Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 13 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
13
Dung lượng
137,5 KB
Nội dung
BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten Bài 1: BASIC ANTENNA MEASUREMENTS I. LÍ THUYẾT: Anten là một thiếtbị viễn thông dùng để bức xạ sóng điện từ hoặc thu nhận sóng từ không gian bên ngoài. Anten là bộ phận không thể thiếu được của bất kì hệ thống vô tuyến điện nào, bởi vì hệ thống vô tuyến nghĩa là hệ thống trong đó có sử dụng sóng điện từ thì không thể không dùng tới thiếtbị để bức xạ hay thu sóng điện từ. Phân cực Anten: Là hàm biểu thị trường bức xạ của mỗi điểm trong không gian. Exercise 1-1: Radiation pattern of a 2/ λ thựchành từ bước 1 đến bước 12 ta thu được kết quả: Hình 1(E 1 ) Antenphát là Anten yagi-uda nằm ngang, antenthu là anten Dipole 2/ λ Hình 2 (E 2 ) Antenphát là Anten yagi-uda nằm dọc, antenthu là anten Dipole 2/ λ H ình 3 ( H 1 ) Phân cực trong mặt phẳng H BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten 13. Observe your three radiation patterns. Did you expect the result of second acquisition ? Explain. Mẫu bức xạ ở H 1 gồm 2 búp sóng chính gần bằng nhau. Mẫu bức xạ ở H 2 bé do sự phân cực khác nhau giữa Antenthu và Antenphát khác nhau. Mẫu bức xạ ở H 3 tốt nhất. Ta không muốn nhận được tín hiệu ở Anten 2 vì tín hiệu thu được rất bé. 16. Using these two curors, find the angels when the power level of the main beam chops to one halt on the E-plane pattern of the antenna 1 data box. Note: Remember that a power decreaseof one half is equivalent to an attenuation of 3 dB: 10 log 0,5 = -3 dB. Using the following equation, calculate the E-plane half-power beam width (HPBW) of the /2 dipole antenna. Note: If the left and right HPBW points are positioned on each side of the 0 o angle, you should add 360 o to the HPBW right in the following equation. REVIEW QUESTIONS 5. What is mean by antenna polarization? How is the dipole antenna polarized? - Sự phân cực của anten là: hướng vật lý của anten theo phương ngang hay phương dọc. Là hàm biểu thị trường bức xạ của mỗi điểm trong không gian. - Sự phân cực của anten Dipole, có thể phân cực theo 2 hướng khác nhau: + Nếu anten nằm ngang thì cực của anten lầngng hay còn gọi là phân cực ngang (phân cực trong mặt phẳng E). + Nếu anten nằm dọc thì cực của anten là dọc hay còn gọi là phân cực dọc (phân cực trong mặt phẳng H). BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten Exercise 1 – 2: Radiation Pattern of an Open Waveguide at 10 GHz. Thựchành từ bước 1 đến bước 9 ta được kết quả: Hình 1: Antenphát là Anten loa, antenthu là ống dẫn sóng nối liên tục. Hình 2: Antenphát là anten loa, antenthu là ống dẫn sóng nối không liên tục. 10. So sánh anten 2 và anten 2. Giải thích. Trong cùng điều kiện thí nghiệm, cùng antenphát nhưng do ở trường hợp thứ hai (anten 2), antenthu nối không liên tục nên tín hiệu thu được nhỏ hơn rất nhiều so với trường hợp 1 (anten 1). 17. Use the cursors to evaluate the half-power beamwidth of the E’ and H planes of your open-ended waveguide antenna. HPBW E = 63,65 o HPBW H = 44,94 o . BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten 18. Using the following equations, calculate the directivity of this antenna. D = aΩ π 4 ≈ HE HPBWHPBW . 360 2 π D = 14,42 For a better approximation of the directivity (considering loss due to side lobes), use for following formula: ( ) 09,9 . 26000 . 360.2 2 ==≈ HEHE HPBWHPBWHPBWHPBW D π D= 9,09 19. Knowing that an open-ended waveguide has a radiation efficiency (n) close to 1 and that the trasmission frequency is 10.5 GHz, estimate the effective area Ae of your antenna using the formula. AcGa 2 4 λ π = 0286,0 10.5,10 10.3 f c :D a 9 8 ==== λ G There for: 24 22 10.9167,509,9. 4 0286,0 . 