P4 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 6

Следует иметь в виду, что один оборот рукоятки привода по углу места соответ. 'ствует угловому перемен!ению антенны в вертикальной плоскости иа 0,55'. 11а основе полученных данных, соответствующих диаграммам направленности «по мощности», после их нормировки и извлечении квадратного корня на отдельных рисунках в прямоугольной системе координат строятся диаграммы направленности «по полю». Диаграммы направленности в горизонтальной плоскости строятся нз том же рисунке, что и теоретическая диаграмма; положения главных максимумов обеих диаграмм совмещают. 4) Снять диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостнк для горизонтально поляризованной волны Выполнение этого пункта необходимо начать с установки горизонтальной поляризации излучаемого поля, для чего надо скомпенсировать остаточную намагниченность ферритового стержня поляризатора.

Для компенсации остаточной намагниченности производят следующие манипуляции: а) уменьшают ток подмагничивания поляризатора до нуля; б) меняют полярность проводов, подключенных к выпрямителю; в) увеличивают ток до 18 мА. После установки горизонтально поляризованной во.гны изменяют поляризацию и приемного рупора, поворачивая его на 90 . Затем за счет изменения углового почожения зеркала антечиы в обеих плоскостях добиться максимальных показаний усилителя 28ИМ и путем изменения его чувствительности установить стрелку прибора в промежутке 90 — !00 делений.

Следует учесть, что положение максимума диаграммы направленности антенны для горизонтальной поляризации немного отличается от положения для вертикальной поляризации. После проведения указанных предварительных операций снимают диаграммы в горизонтальной и вертикальной плоскостях таким же образом, как в предыдущем пункте; диаграмму направленности в вертикальной плоскости в этом случае можно снимать через два оборота ручки поворота антенны по углу места. На основе полученных данных строят диаграммы направленности «по палю» на тех же рисунках, иа которых построены диаграммы для вертикально поляризованной волны, а) Определить величину ноля паразитной поляризации Величина поля паразитной поляризации определяется по отношению к величине поля основной поляризации (вначале горизонтвйьиой, а затем вертикальной) в направлении главного максимума ))оэтому вначале зеркало антенны возвращается в положение максимального отклонения стрелки усилителя 28ИМ для поля основной поляризации, затем, вернув приемный рупор на 90 и увеличив чувствительность измерительного усилителя, определяют максимальную величину поля паразитной поляризации при отклонениях зеркала в обеих плоскостях примерно в пределах главного лепестка диаграммы направленности, Показания усилителя 28ИМ для поля основной и паразитной поляризации записывают для двух режимов работы исследуемой антенны, После этого относительную величину поля паразитной поляризации для двух режимов вычисляют в процентах где Р„,„и 7„„— показания измерительного усилителя для поля паразитной и основной поляризации соответственно.

Требования к составлению отчета Оформление отчета должно отвечать требованиям, изложенным в разделе 1 части ! Руководства к лабораторным работам, В содержание отчета включается следующее: !. Электрическая схема лабораторной установки, 2. Таблицы с расчетными и экспериментальными данными для построения диаграммы направленности исследуемой антенны; при- мер расчета диаграммы для произвольного углового направления.

4. Расчетные данные по КНД и ширине луча исследуемой антенны. 5. Пять рисунков со следующими графиками: а) графики К,„в зависимости от углов поворота зеркала антенны; б) график К„в зависимости от тока подмагничивания; в) график реального амплитудного распределения в раскрыве антенны и аппроксимирующие графики; г) расчетная и две экспериментальные диаграммы направлен- ности в горизонтальной плоскости; д) две экспериментальные диаграммы направленности в верти- кальной плоскости.

б. Выводы по каждому пункту работы. Контрольные вопросы !. Принцип работы параболической антенны, 2. Перечислите основные типы облучателей зеркальных антенн и поясните их устройство. 3. Как влияет характер амплитудного распределения поля в раскрыве зеркала на его диаграмму направленности? Приложение и рабоче Лч 7 Свойства и значение Л-функции Ламбда-функция определяется соотношением Л, (х)= Г(о+1) ~ — ),7. (х), ! 2г" ч (7.

5) где Г(ч+ 1) — гамма-функция; Х, (х) — функция Бесселя первого рода порядка ч. Если ч — целое положительное число (т = и, л ) 0), то соотношение (7. 5) можно переписать в виде !2то Л„(х)=п( ~ — ) 7„(х). х (7. 6) Эти значения ламбда-функции обычно и табулируются в справочной литературе. При расчете диаграмм направленности реальных антенн с помощью Л-функций гг обыкновенно не превышает трех единиц, Для зтих значений и ниже даются таблицы значений Л„(х), взятые из (5).

Таблицы составлены при изменении аргумента с шагом в 0,1 4. Какие основные факторы влияют на ширину диаграммы направленности зеркальной ангенны? 5. Нарисуйте картину распределения токов на поверхности короткофокусного и длиннофокусного параболического зеркала, 6. Как определяется КНД зеркальной антенны? Какие основные факторы влияют на величину КНД? 7. Нарисуйте косекансную диаграмму направленности в полярной и декартовой системах координат; почему в РЛС применяются антенны с косекансной диаграммой направленности? 8. Перечислите известные способы формирования косекансной диаграммы направленности зеркальных антенн.

