Файл: Курсовая работа Исследование компактной антенны увч диапазона.docx
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 96
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
/ λ
С помощью поворотного устройства испытуемое АФУ с интервалом
∆° поворачивают вокруг оси на 360°. Величина интервала ∆° должна быть не более 30°.
При каждом повороте испытуемого АФУ на угол ∆° по показаниям измерительного приемника, подключенного к вспомогательной антенне, записывают напряжения принимаемого сигнала.
По окончанию измерений строят график диаграммы направленности в декартовой или полярной системе координат, в виде соотношения измеренного значения напряжения к максимальному напряжению сигнала на поставленной чистоте в зависимости от угла поворота.
Измерение относительного коэффициента усиления
Измерение проводим путем сравнения в точке приема полей, которые создаются АФУ и эталонной антенной на одном и том же расстоянии при постоянной мощности. Постоянную мощность обеспечиваем включением в фидер аттенюатора с затуханием 20 дБ со стороны генератора. В качестве эталонной антенны используем четвертьволновой вибратор, установленный в центре металлического диска диаметром не менее трех длин волн. Так же допускаются к выполнению противовеса из металлического диска диаметром не менее половины длины волны, к которому равномерно подключены 12 металлических проводов, которые изолированы от земли. Если же мы говорим о развертываемых АФУ, то в качестве эталонной антенны подразумеваем полуволновой вибратор. Эталонная антенна должна быть согласованна с выходным сопротивлением генератора и фидером.
Размеры эталонной антенны мы определяем по формулам:
λ- длина волны на частоте измерения.
Полуволновый вибратор симметричный длиной 2l, выполненный из двух тонких латунных посеребренных трубок диаметром d
Схема измерения относительного КУ АФУ
1 - генератор; 2 - аттенюатор; 3 - испытуемое АФУ; 4 - эталонная антенна; 5 - вспомогательная антенна; 6 - измерительный приемник
Чтобы измерить напряжение сигнала Uа принимаемого на вспомогательную антенну, подключаем АФУ к генератору и при помощи измерительного приемника проводим измерения. Далее методом вращения испытуемого АФУ вокруг оси измеряем Uа сигнала в различных направлениях. Если наше АФУ имеет круговую диаграмму, то имеет смысл проводить измерения только в одном азимутальном направлении. Далее мы проводим аналогичные измерения, за одним исключение, что заменяем АФУ на эталонную антенну. Важно, чтобы положение точки питания эталонной антенны совпадало с точкой измерений АФУ.
Чтобы рассчитать относительный коэффициент усиления G, пользуемся формулой :
Uэ - напряжение сигнала на входе приемника на данной частоте при работе генератора с эталонной антенной, мкВ.
Kэ - КСВн эталонной антенны.
Ка - КСВн испытуемого АФУ.
Так же допускается совмещение измерений КУ испытуемого АФУ с измерение диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.
Измерения переходного сопротивления, а так же измерения на внешние воздействия проводятся в соответствии с требованиями ТУ на конкретное АФУ.
Что касается измерений на устойчивость к климатическим воздействиям, то измерения должны проходить до и после, время, необходимое для продолжения измерений, после климатического воздействия прописано в ТУ.
Осталось измерить АФУ на износоустойчивость, на прочность при изгибах и на прочность при физическом воздействии.
Измерения на износоустойчивость проводятся методом свертывания-развертывания антенны в соответствии инструкции. Каждые 500 циклов проводим измерения на электрическое сопротивление или КСВн.
Проверить антенну на прочность изгиба можем, как с помощью специального отклоняющего приспособления, так и в ручную. Каждые 1000 циклов измеряем переходное сопротивление и меняем плоскость отклонения на 90°.
Чтобы проверить антенно-фидерное устройство на прочность, нам нужно установить антенну с амортизатором вертикально на объекте, вслед чего будут производиться удары по бревну, диаметр которого должен быть приблизительно 25см. Если антенна не разрушилась, то ее считают прошедшей испытание.
