Зоны Френеля. Существенная зона распространения радиоволны. Исходные параметры для исследования зон Френеля

Лабораторная работа № 2

«Зоны Френеля. Существенная зона распространения радиоволны»

Перенос энергии электромагнитной волны из точки излучения в точку приема происходит не по прямой линии, соединяющей эти точки, а в некоторой области пространства вокруг этой линии. При построении реальных радиолиний представляет интерес область пространства с излученной радиоволной, которая существенно определяет величину поля в точке приема.

Таблица 2.1 –Исходные параметры для исследования зон Френеля

*Примечание (для студентов ДО образования) – выбор варианта по последней цифре студенческого: Цифра 1÷5 – вариант 1÷5 соответственно, цифра 6÷0 – вариант  1÷5.

Цель работы

Целью работы является изучение распространения радиоволн и определение области пространства, в которой преимущественно происходит передача энергии радиоволны.

Краткие теоретические сведения

Первая зона Френеля является существенной областью пространства, в которой сконцентрирована основная доля передаваемой энергии.

Распространение радиоволны из точки передачи в точку приема происходит в некоторой области пространства, имеющей форму эллипсоида вращения с фокусами в этих точках.

Минимальной зоной называют отверстие экрана, при котором Е/Е₀ = 1, то есть достигается амплитуда, равная напряженности поля при отсутствии экрана.

Если существенная (или первая зона Френеля) или хотя бы минимальная зоны не содержат неоднородностей: атмосферных образований, поверхности             Земли с расположенными на ней строениями, растительностью и т.п. – то в расчетах радиолиний можно полагать, что радиоволна распространяется в свободном пространстве.

Рисунок 2.1 – Схема лабораторной установки по исследованию зон Френеля

Рисунок 2.2 – Окно программы с элементами управления

Влияние диаграммы направленности излучателя на размеры существенной и минимальной зон проявляется лишь при достаточно узких диаграммах направленности.

Схема лабораторной установки представлена на рисунке 2.1.

Порядок проведения лабораторных исследований

1.  Запустить лабораторную установку – папка РРВ-АФУ - файл VI-110, ознакомится с органами управления, рисунок 2.2.

2.  Выполнить исследования в соответствии с выбранным вариантом. Исходные параметры радиолинии для каждого исследования, представлены в таблице 2.1.

3.  Установить протяженность линии и длину волны λ₁ в соответствии с вариантом (таблица 2.1). Диаграмма направленности антенны передатчика – ненаправленная:

-  изменяя расстояние до диафрагмы и при необходимости, корректируя радиус диафрагмы, замерять с помощью курсора на левом индикаторе радиус первой зоны Френеля (радиус диафрагмы). Данные свести в таблицу 2.2;

Таблица 2.2 – Зависимость радиуса первой зоны Френеля от расстояния до диафрагмы для λ₁

-  повторить измерения для длины волны – λ₂. Данные свести в таблицу 2.3;

Таблица 2.3 – Зависимость радиуса первой зоны Френеля от расстояния до диафрагмы для λ₂

-  построить графики первой зоны Френеля по длине трассы для λ₁, λ₂, используя файл Excel.

4.  Установить протяженность линии и длину волны λ₁ в соответствии с выбранным вариантом (таблица 2.1). Диаграмма направленности антенны передатчика – направленная. Установите ширину главного лепестка диаграммы направленности этой антенны - 2θ_0,5.

Относительным расстоянием отрезка на трассе будем называть отношение длины этого отрезка к полной длине трассы:

-  поместить диафрагму на относительном расстоянии D от начальной точки трассы. С помощью курсоров произвести по точкам измерение кривых на обоих индикаторах установки. Данные свести в таблицу 2.4 и таблицу 2.5;

Таблица 2.4 – Зависимость амплитуды поля от радиуса диафрагмы

Таблица 2.5 – Фазовая диаграмма

-  поместить диафрагму на относительном расстоянии D от конечной точки трассы. С помощью курсоров произвести по точкам измерение кривых на обоих индикаторах установки. Данные свести в таблицу 2.6 и таблицу 2.7;

Таблица 2.6 – Зависимость амплитуды поля от радиуса диафрагмы

Таблица 2.7 – Фазовая диаграмма

-  построить графики полученных зависимостей, используя файл Excel