,19 |
0,436 |
|
50 |
0,213 |
0,462 |
170 |
0,22 |
0,469 |
290 |
0,21 |
0,458 |
|
60 |
0,21 |
0,458 |
180 |
0,229 |
0,479 |
300 |
0,225 |
0,474 |
|
70 |
0,214 |
0,463 |
190 |
0,213 |
0,462 |
310 |
0,245 |
0,495 |
|
80 |
0,222 |
0,471 |
200 |
0,205 |
0,453 |
320 |
0,252 |
0,502 |
|
90 |
0,235 |
0,485 |
210 |
0,18 |
0,424 |
330 |
0,26 |
0,51 |
|
100 |
0,24 |
0,49 |
220 |
0,167 |
0,409 |
340 |
0,25 |
0,5 |
|
110 |
0,25 |
0,5 |
230 |
0,162 |
0,402 |
350 |
0,258 |
0,508 |
|
120 |
0,252 |
0,502 |
240 |
0,155 |
0,394 |
360 |
0,253 |
0,503 |
Табл.5. Круговая поляризация.
Рис.4. Гантельная кривая для круговой поляризации.
Пронормируем значения электрической напряжённости поля, а затем выразим в децибелах.
|
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
|||||||
|
|
дБ |
|
дБ |
|
|
дБ |
||||||
|
10 |
0,971 |
-0,258 |
130 |
0,99 |
-0,084 |
250 |
0,765 |
-2,331 |
||||
|
20 |
0,951 |
-0,439 |
140 |
0,979 |
-0,188 |
260 |
0,784 |
-2,109 |
||||
|
30 |
0,936 |
-0,57 |
150 |
0,961 |
-0,348 |
270 |
0,813 |
-1,794 |
||||
|
40 |
0,922 |
-0,706 |
160 |
0,957 |
-0,384 |
280 |
0,855 |
-1,362 |
||||
|
50 |
0,905 |
-0,866 |
170 |
0,92 |
-0,726 |
290 |
0,899 |
-0,928 |
||||
|
60 |
0,899 |
-0,928 |
180 |
0,938 |
-0,551 |
300 |
0,93 |
-0,628 |
||||
|
70 |
0,907 |
-0,846 |
190 |
0,905 |
-0,866 |
310 |
0,971 |
-0,258 |
||||
|
80 |
0,924 |
-0,686 |
200 |
0,888 |
-1,032 |
320 |
0,984 |
-0,136 |
||||
|
90 |
0,951 |
-0,439 |
210 |
0,832 |
-1,597 |
330 |
1 |
0 |
||||
|
100 |
0,961 |
-0,348 |
220 |
0,801 |
-1,923 |
340 |
0,981 |
-0,17 |
||||
|
110 |
0,981 |
-0,17 |
230 |
0,789 |
-2,055 |
350 |
0,996 |
-0,034 |
||||
|
120 |
0,984 |
-0,136 |
240 |
0,772 |
-2,246 |
360 |
0,986 |
-0,119 |
||||
Табл.6. Нормированная напряжённость и её выражение в децибелах.
-
Эллиптическая поляризация с коэффициентом эллиптичности, равным 0,4.
Для получения такой поляризации горизонтальный волновод настроим на подавление 50, а вертикальный – на 20.
На индикаторе получим значения мощности. Чтобы получить значения электрической напряжённости поля, извлечём из неё квадратный корень.
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
|
10 |
0,02 |
0,141 |
130 |
0,062 |
0,249 |
250 |
0,075 |
0,274 |
|
20 |
0,028 |
0,167 |
140 |
0,043 |
0,207 |
260 |
0,077 |
0,277 |
|
30 |
0,04 |
0,2 |
150 |
0,029 |
0,17 |
270 |
0,082 |
0,286 |
|
40 |
0,057 |
0,239 |
160 |
0,02 |
0,141 |
280 |
0,078 |
0,279 |
|
50 |
0,076 |
0,276 |
170 |
0,016 |
0,126 |
290 |
0,07 |
0,265 |
|
60 |
0,092 |
0,303 |
180 |
0,016 |
0,126 |
300 |
0,064 |
0,253 |
|
70 |
0,103 |
0,321 |
190 |
0,018 |
0,134 |
310 |
0,056 |
0,237 |
|
80 |
0,11 |
0,332 |
200 |
0,026 |
0,161 |
320 |
0,041 |
0,202 |
|
90 |
0,112 |
0,335 |
210 |
0,034 |
0,184 |
330 |
0,03 |
0,173 |
|
100 |
0,105 |
0,324 |
220 |
0,046 |
0,214 |
340 |
0,022 |
0,148 |
|
110 |
0,095 |
0,308 |
230 |
0,058 |
0,241 |
350 |
0,018 |
0,134 |
|
120 |
0,079 |
0,281 |
240 |
0,065 |
0,255 |
360 |
0,017 |
0,13 |
Табл.7. Круговая поляризация.
Рис.5. Гантельная кривая для эллиптической поляризации.