Мы так же можем определить и максимальный прогиб стрелы, для этого мы устанавливаем антенну в горизонтальное положение на стенде, закрепив основание устройства. Измерения заключаются в отклонении незакрепленного конца антенны от изначального положения.
Чтобы определить стрелу прогиба воспользуемся формулой:
где
- наибольшее отклонение незакрепленного конца антенны
l - длина от точки крепления до конца антенны
Вывод по главе
В данной главе мы рассмотрели теоретическую часть об устройстве и предназначении антенн. Мы раскрыли понятия штыревой антенны, а так же в теории описали способ и факторы измерения АФУ согласно ГОСТ Р 50736 – 95
Глава 2 Практическая реализация технических решений
Перед тем, как начать наши измерения, убеждаемся, что климатические условия входят в рамки госта, то есть температура, давление и влажность соответствуют всем параметрам прописанным в ГОСТ Р 50736 – 95, которые прописаны так же в теоретической части работы.
Следующий этап – подготовка местности. Измерения штыревой антенны в нашем случае проводились на ровном покрытии ( газоне), место измерений имело достаточный размер, а так же все отражающие предметы были сведены к минимуму.
Схема рабочей местности для проверки пригодности площадки для измерения параметров антенн:
Производим подключение и калибровку приборов с выставлением ширины обзора на анализаторе от 100МГц до 250Мгц (162Мгц)
Производим измерение КСВн антенны по восьми азимутальным направлениям через каждые 45 ° на расстоянии половины длины
волны
Азимутальные направления, через 45°
Критерием пригодности площадки при измерении входных сопротивлений и КСВн является изменение КСВн АФУ не более чем на 10% при передвижении АФУ вместе с объектом на которое оно установлено по 8 азимутальным направлениям (через 45 °) на расстоянии половины длины волны.
Схема проверки изделия на рабочем места
Измерение диаграммы направленности
Схема для выполнения измерений диаграммы направленности
Проводим измерения путем измерения напряженности поля в точке приема, создаваемого испытуемой антенной. Антенну поднимаем на высоту 1м.
Схема рабочего места для измерения КУ
Для измерений КУ требуется подключить кабель Х1 от основания антенны к выходу генератора через аттенюатор 20Дб. На генераторе выставить требуемую частоту (162 МГц). Полоса обзора от 100 МГц до 250 МГц
2.1 Расчет КУ и КСВн.
Необходимые формулы для расчета измерений:
КУ=
Umin – напряженность поля, испытуемой антенны
Uэ - напряженность поля, эталонной антенны
Kа – КСВ испытуемой антенны
Кэ – КСВ эталонной антенны
Перевод КУ в Дби
KU(Дби) = 10*lgКУ+2.15
Данные КСВн полученные в результате измерений.
Полученный данные после измерений.
Построение диаграмм направленности по полученным измерениям
Диполь 162 МГц (Эталон)
Антенна с катушкой в центре
Выводы к главе
Описан метод проведения измерений с графическим описанием схем установки приборов и антенн входе измерений. С помощью полученных измерений выведены диаграммы направленности на измеряемой и эталонной антеннах.
С помощью поворотного устройства испытуемое АФУ с интервалом
∆° поворачивают вокруг оси на 360°. Величина интервала ∆° должна быть не более 30°.При каждом повороте испытуемого АФУ на угол ∆° по показаниям измерительного приемника, подключенного к вспомогательной антенне, записывают напряжения принимаемого сигнала.
По окончанию измерений строят график диаграммы направленности в декартовой или полярной системе координат, в виде соотношения измеренного значения напряжения к максимальному напряжению сигнала на поставленной чистоте в зависимости от угла поворота.
