Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский государственный технический

университет

______________________________________________

621.37 № 2502

У 825

Устройства свч

И АНТЕННЫ

Методические указания

к лабораторным работам

для студентов факультета

«Радиотехника, электроника и физика»

(направления 552500 и 654200 – Радиотехника)

всех форм обучения

Новосибирск

2003

УДК 621.372.029.64+621.396.67.029.4] (076.5)

Составители: ст. преп. А. Г. Вихорев,

д-р техн. наук, проф. А. П. Горбачев,

ст. преп. Г. С. Шадрина

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. К. А. Лайко

Работа подготовлена кафедрой

«Радиоприемные и радиопередающие устройства»

 Новосибирский государственный

технический университет, 2003

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Лабораторная работа № 1. Симметричный вибратор 4

Лабораторная работа № 2. Направленность антенн

и ее характеристики 17

Лабораторная работа № 3. Поляризация антенн

и ее характеристики 29

Лабораторная работа № 4. Исследование волноводных

резонансных многощелевых антенных

решеток 39

Литература 53

Лабораторная работа № 1

СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение зависимости входного импеданса от длины и тол-щины симметричного цилиндрического вибратора.

2. Определение входного импеданса вибратора расчетным и экспериментальным путем.

3. Ознакомление с устройством и настройкой симметрирующей приставки.

4. Изучение характеристик направленности одиночного и связанных вибраторов.

ВВЕДЕНИЕ

Симметричный вибратор является одной из самых распространен­ных антенн, которая используется самостоятельно или в качестве элемента сложных антенн. Детальное изучение свойств такой антен­ны и способов ее питания представляет собой важную практическую задачу.

1 . Симметричный цилиндри­чес-кий вибратор (рис. 1) состо­ит из двух одинаковых проводни­ков круглого сечения, называе­мых плечами вибратора. Провод­ники могут быть сплошными или полыми трубчатыми. Входные клеммы (зажимы) вибратора, показанные на рисунке, не являются соединительными элементами в обыч­ном смысле слова. Плоскость расположения входных клемм представля­ет собой условную границу вибратора с фидерной линией, характеризу­емой волновым сопротивлением ρ и коэффициентом распространения К. Основные геометрические параметры вибратора: 2 l – полная длина (l – длина плеча), d – диаметр вибратора.

Распределение тока на плечах вибратора симметрично относительно входа и приближенно такое же, как в разомкнутой двухпровод­ной линии той же длины. Некоторое различие имеется главным образом вблизи свободных концов вибратора. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что плоскость нулевого потенциала проходит точ­но посредине между плечами, совпадая с плоскостью геометрической симметрии вибратора. Эта важная особенность изучаемых антенн яв­ляется следствием симметрии распределения тока.

2. Входной импеданс Z_A – это отношение комплексных ампли-туд напряжения U_A и тока I_A на зажимах вибратора Z_A = U_A /I_A = = R_A + jX_A. Использование входного импеданса позволяет рассматривать вибратор как линейный двухполюсник, замыкающий ли­нию передачи. Вообще говоря, импеданс вибратора имеет активную и реактивную составляющие. При отсутствии потерь в вибраторе актив­ная составляющая импеданса представляет собой сопротивление излу­чения антенны.

Входной импеданс существенно зависит от длины вибратора, что может объясняться зависимостью его излучательных свойств от частоты (длины волны). Влияние толщины проводников сравнительно меньше, однако это имеет важ­ное значение для широкополосного вибратора.

3. В настоящей работе входной импеданс находится из измере­ний и расчетным путем. Применяемые методы расчета (метод эквива­лентной длинной линии) и измерения (метод Татаринова), несмотря на некоторую неточность, хорошо зарекомендовали себя на практике. Так как в антенной технике чаще всего используются полуволновые вибраторы, пределы изменения длины исследуемого вибратора неве­лики.

4. Для питания симметричных вибраторов требуется двухпроводная (балансная) фидерная линия. Генераторы высокой частоты обычно имеют несимметричный (небалансный) коаксиальный выход. Непосредственное присоединение небалансного коаксиального кабеля к симметричному вибратору невозможно, поскольку такое соединение нарушает электрическую сим­метрию плеч вибратора (относительно земли) и помимо этого приводит к возникновению так называемого антенного эффекта фидера. Для исключения подобных недопустимых явлений между кабелем и вибратором включается пассив­ный четырехполюсник, называемый симметрирующим устройством.

Широкое распространение в антенной и радиоизме­рительной технике получили симметрирующие устройства на основе разветвления коаксиальной линии. К ним относятся запирающий четвертьволновый ста­кан, симметрирующее U-колено, симметрирующая щель и симметрирующая приставка. В лабораторной измерительной установке применяется симметрирующая приставка. Достоинством подобного симметрирующего устройства яв­ляется отсутствие трансформации сопротивления при симметрировании.

П риставка (рис. 2) состоит из короткозамкнутого отрезка двухпро­водной линии, образованной трубка­ми 1, 2 и подвижным короткозамыкателем 3. Внутри трубки 1 проходит ко­аксиальный кабель, оплетка которого соединена внутри с этой трубкой, а внутренний проводник (жила) – с труб­кой 2. Вибратор присоединяется к клеммам 4, т.е. фактически к концам трубок.