Расчетная часть. Моделирование эксперимента на эвм

 

В описании работы приведены таблицы (а в электронном варианте имеется исходный файл) геометрии для моделирования экспериментальной установки (рис. 34) с помощью пакета MMANA. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

 

· 1. Изменяя координаты проводников в соответствии с геометрией макета (например, длину, диаметр проводников или разворачивая концы плеч вибратора на заданный угол) отредактировать описание измерительной линии и вибратора в соответствии с исследуемым вариантом макета 1/ 3/ 4.

· Рассчитать диаграммы направленности антенн в вертикальной и горизонтальной плоскостях

· Построить графики частотных зависимостей входного сопротивления Z_вх, коэффициента стоячей волны (КСВ), коэффициента усиления (Gain), отношения излучений вперёд/назад (F/B) диаграммы направленности.

· Рассчитывать и промоделировать согласующее устройство на реактивном шлейфе (СУ).

·

Экспериментальная часть

На лабораторном макете выполнить измерения коэффициента стоячих волн (К_ст), постоянной распространения в линии передачи (β), волнового сопротивления (Z_в), активной составляющей входного сопротивления (R_вх), реактивной составляющей (Х_вх), полного сопротивления (Z_вх) на разных частотах, для V – образного вибратора в зависимости от угла при его вершине.

Пример выполнения задания

Моделирование на ЭВМ

Рассматривается V-образный полуволновый вибратор с раскрывом 180,140,110 и 90 градусов.

 

Угол между вибраторами 90⁰

Задание координат

Вид линии с распределением токов

Вычисления

 

Угол между вибраторами 110⁰

 

 

Угол между вибраторами 140⁰

 

 

 

 

 

Угол между вибраторами 180⁰

 

 

 

Моделирование симметричного вибратора с возбуждением по двухконтурной схеме согласования (¡- согласование)

 

В процессе эксперимента проследить изменения в характеристике согласования при: 1) изменении величины емкости в согласующем контуре с шагом не более 0,5пф, 2) внести расстройку вибратора путем изменения длин его плеч.

 

 

Характеристика согласования вибратора с возбуждением по двухконтурной схеме

 

Полученные результаты занести в отчет и дать объяснения.

Экспериментальная часть

 

Измерение входного сопротивления и согласования полуволнового вибратора

 

1) Заданная средняя частота f₀=275Мгц

2) Полоса частот ± 50МГц

 

3) Определяем размеры вибратора и выставляем их на лабораторном стенде.

4) Выполняем измерения согласования и входного сопротивления на средней и крайних частотах заданной полосы в соответствии с описанием работы, (см. разделы: измерение входного сопротивления и согласование линии с нагрузкой).

К_ст=4.84

β=0.06283

R_вх=155.003Ом

Х_вх=14.176Ом

|Z_вх|=32.033Ом

 

f=220Мгц

К_ст=11

β=0.000424

R_вх=155Ом

Х_вх=0,238Ом

|Z_вх|=14,091Ом

 

f=325Мгц

К_ст=1,23

β=0.0698

R_вх=155,002Ом

Х_вх=2,834Ом

|Z_вх|=126,019Ом

Идеально согласованной считается антенна, у которой К_ст =1, после проведения эксперименте наиболее близкими к этому значению оказались данные полученные на частоте f=325Мгц. На остальных частотах это значение значительно выше.

Выводы

В выводах необходимо провести сравнение полученных экспериментальных результатов на лабораторной установке и аналогичных результатов моделирования эксперимента.

Оформление отчета

Отчет должен содержать: результаты моделирования на ЭВМ, описание экспериментальной установки и результаты экспериментальных измерений согласно заданию на выполнение работы. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Как можно реализовать емкостное и индуктивное реактивные сопротивления на замкнутом и разомкнутом отрезках линии передачи?

2. При каких условиях вибратора является близким его входному сопротивлению?

3. Объяснить зависимость входного сопротивления вибратора от частоты.

4. Какие вибраторы являются резонансными?

5. В каких точках вы можете крепить вибратор и почему?

6. В каких случаях используют симметрирующие устройства.

7. Как изменяются характеристики V-образного вибратора (его диаграмма направленности, входное сопротивление) от изменения угла при вершине.

8. Как изменяется входное сопротивление вибратора при смещении точки питания?

9. Объяснить параметры входного сопротивления и диаграммы направленности петлевого вибратора.

10. Как изменяется входное сопротивление симметричного вибратора параллельно расположенного металлической плоскости при уменьшении расстояния до нее.

11. Как изменяется взаимное сопротивление двух противофазных симметричных вибраторов параллельно расположенных друг другу при уменьшении расстояния между ними.

12. Объяснить зависимость входного сопротивления вибратора с шунтовым питанием от положения точек подключения к нему подводящей линии.

13. В каких точках подводящей линии может быть подключен реактивный шлейф для обеспечения согласования вибратора на рабочей частоте.

14. В каких точках подводящей линии и какой длины следует подключить согласующий реактивный шлейф для обеспечения максимальной полосы согласования вибратора.

15. Для каких вибраторов вводят понятие добротности.

16. Какие конструктивные параметры влияют на широкополосные свойства вибратора.

Литература

1. Марков Г.Т. Сазонов Д. М. Антенны. «Энергия» Москва, 1975г.

2. Драбкин А.Л. Зузенко В.Л. Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. Москва «Советское радио» 1974г.

3. Гончаренко И.Н. Компьютерное моделирование антенн (Все о программе MMANA. Москва Журнал «Радио» 2002г.

4. Чони Ю.И. Программа FileMaa. Подготовка файла геометрии для пакета MMANA. Учебное пособие Казань, 2004г.