Измерение относительного коэффициента усиления
Измерение проводим путем сравнения в точке приема полей, которые создаются АФУ и эталонной антенной на одном и том же расстоянии при постоянной мощности. Постоянную мощность обеспечиваем включением в фидер аттенюатора с затуханием 20 дБ со стороны генератора. В качестве эталонной антенны используем четвертьволновой вибратор, установленный в центре металлического диска диаметром не менее трех длин волн. Так же допускаются к выполнению противовеса из металлического диска диаметром не менее половины длины волны, к которому равномерно подключены 12 металлических проводов, которые изолированы от земли. Если же мы говорим о развертываемых АФУ, то в качестве эталонной антенны подразумеваем полуволновой вибратор. Эталонная антенна должна быть согласованна с выходным сопротивлением генератора и фидером.
Размеры эталонной антенны мы определяем по формулам:
-
Четвертьволновый несимметричный вибратор, выполненный из тонкой латунной посеребренной трубки диаметром d и длиной l
λ- длина волны на частоте измерения.
Полуволновый вибратор симметричный длиной 2l, выполненный из двух тонких латунных посеребренных трубок диаметром d
Схема измерения относительного КУ АФУ
1 - генератор; 2 - аттенюатор; 3 - испытуемое АФУ; 4 - эталонная антенна; 5 - вспомогательная антенна; 6 - измерительный приемник
Чтобы измерить напряжение сигнала Uа принимаемого на вспомогательную антенну, подключаем АФУ к генератору и при помощи измерительного приемника проводим измерения. Далее методом вращения испытуемого АФУ вокруг оси измеряем Uа сигнала в различных направлениях. Если наше АФУ имеет круговую диаграмму, то имеет смысл проводить измерения только в одном азимутальном направлении. Далее мы проводим аналогичные измерения, за одним исключение, что заменяем АФУ на эталонную антенну. Важно, чтобы положение точки питания эталонной антенны совпадало с точкой измерений АФУ.
Чтобы рассчитать относительный коэффициент усиления G, пользуемся формулой :
Uэ - напряжение сигнала на входе приемника на данной частоте при работе генератора с эталонной антенной, мкВ.
Kэ - КСВн эталонной антенны.
Ка - КСВн испытуемого АФУ.
Так же допускается совмещение измерений КУ испытуемого АФУ с измерение диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.
Измерения переходного сопротивления, а так же измерения на внешние воздействия проводятся в соответствии с требованиями ТУ на конкретное АФУ.
Что касается измерений на устойчивость к климатическим воздействиям, то измерения должны проходить до и после, время, необходимое для продолжения измерений, после климатического воздействия прописано в ТУ.
Осталось измерить АФУ на износоустойчивость, на прочность при изгибах и на прочность при физическом воздействии.
Измерения на износоустойчивость проводятся методом свертывания-развертывания антенны в соответствии инструкции. Каждые 500 циклов проводим измерения на электрическое сопротивление или КСВн.
Проверить антенну на прочность изгиба можем, как с помощью специального отклоняющего приспособления, так и в ручную. Каждые 1000 циклов измеряем переходное сопротивление и меняем плоскость отклонения на 90°.
Чтобы проверить антенно-фидерное устройство на прочность, нам нужно установить антенну с амортизатором вертикально на объекте, вслед чего будут производиться удары по бревну, диаметр которого должен быть приблизительно 25см. Если антенна не разрушилась, то ее считают прошедшей испытание.
Мы так же можем определить и максимальный прогиб стрелы, для этого мы устанавливаем антенну в горизонтальное положение на стенде, закрепив основание устройства. Измерения заключаются в отклонении незакрепленного конца антенны от изначального положения.
Чтобы определить стрелу прогиба воспользуемся формулой:
где
- наибольшее отклонение незакрепленного конца антенныl - длина от точки крепления до конца антенны
Вывод по главе
В данной главе мы рассмотрели теоретическую часть об устройстве и предназначении антенн. Мы раскрыли понятия штыревой антенны, а так же в теории описали способ и факторы измерения АФУ согласно ГОСТ Р 50736 – 95
Глава 2 Практическая реализация технических решений
-
Экспериментальное измерений штыревой антенны на частоте 162 МГц согласно ГОСТ Р 50736 – 95
Перед тем, как начать наши измерения, убеждаемся, что климатические условия входят в рамки госта, то есть температура, давление и влажность соответствуют всем параметрам прописанным в ГОСТ Р 50736 – 95, которые прописаны так же в теоретической части работы.
