5. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

5.1. Для заданного значения частоты и известных размеров раскрывов антенн определить минимально допустимое расстояние между антеннами. Сделать вывод о соответствии лабораторных условий критериям дальней зоны.

5.2. Измерить нормированную ДН приемной антенны по мощности в горизонтальной плоскости. Результаты измерений ДН занести в таблицу, определить ширину ГЛ.

5.3. Измерить нормированную ДН приемной антенны по мощности в вертикальной плоскости. Результаты измерений ДН занести в таблицу, определить ширину ГЛ.

5.4. Исследовать зависимость мощности принятых СВЧ колебаний от угла поворота приемной антенны вокруг ее продольной оси.

5.5. Сделать выводы по результатам измерений.

6. Контрольные вопросы для самоподготовки и защиты лабораторной работы

6.1. Дать определение амплитудной характеристики направленности антенны.

6.2. Дать определение нормированной характеристики направленности антенны по напряженности поля.

6.3. Дать определение нормированной характеристики направленности антенны по мощности.

6.4. Дать определение ширины ДН и уровня боковых лепестков.

6.5. Уметь объяснить методику измерений ДН.

6.6. Уметь объяснить полученные результаты.

7. Список рекомендуемой литературы

1. Климов А.И. Антенно-фидерные устройства: учеб. пособие. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2012. – 260 с.

2. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов/ Г.А. Ерохин, О.В. Чернышев, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский; Под. ред. Г.А. Ерохина. – М.: Горячая линия-Телеком, 2004. – 491 с.: ил.

Лабораторная работа № 2 Изучение методики измерения коэффициентов усиления антенн свч

1. Цели работы

1.1. Изучение типовой методики измерения коэффициента усиления антенны

1.2. Приобретение практических навыков измерения коэффициента усиления антенн СВЧ

2. Домашнее задание

Ознакомиться с методиками измерения коэффициента усиления антенн СВЧ, используя рекомендуемую литературу.

3. Основные теоретические сведения

Коэффициентом усиления антенны (КУ) G(θ,φ) называется отношение плотности потока мощности излучения антенны в данном направлении П_А(θ,φ) к плотности потока мощности излучения П_И(θ,φ) воображаемой идеальной (с КПД η_И=1) изотропной (абсолютно ненаправленной) антенны в этом же направлении при условии, что мощности на входах антенн равны (Р_Авх=Р_Ивх), антенны согласованы по входам, точка наблюдения находится в дальней зоне на одинаковом расстоянии от антенн.

Иными словами, КУ антенны — это число, показывающее, во сколько раз следует увеличить или уменьшить, т.е. изменить мощность на входе идеальной изотропной антенны по сравнению с данной антенной, чтобы в одной и той же точке в дальней зоне напряженность электрического поля (плотность потока мощности) излучения осталась бы неизменной; при этом полагают, что обе антенны согласованы по входам с питающими линиями передачи.

Таким образом, при определении КУ, в отличие от коэффициента направленного действия (КНД), сравнивают мощности, подводимые к антеннам, а не мощности излучения. Учитывая, что мощность излучения антенны Р_Σ=Р_вхη, можно показать, что КУ G, КНД D и КПД η антенны связаны следующим соотношением:

G=ηD, G{дБ}=101gG. (1)

Как и КНД, КУ можно определить для любого направления в пространстве. На практике обычно требуется знать максимальный КУ в направлении наиболее интенсивного излучения, т.е., в направлении максимума ГЛ ДН антенны.

Применительно к апертурным антеннам (рупорным, зеркальным, линзовым) и плоским антенным решеткам КНД определяется известным выражением

D=4πνS/λ², (2)

где ν — коэффициент использования поверхности, значение которого зависит от неравномерности амплитудного распределения поля в раскрыве (0≤ν≤l); S — площадь раскрыва антенны. Тогда

G= 4πηνS/λ²=4πηS_э/λ², (3)

где S_э=νS — эффективная (действующая) площадь раскрыва антенны.

КУ является важнейшим интегральным параметром антенны, характеризующим ее направленные свойства и энергетическую эффективность и, соответственно, во многом определяющим предельные параметры радиосистемы, в которой применяется антенна. Так, например, дальность действия идеальной радиолинии связи в свободном пространстве (без учета потерь в линиях передачи и потерь на трассе распространения радиоволн, вызванных их поглощением, рассеянием и деполяризацией) определяется известным выражением

, (4)

где Р_прд — выходная мощность радиопередатчика; λ — рабочая длина волны; G_пpд — КУ передающей антенны; G_пpм — КУ приемной антенны; Р_пор —пороговая мощность сигнала на входе приемника (в приведенном выражении используются значения КУ в безразмерных единицах, не в дБ!). Как видно, , т.е. существенно зависит от КУ передающей и приемной антенн.