4 mGaAc − ≈== ππ λ BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten 20. Compare A e with the physical aperture Ap of your antenna. To express how efficiently at the antenna physical aperture A p isused, we use the aperture efficiency n ap: A e = n ap . A p Evaluate the physical aperture of the open-ended rectangular waveguide using the following equation. A p = A x B = 0,013 x 0,025 (m 2 ) Where A and B are respectively the length and the height of the open-ended waveguide (inside dimension), in meters: A p = 3,25.10 -4 (m 2 ) Then, calculate its aperture efficiency n ap. 8205,1 10.25,3 10.9167,5 4 4 === − − Ap Ac ap η The aperture efficiency of an antenna is always between 0 and 1. In this case, it should be close to 1. Your result probably exceeds this value. To explain this error, reter to the following equation. HE HPBWHPBW D . 26000 = The approximation given by this formula should be used with narrow beam antennas which, as you can see by the radiation patterns you plotted, is not the case of the open-ended rectangular waveguide. The gain ofthis type of antenna is best evaluated by experiment. Exercise 1 – 3: Gain of Pyramidal Horn Antennas. 12. Evaluate the half-power beamwidth of the E anh H planes of the horn antenna. BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten HPBW E = 21 o HPBW H = 24 o 13. Evaluate the front-to-back (F/B) ratio of the antenna’s e plane F/B E (dB) = Main lobe (dB) – Back lobe (dB) = -2,5 – (- 22,5) F/B E (dB) = 20 (dB) 14. Calculate the gain of the large pyramidal horn at 10,5 GHz, knowing that it has the following dimensions: l H = 11cm l E = 9,4cm Mesure the inside dimensions ogf the horn aperture: A = 9,1cm B = 7,4cm Calculate the wavelength at 10,52 GHz m f c 2 9 8 10.85,2 10.52,10 10.3 − === λ You can now calculate: 26,0 094,0.0285,0.8 074,0 .8 22 === E l B S λ And from Figure 1 – 31 you obtain: L E (dB) = 1,0 ( ) 33,0 10.11.10.85,2.8 10.1,9 8 22 2 22 === −− − H l A t λ And from Figure 1 – 31 you obtain: L H (dB) = 0,8 Finally, using Equation (18), calculate the gain of the antenna. ( ) ( ) ( ) dBLL B GdB dBHdBE −− += λλ A lg1008,10 GdB = 17,54 dB. BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten 15. Knowing the hafl-power beamwidth of the large horn antenna in the E and H planes, you can calculate an approximate value for its actual gain horn the following formula, seen in exercise 1 – 2: 6,51 . 26000 ==≈ HE HPBWHPBW GD dBGGdb 12,17log10 == 16. You have seen that the actual gain of an antenna can be evaluated using Equation (5). o c p pr G Re 4 λ π = Where r (the antenna separation) and λ should be in the same units. To calculate this gain, you will use relative values. The following procedures will allow you to determine, the received (Prec) and the transmitted (P o ) power. In order to accurately evaluate the antenna gains in step 16 and 17, screw the 10 dB attenuator on to the RF input on top of the Antenna Positioner and connect the SMA cable to the attenuator. a. Remove both horn antenas from their masts and disconnect them from the waveguide-to-coax adapters. b. Connect the adapters togerther, as shown in Figure 1-33. c. On the RF Generators, turn the RF POWER ON. d. Optimize the signal using the attenuation control. e. Note the power of the received signal. Po = -3 dB. BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten f. Turn the RF POWER OFF, disconnect the two adapters and once again set up the pyramidal horn antennas on their masts so they are 1m apart, directly facing each other. g. Turn the RF POWER ON. Do not modify the attenuation level. h. Record the following values: P Rec = -23 dB. Since your values are in dB, Equation (5) must be changed to allow for the use of this unit. Using this new formula, calculate the actual gain of your antenna. )(5,0lg104lg10 Re oc pPrG −+−= λπ (dB) dBG 44,16 = Compare the actual gain of the pyramidal horn antenna with your first two results (step 14 and 15) 17. Using your last result you can calculate the gain of a small horn antenna using the substitution method ( the large horn becomes the reference antenna): a. The large horn antennas are still 1m apart and facing each other. Use the Attenuation control to optimize reception of the signal