МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний Університет “Львівська політехніка” Кафедра Телекомунікації ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ Методичні вказівки до лабораторних робіт № 1-6 з курсу «Антенно-фідерні пристрої» для студентів напрямку 0924 «Телекомунікації» Львів 2006 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Тема роботи Вивчення та дослідження характеристик і діаграм спрямованості антен Мета роботи. Вивчення методів побудови та дослідження обємних характеристик спрямованості антен, діаграм направленості в Е-площині та Н-площині за допомогою програми MATLAB 1. Теоретичні відомості 1.1 Спрямованість антени 1.1.1. Функція спрямованості антен . У більшості передаючих антен інтенсивність випромінювання залежить від напрямку , тобто антена характеризується спрямованістю випромінювання.. Ця властивість описує функція спрямованості
, яка графічно відображається діаграмою спрямованості , що показує залежність від напрямку напруженості випромінюваного електричного поля хвилі, виміряної на великій, але однаковій віддалі від антени. Спрямованість випромінювання антени приводить до підвищення напруженості поля хвилі в напрямку максимального випромінювання і таким чином створює ефект , еквівалентний збільшенню потужності передавача в цьому напрямку. Для оцінки спрямованості антени необхідно знати значення напруженості поля, яке утворює антена. Вираз для комплексної амплітуди напруженості електричного поля Ė довільної реальної антени в дальній зоні без врахування векторного характеру електромагнітного поля (поляризації) має вигляд
. (1 .1) де А - комплексний множник, |f(θ,φ)| - амплітудна характеристика спрямованості; Ψ(θ,φ) - фазова характеристика спрямованості, θ,φ - координати точки спостереження в сферичній системі координат (далі часто будуть вживатися наступні позначення сферичних координат φ =g та θ =v, що пов’язано з подальшим використанням формул у вигляді, придатному для використання засобів програми MATLAB). В свою чергу комплексний множник А, який не залежить від напрямку на точку спостереження, визначається наступним чином А = Емах exp(-ikr)/r, ( ) де Емах – максимальне значення напруженості поля в точці спостереження на віддалі r від антени, антени, що не залежить від кутових координат, r –віддаль від фазового центру антени до точки спостереження;
- коефіцієнт фази або хвильове число у вільному просторі; Амплітудною характеристикою спрямованості антени називається залежність величини (модуля) напруженості електричного поля, створеного антеною в точці спостереження, від напрямку на згадану точку, яке характеризується кутами θ і φ сферичної системи координат при постійній віддалі (r = const) точки спостереження від антени. Фазовою характеристикою спрямованості антени Ψ (θ,φ) називається залежність фази поля, утвореного антеною в точці спостереження, яка знаходиться на поверхні сфери в дальній зоні, від напрямку на згадану точку, який характеризується кутами θ і φ. Множник f(θ,φ) визначає не тільки величину, але і фазу напруженості поля, так як при переході функції f(
) через нуль міняється її знак, що відповідає скачку фази напруженості поля на 180°. Характеристика спрямованості антени визначається розмірами і конфігурацією антени, а також розподілом струму збудження. Далека зона характеризується тим, що напрямки (промені), проведені з будь-якої точки антени на точку спостереження, яка знаходиться в цій зоні, вважаються паралельними. При цьому виникає похибка при визначенні фаз полів, що створюють в точці спостереження різні елементи антени. Така похибка буде тим меншою, чим більша віддаль від антени до точки спостереження порівняно з розмірами антени. Віддаль дальньої зони Rd визначається з умови Rd
2R2 /
( ) де R - найбільш...