Следующий этап – подготовка местности. Измерения штыревой антенны в нашем случае проводились на ровном покрытии ( газоне), место измерений имело достаточный размер, а так же все отражающие предметы были сведены к минимуму.
Схема рабочей местности для проверки пригодности площадки для измерения параметров антенн:
Производим подключение и калибровку приборов с выставлением ширины обзора на анализаторе от 100МГц до 250Мгц (162Мгц)
Производим измерение КСВн антенны по восьми азимутальным направлениям через каждые 45 ° на расстоянии половины длины
волны
Азимутальные направления, через 45°
Критерием пригодности площадки при измерении входных сопротивлений и КСВн является изменение КСВн АФУ не более чем на 10% при передвижении АФУ вместе с объектом на которое оно установлено по 8 азимутальным направлениям (через 45 °) на расстоянии половины длины волны.
Схема проверки изделия на рабочем места
Измерение диаграммы направленности
Схема для выполнения измерений диаграммы направленности
Проводим измерения путем измерения напряженности поля в точке приема, создаваемого испытуемой антенной. Антенну поднимаем на высоту 1м.
Схема рабочего места для измерения КУ
Для измерений КУ требуется подключить кабель Х1 от основания антенны к выходу генератора через аттенюатор 20Дб. На генераторе выставить требуемую частоту (162 МГц). Полоса обзора от 100 МГц до 250 МГц
2.1 Расчет КУ и КСВн.
Необходимые формулы для расчета измерений:
КУ=
Umin – напряженность поля, испытуемой антенны
Uэ - напряженность поля, эталонной антенны
Kа – КСВ испытуемой антенны
Кэ – КСВ эталонной антенны
Перевод КУ в Дби
KU(Дби) = 10*lgКУ+2.15
Данные КСВн полученные в результате измерений.
| Название антенны | Результат измерения КСВн антенны |
| Диполь 162 МГц (приёмный) | 1,56 |
| Диполь 162 МГц (эталонный) | 1,57 |
| Антенна катушка в центре | 3,6 |
Полученный данные после измерений.
| Угол, град | Напряженность, дБм | |
| Диполь 162 МГц (эталонный) | Антенна катушка в центре | |
| P0 | -48 | -64 |
| P30 | -48 | -67 |
| P60 | -49 | -62 |
| P90 | -49 | -60 |
| P120 | -49 | -59 |
| P150 | -50 | -59 |
| P180 | -50 | -60 |
| P210 | -51 | -63 |
| P240 | -51 | -67 |
| P270 | -51 | -69 |
| P300 | -50 | -68 |
| P330 | -50 | -66 |
Построение диаграмм направленности по полученным измерениям
Диполь 162 МГц (Эталон)
| ˚ | U, дБм |
| 0 | -48 |
| 30 | -48 |
| 60 | -49 |
| 90 | -49 |
| 120 | -49 |
| 150 | -50 |
| 180 | -50 |
| 210 | -51 |
| 240 | -51 |
| 270 | -51 |
| 300 | -50 |
| 330 | -50 |
Антенна с катушкой в центре
| Угол, град | U, дБм |
| 0 | -64 |
| 30 | -67 |
| 60 | -62 |
| 90 | -60 |
| 120 | -59 |
| 150 | -59 |
| 180 | -60 |
| 210 | -63 |
| 240 | -67 |
| 270 | -69 |
| 300 | -68 |
| 330 | -68 |
Выводы к главе
Описан метод проведения измерений с графическим описанием схем установки приборов и антенн входе измерений. С помощью полученных измерений выведены диаграммы направленности на измеряемой и эталонной антеннах.