and note the power received dBP c 5,26 Re −= b. Remove the receiving antenna from the mast and replace the large horn with the small horn antenna. Install this new set-up on the mast. DO not change the antennuation level. Note the power received. P test : -3 Note: Make sure you record the maximum signal level in steps a & b. Using Equation (4) and the real gain of the large horn as the reference gain (G Ref ), calculate the gain (G test ) of the small horn antenna. BáocáothựchànhthiếtbịthuphátAnten )(2,185,267,1423 ReRe dBPGPtestG ffTest =++−=−+= 18. To complete your familiazation with the horn antenna, estimate the effective area A e of the large horn using the formula. ( ) )(10.33,3 4 10.85,2 .6,51 4 .4 23 2 22 2 m r G Ac Acr G − − ===→= ππ λ λ π To obtain the linear gain you need to solve the above equation, making the following substitution: 237,1 10 10.33,3501010 mActhenG dB G − ==== The aperture efficency n ap (reter to exercise 1 – 2) should be closed to ½ verity this assumption. 22 3 10.4,7.10.1,9 10.33,3 . −− − === BA Ac Ap Ac ap η 494,0 = ap η Kết luận: Với các phương pháp đã sử dụng thì phương pháp sử dụng tham chiếu và phương pháp dựa vào công suất thu và công suất phát được sử dụgn cho nhiều loại anten. Phương pháp vật lý chỉ sử dụng cho loại anten loa. Báo cáothựchành thiết bịthuphátAnten Exercise 1-4 Experiments whit λ /2, λ , 3 λ /2 Dipoles. Thựchành theo các bước trong giáo trình và tính toán ta có bảng kết quả sau: Nhận xét và tổng kết: Do chiều dài các chấn tử của các loại anten khác nhau nên ta tính được Zin của các loại anten khác nhau. Sai số các thông số do quá trình do chiều dài vật lý của các chấn tử không thật chính xác hay do ảnh hưởng của môi trường EXERCISE 2-1 MONOPOLE ANTENNAS 14. Compare the last two patterns acquired with those of the other monopoles. What do you observe? [...].. .Báo cáothựchành thiết bịthuphátAnten Tiến hành thí nghiệm ta thu được mẫu bức xạ của Anten Monopole trong trường hợp phân cực mặt phẳng E và mặt phẳng H Mẫu bức xạ ở mặt phẳng E có 2 búp sóng gần giống nhau ở 2 nửa mặt phẳng nên trong mặt phẳng E Anten Monopole có tín định hướng cao Mẫu bức xạ ở mặt phẳng H gần như đường tròn do ảnh hưởng nhiễu do vậy anten Monopole có thể thu được tín... mặt phẳng H Tín hiệu thu được ở mặt phẳng E và mặt phẳng H có MSL gần bằng nhau 16 Compare this last result with the E-plane pattern of the monopole Which antenna has the better gain? Give the gain difference Trong mặt phẳng E :Anten monopole thu được tín hiệu lớn nhất so với tất cả các loại Anten G= 26000 26000 = = 1,5 HPBWE HPBWH 48,47.380 Báo cáothựchành thiết bịthuphátAnten -EXERCISE 2-4:... quả: NUMBER OR ELEMEM TS GAIN (DBd) GAIN (DBi) HPBWE (o) F/B 3 -5,1 7,0 53 9 4 -3,6 5,5 47 13 5 -1,1 3,0 37 17 6 -0,6 2,5 30 19 Báo cáothựchành thiết bịthuphátAnten Nhận xét: Từ bảng kết qủa ta thấy các thông số của anten yagi-uda phụ thu c vào số phần tử của anten Khi số thành phần dẫn sóng nhiều hơn thì độ lợi G tăng lên tỷ số F/B tăng lên tức là khả năng định hướng tăng lên ... cáo thựchành thiết bịthuphátAnten -EXERCISE 2-4: PARASITIC ARRAY (YAGI-UDA) ANTENNAS I lý thuyết Cấu tạo anten: Gồm một chấn tử chủ động được cung cấp điện (đấu với đường dây phi độ truyền dẫn), một chấn tử thụ động làm nhiệm vụ phản xạ và một hoặc nhiều chấn tử thụ động khác làm nhiệm vụ dẫn xạ II Thực hành: Thựchành theo các bước trong giáo trình ta có kết quả: NUMBER OR ELEMEM TS GAIN (DBd) . Báo cáo thực hành thiết bị thu phát Anten Bài 1: BASIC ANTENNA MEASUREMENTS I. LÍ THUYẾT: Anten là một thiết bị viễn thông dùng để bức xạ sóng điện từ hoặc thu nhận sóng từ không. pháp dựa vào công suất thu và công suất phát được sử dụgn cho nhiều loại anten. Phương pháp vật lý chỉ sử dụng cho loại anten loa. Báo cáo thực hành thiết bị thu phát Anten Exercise 1-4 Experiments. của anten là dọc hay còn gọi là phân cực dọc (phân cực trong mặt phẳng H). Báo cáo thực hành thiết bị thu phát Anten Exercise 1 – 2: Radiation Pattern of an Open Waveguide at 10 GHz. Thực hành