9 Почему у параболических антенн возникает поле с паразитиой поляризацией? !О. На каком явлении основана работа поляризатора) 11 Поясните устройство поляризатора. 12 В каких направлениях поле паразитной поляризации параболической антенны наименьшее? !3. Поясните принцип работы пластмассового козырька зеркальной антенны с основой из системы параллельных проводников 14. Какого порядка уровень первых боковых лепестков диаграммы направленности параболического зеркала с равномерным амплитудным распределением в его раскрыве? 15.

Оцените ширину диаграммы направленности параболического зеркала диаметром 1 м, работающего нз длине волны 5 см. единицы. Экстремальные значения Л„(х) помечены значком стоящим справа от табличного значения функции. При необходимости определения величины функции внутри табличного шага можно воспользоваться линейной интерполяцией Для этого между строчками табличных значений Л„(х)-функцни указывается разность 6 между двумя соседнимн табличными значениями Л„(х,)- н Л„(х,)-функции, выраженная в единицах четвертого знака после запятой. Для значения аргумента х=-х, +Лх, лежащего внузри табличного интервала х, — х,, значение функции Л„(х) можно получить по формуле (7.

7) Л„(х) = Л„(л~) + Лх 6 10 а. !!Ример. Нужно получить значение функции Лз (4,718), Находим: х, = — 4,7; Л,(4,7) = 0,05453; Лх = 0,018; 6 =-- — 142,3. Лз(4,718) = — 0,05453 — 0,018 142,3 10 ' == 0,05453 — 0,0256 = 0,05197. При болыних значениях аргумента (х - !О) для вычисления Л„(х) можно воспользоваться приближенной формулой 1 чт Л„(х) = — '~ — ~ соз ~х — (и+ — ~ — ~, (7.8) нз которой получается з!и х— Л, (х) м 1,59 х )/х (7. 9) соз х —— Л, (х) — 6,39 х')/х (7.!0) ..( — '1 Лз(х) — = 38,3 4/ ха .)/х (7.!1) По формулам (7.

9), (7.!О) и (7.!1) удобно определять нули диаграммы направленности и максимумы боковых лепестков (прн х) 10). Ниже приводится таблица значений Л„(х)-функции для л =1, 2, 3 и х от 0,0 до 10,0 (табл. 7. 2). 37 Работа Хэ 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВОДНО- ЩЕЛ ЕВЪ|Х АН ТЕ Н Н Цель работы |. Изучить принципы работы волноводно-щелевых антенн п их устройства. 2.

Исследовать влияние расстояния между щелями, их распо- ложения и взаимной ориентации на диаграмму направленности. 3. Исследовать влияние рабочей частоты на направленные свой- ства антенн и их входное сопротивление Теоретическая подготовка к работе. Для выполнения работы необходимо изучить материал по теории антенных решеток и волно- водно-щелевых антенн, который имеется в лекциях по курсу антенн. Этот же материал можно найти в учебниках по курсу антенн [Ц, гл.

П1, гл. Х| н 121, гл. П1, гл. Х. В дополнение к указанному материалу необходимо пзучиэь тео- ретический раздел описания этой работы и проверить свои знания с помощью контрольных вопросов, имеющихся в конце описания работы. Влияние расположения щелей и их ориентации иа характери- стики антенн, Для того чтобы главный максимум диаграммы на- правленности был направлен по нормали к линейке излучателей, возбуждение излучателеи антенны должно быть синфазным. В вол- новодных антеннах синфазное возбуждение можно достичь, распо- ложив щели на расстоянии длины волны в волноводе 1., друг от друга.

Однако при этом вследствие большого расстояния между излучателями появляются побочные максимумы излучешгя, Поэто- му в волноводных антеннах щели, прорезанные в широкой стенке волновода, обычно располагают в шахматном порядке по отношеха нию к средней линии этой стенки на расстоянии — друг от друга. 2 Синфазность возбуждения таких щелей обеспечивается за счет изменения фазы волны на 180' при расстоянии между соседними 1,, щелями, равном — ', и наличием дополнительного сдвига фазы в 2 |80*.

Дополнительный сдвиг фазы создается благодаря тому, что поперечные поверхностные токи в волноводе имеют противополож- ное направление по обеим сторонам от средней линии широкой стенки волновода. Синфазность возбуждения щелей, прорезанных в узкой стенке волновода на расстоянии —, обеспечивается за счет наклона щелей 2 в противоположные стороны. Вектор плотности поверхностного тока, текущего по узкой стенке прямоугольного волновода с волной гэ"„, относительно направле- 42 ия щели может быть разложен на две составляющие: ӄ— нор- $ альную составляющую и тг — тангенциальную (рис, 8, 1, а). Рис, 8 ).