Определение коэффициента направленного действия рупорной антенны

Отчёт по лабораторной работе

«Определение коэффициента направленного

действия рупорной антенны»

студентов 438 группы

ННГУ им. Н. И. Лобачевского

Лебедянцева А.С. Булыгина Л.П.

24 апреля 2022 год

1 Цель работы: экспериментальное определение КНД пирамидальной рупорной антенны с помощью так называемого зеркального метода (метода Парселла).

2 Приборы и материалы: генератор СВЧ диапазона (длина излучаемой волны λ ≈ 3 см), измерительная линия (обеспечивает измерение КСВ в диапазоне частот 8,1-12,8 ГГц (длин волн 3,7-2,34 см)), волноводный тракт (сечение волновода 10,2x22.9 мм2), пирамидальная рупорная антенна, квадратичный детектор, поглощающий щит, отражающий щит.

3 Краткие теоретические сведения:

Диаграмма направленности (ДН) по амплитуде – распределение амплитуды поля излучения в пространстве. ДН по мощности – распределение мощности излучения в единицу телесного угла в пространстве.

ДН антенны, характерный размер l излучающей апертуры которой порядка или больше длины излучаемой волны λ, окончательно формируется в зоне Фраунгофера, определяемой соотношением:

[pic 1]

где R – расстояние от апертуры до точки фронта волны. Здесь также нужно упомянуть два дополнительных неравенства, которые в совокупности с условием зоны Фраунгофера, представляют собой условие дальней зоны:

[pic 2]

[pic 3]

где n – число излучателей. В дальней зоне волна представляет собой сферическую локально плоскую волну.

Коэффициент направленного действия (КНД) – отношение мощности, излучаемой в единицу телесного угла в направлении максимума диаграммы направленности, к средней мощности. КНД однозначно определяется коэффициентом Г (1):

[pic 4]

где X – расстояние между антенной и отражающей плоскостью.

С учётом отражения от конца проводящего тракта квадрат поля на оси волновода для некоторого фиксированного положения рупора запишется в виде (2):

[pic 5]

где x – координата, отсчитываемая от конца волноводного тракта, h – постоянная распространения волны в волноводе, Гk – коэффициент отражения от конца тракта, Г – коэффициент отражения, обусловленный отражающим щитом, ∆X – величина смещения антенны.

4 Практическая часть:

4.1 Помещая перед раскрывом рупора щит с поглощающим покрытием и убирая тем самым отраженное от металлического щита поле (Г=0), была снята зависимость |E|2(x) на оси волновода:

[pic 6]

Из полученного графика определяем длину волны в волноводе: λв = 42 мм, и, зная её, определяем длину волны в свободном пространстве: λ = 31 мм.