Цель: исследование конструкции зеркальной параболической антенны, измерение характеристик направленности и определение влияния на них конструктивных параметров

Лабораторная работа №2

«Исследование антенны зеркальной параболической»

 

Выполнил: ст-ы гр. ЗРРТ-31у

Вахрамеев Б.В.

Казаков А.Ю.

Проверил: доцент

Павлов В.В.

 

Йошкар-Ола

 

Лабораторная работа №2

Исследование антенны зеркальной параболической

Цель: исследование конструкции зеркальной параболической антенны, измерение характеристик направленности и определение влияния на них конструктивных параметров.

Параболическая антенна используется для создания остронаправленного излучения в диапазоне СВЧ, когда размеры антенны во много раз превышают рабочую длину волны l. Антенна состоит из металлического зеркала (рефлектора) параболической формы и облучателя, расположенного в ее фокусе. В работе исследуется антенна с зеркалом в виде параболоида вращения (рисунок 1) с раскрывом, имеющим форму круга диаметром 2R. Прямая, перпендикулярная плоскости раскрыва и проходящая через его центр, является осью зеркала, точка О пересечения оси с поверхностью зеркала – его вершиной. Расстояние f от вершины зеркала до фокуса F называется фокусным расстоянием.

Рисунок 1 – Схема параболической антенны

Для формирования узкой диаграммы направленности (ДН) в режиме передачи в раскрыве зеркала необходимо возбудить синфазное поле. В режиме приема параболическое зеркало фокусирует падающую плоскую волну в небольшой объем вблизи фокуса («фокальное пятно») размером порядка l. Поскольку линейные размеры зеркала значительно превышают l, при анализе параболической антенны можно пользоваться методом геометрической оптики. В силу геометрических свойств параболы расстояние, проходимое любым лучом от фокуса до параболического зеркала и от него до плоскости раскрыва, есть величина постоянная для всех лучей (рисунок 2): FAB=FCK.

Необходимо знать, что:

1) при помещении облучателя в фокус параболического зеркала главный максимум ДН антенны ориентирован вдоль ее оси;

2) ширина главного лепестка ДН определяется главным образом отношением l/2R, но зависит также от закона изменения амплитуды поля в раскрыве зеркала;

3) для уменьшения уровня боковых лепестков ДН антенны амплитуда поля в раскрыве должна уменьшаться от центра к краю, что достигается использованием облучателя с максимумом ДН, ориентированным на вершину зеркала и понижением излучения в направлении его края.

Рисунок 2 – Ход лучей в параболической антенне

Различают три типа параболоидов (рисунок 3):

а) длиннофокусный (2f > R, 2q0 < 180°),

б) среднефокусный (2f » R, 2q0 » 180°),

в) короткофокусный (2f < R, 2q0 > 180°).

 

Рисунок 3 – Формы параболических зеркал

Рисунок 4 – Структурная схема лаботаторной установки

 

 

Таблца 1 – Данные измерений

у=2	x=10	x=11	x=12	x=13	y=3	x=10	x=11	x=12	x=13	y=4	x=10	x=11	x=12	x=13
ϕ	q1	q2	q3	q4	ϕ	q1	q2	q3	q4	ϕ	q1	q2	q3	q4
	0,5	0,3	0,1			0,1	0,4	0,5	0,8		0,7	0,6	0,3	0,1
	1,2	0,7	0,4			0,3	0,6	0,8			1,1	1,1	0,6	0,2
	3,4	1,5		0,4		0,3	0,8		1,7		1,6	1,5	1,2	0,7
		2,5	1,6			0,5	1,1	1,9	3,5				1,8	1,5
			3,5	1,6		0,7	1,8		8,5			3,5	2,5	1,9
	22,5	12,5		3,5		1,5			18,5		12,5
		21,5	12,5	6,5		3,5	7,5	15,5				11,5
	45,5			11,5		6,5	13,5	26,5				19,5		8,5
	61,5					11,5	29,5		74,5
							43,5
	86,5		60,5			41,5						65,5
						58,5	81,5	105,5				74,5
	102,5		78,5	68,5			95,5	112,5
			89,5					113,5
		110,5						112,5
		121,5	113,5	98,5
-1	95,5		122,5	112,5	-1	98,5			80,5	-1
-2			114,5		-2			77,5		-2
-3			90,5		-3	89,5				-3
-4				84,5	-4					-4		18,5
-5	11,5	25,5	36,5		-5					-5
-6	6,5				-6			5,5	1,5	-6	1,2
-7	2,5	5,5	11,5	23,5	-7		4,5	1,8	0,4	-7	0,5	1,2	3,5
-8	0,5		6,5		-8	5,5	1,5	0,7	0,1	-8	0,2	0,6	1,5
-9	0,2	0,9	2,5	4,5	-9	2,5	0,8	0,4	0,1	-9	0,1	0,2	0,8	1,5
-10	0,1	0,2	0,8	2,5	-10		0,3	0,2		-10		0,1	0,4	0,7

 

 

Рисунок 5 – Диаграмма направленности при y=2

Рисунок 6 – Диаграмма направленности при y=3

 

 

Рисунок 7 – Диаграмма направленности при y=4

 

Вывод: таким образом, мы исследовали конструкцию зеркальной параболической антенны, провели измерение характеристик направленности, построили диаграммы направленности и определили следующие влияния на них конструктивных параметров:

· при повороте с лева на право приемного устройства (конвертера) диаграмма направленности отклоняется с права на левео от центральной оси;

· так же заментны неравномерности и искривления плеч диаграммы направленности.

 

Вычислены главные лепестки диаграмм направленностей (на уровне 0,7 от значений максимумов измеренных диаграмм направленностей). Результаты приведены в таблице 2.

 

Таблица 2.

2∆φ, ̊
Значения Х
При y = 2	6,5	6,4	5,3	5,1
При y = 3	7,1	7,2	7,4
При y = 4	5,5	5,5	5,5	5,2