Пронормируем значения электрической напряжённости поля, а затем выразим в децибелах.
|
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
|||||||
|
|
дБ |
|
дБ |
|
|
дБ |
||||||
|
10 |
0,423 |
-7,482 |
130 |
0,744 |
-2,568 |
250 |
0,818 |
-1,742 |
||||
|
20 |
0,5 |
-6,021 |
140 |
0,62 |
-4,157 |
260 |
0,829 |
-1,627 |
||||
|
30 |
0,598 |
-4,472 |
150 |
0,509 |
-5,868 |
270 |
0,856 |
-1,354 |
||||
|
40 |
0,713 |
-2,933 |
160 |
0,423 |
-7,482 |
280 |
0,835 |
-1,571 |
||||
|
50 |
0,824 |
-1,684 |
170 |
0,378 |
-8,451 |
290 |
0,791 |
-2,041 |
||||
|
60 |
0,906 |
-0,854 |
180 |
0,378 |
-8,451 |
300 |
0,756 |
-2,43 |
||||
|
70 |
0,959 |
-0,364 |
190 |
0,401 |
-7,939 |
310 |
0,707 |
-3,01 |
||||
|
80 |
0,991 |
-0,078 |
200 |
0,482 |
-6,342 |
320 |
0,605 |
-4,364 |
||||
|
90 |
1 |
0 |
210 |
0,551 |
-5,177 |
330 |
0,518 |
-5,721 |
||||
|
100 |
0,968 |
-0,28 |
220 |
0,641 |
-3,865 |
340 |
0,443 |
-7,068 |
||||
|
110 |
0,921 |
-0,715 |
230 |
0,72 |
-2,858 |
350 |
0,401 |
-7,939 |
||||
|
120 |
0,84 |
-1,516 |
240 |
0,762 |
-2,363 |
360 |
0,39 |
-8,188 |
||||
Табл.8. Нормированная напряжённость и её выражение в децибелах.
Найдём коэффициент эллиптичности.
Рис.6. Расчёт коэффициента эллиптичности.
-
Произвольная эллиптическая поляризация.
Для получения вертикальной поляризации аттенюатор горизонтально расположенного волновода настроим на максимальное подавление, а аттенюатор второго волновода – на минимальное.
На индикаторе получим значения мощности. Чтобы получить значения электрической напряжённости поля, извлечём из неё квадратный корень.
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
Угол ° |
Мощность Вт |
Напряжённость
|
|
10 |
0,212 |
0,46 |
130 |
0,456 |
0,675 |
250 |
0,034 |
0,184 |
|
20 |
0,17 |
0,412 |
140 |
0,46 |
0,678 |
260 |
0,08 |
0,283 |
|
30 |
0,066 |
0,257 |
150 |
0,426 |
0,653 |
270 |
0,14 |
0,374 |
|
40 |
0,025 |
0,158 |
160 |
0,375 |
0,612 |
280 |
0,209 |
0,457 |
|
50 |
0,015 |
0,122 |
170 |
0,305 |
0,552 |
290 |
0,275 |
0,524 |
|
60 |
0,024 |
0,155 |
180 |
0,226 |
0,475 |
300 |
0,34 |
0,583 |
|
70 |
0,062 |
0,249 |
190 |
0,16 |
0,4 |
310 |
0,4 |
0,632 |
|
80 |
0,125 |
0,354 |
200 |
0,1 |
0,316 |
320 |
0,422 |
0,65 |
|
90 |
0,197 |
0,444 |
210 |
0,053 |
0,23 |
330 |
0,426 |
0,653 |
|
100 |
0,281 |
0,53 |
220 |
0,02 |
0,141 |
340 |
0,4 |
0,632 |
|
110 |
0,357 |
0,597 |
230 |
0,014 |
0,118 |
350 |
0,356 |
0,597 |
|
120 |
0,412 |
0,642 |
240 |
0,016 |
0,126 |
360 |
0,275 |
0,524 |
Табл.9. Произвольная эллиптическая поляризация.
Рис.7. Гантельная кривая для произвольной эллиптической поляризации.
Пронормируем значения электрической напряжённости поля, а затем выразим в децибелах.
|
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
Угол ° |
Напряжённость |
|||||||
|
|
дБ |
|
дБ |
|
|
дБ |
||||||
|
10 |
0,705 |
-3,031 |
130 |
1,035 |
0,2956 |
250 |
0,283 |
-10,98 |
||||
|
20 |
0,632 |
-3,99 |
140 |
1,039 |
0,3335 |
260 |
0,433 |
-7,263 |
||||
|
30 |
0,394 |
-8,099 |
150 |
1 |
0 |
270 |
0,573 |
-4,833 |
||||
|
40 |
0,242 |
-12,31 |
160 |
0,938 |
-0,554 |
280 |
0,7 |
-3,093 |
||||
|
50 |
0,188 |
-14,53 |
170 |
0,846 |
-1,451 |
290 |
0,803 |
-1,901 |
||||
|
60 |
0,237 |
-12,49 |
180 |
0,728 |
-2,753 |
300 |
0,893 |
-0,979 |
||||
|
70 |
0,381 |
-8,37 |
190 |
0,613 |
-4,253 |
310 |
0,969 |
-0,273 |
||||
|
80 |
0,542 |
-5,325 |
200 |
0,485 |
-6,294 |
320 |
0,995 |
-0,041 |
||||
|
90 |
0,68 |
-3,349 |
210 |
0,353 |
-9,051 |
330 |
1 |
0 |
||||
|
100 |
0,812 |
-1,807 |
220 |
0,217 |
-13,28 |
340 |
0,969 |
-0,273 |
||||
|
110 |
0,915 |
-0,767 |
230 |
0,181 |
-14,83 |
350 |
0,914 |
-0,78 |
||||
|
120 |
0,983 |
-0,145 |
240 |
0,194 |
-14,25 |
360 |
0,803 |
-1,901 |
||||
Табл.10. Нормированная напряжённость и её выражение в децибелах.
Рассчитаем коэффициент эллиптичности.
Рис.8. Расчёт коэффициента эллиптичности.
