Исследование синфазной антенной решетки, страница 4

4.  Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис.4.1,а) для измерения диаграмм направленности состоит из генератора СВЧ (1), передающей антенны (2), излучающей поле вертикальной поляризации, исследуемой антенны (3), измерительной (4), измерительного усилителя (5). Лабораторная установка (рис.4.1,б) для измерения зависимости КБВ от частоты состоит из генератора СВЧ (1) измерительной линии (2), измерительного усилителя (3).

                

1 – генератор СВЧ;                        2 – передающая антенна;              

3 – исследуемая антенна;               4 – измерительная линия;

5 – усилитель.

                                                          Рис. 4.1,а

                            1 – генератор СВЧ;

                            2 – измерительная линия;

                           3 – усилитель;

                  4 – исследуемая антенна.

                                                          Рис. 4.1,б

Исследуемая синфазная решетка состоит из 4-х параллельных симметричных вибраторов, длина каждого из которых равна длине волны (волновые вибраторы). Расстояние между элементами решетки равно половине длины волны. Антенна имеет апериодический рефлектор. Синфазность питания элементов решетки достигается специальной схемой питания, выполненной таким образом, что пути тока к входным зажимам любого симметричного вибратора, входящего в решетку, одинаковы. Такой способ питания увеличивает диапазонные свойства антенны. Схема питания синфазной решетки приведена на рис.4.2.

Для измерения диаграммы направленности конструкция антенны позволяет осуществить поворот в пределах 0¸360˚ в горизонтальной плоскости.

Изменение числа элементов в синфазной решетке и расстояния между ними осуществляется следующим образом. Если в точках АА на расстоянии 0,25 l от точек разветвления фидера ВВ сделать короткое замыкание, то входное сопротивление короткозамкнутого отрезка ВВАА в точках ВВ будет иметь бесконечно большое сопротивление:

          ,                                (4.1)

где W_ф – волновое сопротивление фидера,

       ℓ_ф – длина короткозамкнутого отрезка фидера.

Поэтому энергия ответвляться на питание закороченного вибратора не будет. При одновременном закорачивании входных зажимов 2 и 3 вибраторов (точек АА) работать будут 1 и 4 вибраторы, расстояние между которыми 1,5 λ. Если закоротить входные зажимы 1 и 4 вибраторов, то питание будет подводиться только к вибраторам 2 и 3, расстояние между которыми 0,5 λ. Следует отметить, что в замкнутых вибраторах токи хотя и будут, за счет ЭДС, наведенной от соседних вибраторов, но они значительно меньше, чем в питаемых, и поэтому их влияние на диаграмму направленности незначительно.

Рис. 4.2. Диапазонная схема питания синфазной решетки

5.   Задание

1.  Изучить конструкцию антенной решетки, устройство вибраторов, схему питания. Обратить внимание на устройство перехода с коаксиального кабеля на симметричную систему распределительных линий (фидеров).

2.  Для исследования направленных свойств антенной решетки собрать схему рис.4.1,а. Измерить и построить диаграммы направленности синфазной решетки, состоящей из вертикальных волновых вибраторов с апериодическим рефлектором в плоскости Н для случаев:

а)   два вибратора разнесены на 0,5 λ;

б)   два вибратора разнесены на 1,5 λ;

в)   четыре вибратора с расстоянием между соседними  0,5 λ.

Измерения провести на частоте, заданной преподавателем в диапазоне 500 – 700 МГц. Результаты измерений занести в таблицы вида: