WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

8. И № ЗМЕРЕНИЯ И РАСЧЕТЫ В ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Определить значение коэффициента усиления рупорных антенн согласно методике, изложенной в данном пособии. Для этого:

1. Для волноводного излучателя с помощью измерительной линии измерить КБВ фидерного тракта по мощности и значение сигнала в пучности Umaxстоячей волны.

2. Настроить приемник на частоту модуляции F генератора и определить напряжение на выходе.

u3. Вместо волноводной антенны поставить рупорный излучатель и при постоянном расстоянии R, таком же как в пп. 1, 2, плавным поворотом приемной антенны добиться максимального уровня сигнала на выходе приемника. При uэтом направления максимумов ДН приемо-передающих антенн совпадают.

Измерить КБВ и величину сигнала в пучности.

Umax4. По результатам измерений (пп. 1 – 3) с помощью (42) определить коэффициент усиления рупорных антенн.

5. Полученные значения K сравнить с результатами расчетов, проведенных при выполнении домашнего задания (пп. 6.2 и 6.4). Сделать выводы.

9. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Эскиз исследуемых антенн.

2. Общая схема установки, основные параметры отдельных блоков и принципы их работы.

3. Результаты расчета параметров антенны - согласно домашнему заданию.

4. Результаты экспериментальных исследований и сравнение их с расчетными.

5. Выводы из сравнительного анализа полученных результатов.

10. К ОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Приближенные граничные условия Кирхгофа.

2. Классификация зон дифракции: тени, Френеля, Фраунгофера (дальней зоны ).

3. Определите границы приближений и прокомментируйте их примером, например, рупорной антенной.

4. Что такое угловой и пространственный спектр поля объекта 5. Вид импульсной и частотной характеристик для различных приближений.

Как проявляются свойства среды при распространении пространственных сигналов 6. Определение параметров антенн: ДН, КНД, КИП,, УБЛ.

7. Запишите и прокомментируйте виды полей в дальней зоне антенн с плоским раскрывом и следующими функциями возбуждения xE,( y) E ; E(x, y) == E00 cos( x D).

8. Ориентация ДН, ее ширина и уровень бокового излучения (УБЛ) для антенн п. 7.

9. Типы рупорных антенн и их использование.

10. Распределение поля (амплитуды и фазы) в раскрыве рупорных и волноводных антенн.

11. Вид максимальных фазовых искажений в раскрыве рупорных антенн и их влияние на ДН.

12. Вид поля в дальней зоне рупорных антенн.

13. Что такое оптимальный рупор 14. Вид ДН рупорных антенн и ее зависимость от максимальных фазовых искажений поля по раскрыву.

15. Амплитудные и фазовые диаграммы направленности антенн.

16. Ширина ДН и ее зависимость от размеров антенны.

17. Способы фазовой коррекции поля в раскрыве рупорных антенн.

18. Способы измерения амплитудных и фазовых диаграмм направленности.

19. Значение КИП рупорной антенны по полю в раскрыве.

20. Метод измерения частоты, используемый в генераторе сигналов.

21. Структурная схема проведения эксперимента и ее анализ.

22. Амплитудная характеристика детектора в схеме и методика ее измерения.

23. Способы сканирования ДН антенн.

24. Назначение и принцип работы элементов СВЧ диапазона : согласованных нагрузок, аттенюаторов, фазовращателей, детекторных секций, направленных ответвителей, одинарных и двойных Т-разветвлений, согласующих элементов, ферритовых вентилей.

ПРИЛОЖЕНИЕ I Программа расчета на ЭВМ нормированных диаграмм направленности для волноводных ( = aD, D21 = b ) и рупорных антенн СВЧ диапазона, питаемых волной Н10 в Е и Н плоскостях при max с использованием языка "Паскаль" по формулам (21) и (22).

program LR1_W_1;

uses Graph, Crt;

const pi=3.1415926;

var GraphDriver, GraphMode, ErrorCode, Xm, Ym: integer;

i, a, b, di, lambda: real;

{----------Задание функций Fe(teta) и Fh(teta)------------} function Fe (x:real):real;

begin Fe:=sqr(cos(x/2))*abs(sin(pi*b*sin(x))/(pi*b*sin(x))) end;

function Fh (x:real):real;

begin Fh:=sqr(cos(x/2))*abs(cos(pi*a*sin(x))/(1-sqr(2*a*sin(x)))) end;

{----------Процедура инициализации графики-------------} procedure init;

begin GraphDriver:=Detect;

InitGraph (GraphDriver, GraphMode, 'E:\BGI');

ErrorCode:=GraphResult;

if ErrorCode<>grOk then begin writeln ('Error: ', GraphErrorMsg(ErrorCode));

readln;

end;

end;

{-----------Процедура построения координатной сетки------------} procedure XYplot;

begin Line (GetMaxX div 2, 0, Xm div 2, Ym);

Line (0, Round(0.9*Ym), Xm, Round(0.9*Ym));

OutTextXY (Xm div 2+8, Round(Ym*0.45), '0.5');

OutTextXY (Xm div 2+8, Round(Ym*0.26), '0.7');

OutTextXY (Xm-35, Round(0.9*Ym)-10, 'Teta');

OutTextXY (0, Round(0.9*Ym)+5, '-pi');

OutTextXY (Xm div 2 +5, Round(0.9*Ym)+5, '0');

OutTextXY (Xm-15, Round(0.9*Ym)+5, 'pi');

end;

BEGIN Writeln('ДН волноводной или рупорной антенны при малых квадратичных фазовых искажениях');

WriteLn('Введите размеры антенны и длину волны в одних единицах:');

Write('a=D1='); ReadLn(a);

Write('b=D2='); ReadLn(b);

Write('lambda='); ReadLn(lambda);

a:=a/lambda; b:=b/lambda; {электрические размеры антенны } {-------------------------------------------} init;

Xm:=GetMaxX;

Ym:=GetMaxY;

SetColor (White);

XYplot;

OutTextXY (Xm div 2+10, 5, 'Fe(Teta)'); i:=-1; di:=0.005;



While i<=1 do begin Line(Round(Xm*(1+i)/2), Round(Ym*0.9*(1-Fe(pi*i))), Round(Xm*(1+i+di)/2), Round(Ym*0.9*(1-Fe(pi*(i+di)))));

i:=i+di;

end;

OutTextXY (10, Ym-15, 'Press any key');

ReadLn;

{-------------------------------------------} init;

XYplot;

OutTextXY (Xm div 2+10, 5, 'Fh(Teta)');

i:=-1;

di:=0.005;

While i<=1 do begin Line(Round(Xm*(1+i)/2), Round(Ym*0.9*(1-Fh(pi*i))), Round(Xm*(1+i+di)/2), Round(Ym*0.9*(1-Fh(pi*(i+di)))));

i:=i+di end;

ReadLn;

CloseGraph end.

ПРИЛОЖЕНИЕ II Программа расчета на ЭВМ диаграмм направленности антенн с синфазным равноамплитудным по раскрыву полем в Е и Н плоскостях совпадает с программой приложения I за исключением функции Fh (строки 10-12):

function Fh (x:real):real;

begin Fh:=sqr(cos(x/2))*abs(sin(pi*D1*sin(x))/(pi*D1*sin(x))) end;

ПРИЛОЖЕНИЕ III Программа расчета на ЭВМ с использованием языка "Паскаль" нормированных диаграмм направленности в Е и Н плоскостях пирамидального рупора при произвольных значениях квадратичных фазовых набегов поля на краях, с использованием формул (28) и (32). Для функций C(v) и S(v) использованы приближенные формулы (29) при v > 0, а также учтена нечетность этих функций: C(- v) = -C(v), S(- v) = -S(v).

program LR1_R_2;

uses Graph, Crt;

const pi=3.1415926;

var GraphDriver, GraphMode, ErrorCode, Xm, Ym: integer;

i, D1, D2, R1, R2, di, lambda, y, Max, v1, v2, v3, v4, v5, v6, y1: real;

Q: text;

{------------Задание функций h(v) и g(v)-----------------} function h(x:real):real;

begin h:=(1+0.926*x)/(2+1.792*x+3.104*x*x) end;

function g(x:real):real;

begin g:=1/(2+4.141*x+3.492*x*x+6.67*x*x*x) end;

{---Задание функций C(v) и S(v) приближенными формулами---} function C(x:real):real;

begin if x>=0 then C:=0.5+h(x)*sin(pi*x*x/2)-g(x)*cos(pi*x*x/2) else C:=-(0.5+h(-x)*sin(pi*x*x/2)-g(-х)*cos(pi*x*x/2)) end;

function S(x:real):real;

begin if x>=0 then S:=0.5-h(x)*cos(pi*x*x/2)-g(x)*sin(pi*x*x/2) else S:=-(0.5-h(-x)*cos(pi*x*x/2)-g(-x)*sin(pi*x*x/2)) end;

{----------Процедура инициализации графики-------------} procedure init;

begin GraphDriver:=Detect;

InitGraph (GraphDriver, GraphMode, 'E:\BGI');

ErrorCode:=GraphResult;

if ErrorCode<>grOk then begin writeln ('Error: ', GraphErrorMsg(ErrorCode));

readln;

end;

end;

{-----------Процедура построения координатной сетки------------} procedure XYplot;

begin Line (GetMaxX div 2, 0, Xm div 2, Ym);

Line (0, Round(0.9*Ym), Xm, Round(0.9*Ym));

OutTextXY (Xm div 2+8, Round(Ym*0.45), '0.5');

OutTextXY (Xm div 2+8, Round(Ym*0.26), '0.7');

OutTextXY (Xm-35, Round(0.9*Ym)-10, 'Teta');

OutTextXY (0, Round(0.9*Ym)+5, '-pi');

OutTextXY (Xm div 2 +5, Round(0.9*Ym)+5, '0');

OutTextXY (Xm-15, Round(0.9*Ym)+5, 'pi');

end;

BEGIN Assign(Q, 'e:\FileOfQ.txt');

Rewrite(Q);

Writeln('ДН волноводной или рупорной антенны при любых квадратичных фазовых искажениях');

WriteLn('Введите размеры антенны и длину волны в одних единицах:');

Write('D1='); ReadLn(D1);

Write('D2='); ReadLn(D2);

Write('R1='); Readln(R1);

Write('R2='); Readln(R2);

Write('lambda='); ReadLn(lambda);

D1:=D1/lambda; {электрические размеры антенны } D2:=D2/lambda;

R1:=R1/lambda;

R2:=R2/lambda;

{==============Построение зависимости Fe(Teta)=============} i:=-1;

di:=0.005;

Max:=0;

while i<=1 do begin v1:=sqrt(2/R2)*(-D2/2-R2*sin(pi*i));

v2:=sqrt(2/R2)*(D2/2-R2*sin(pi*i));

y:=sqr(cos(pi*i/2))*sqrt(sqr(C(v2)-C(v1))+sqr(S(v2)-S(v1)));

Write(Q, y);

if y>Max then Max:=y;

i:=i+di;

end;

{-------------------------------------------} init;

Xm:=GetMaxX; Ym:=GetMaxY;

SetColor (White);

XYplot;

OutTextXY (Xm div 2+10, 5, 'Fe(Teta)');

i:=-1;

Reset(Q);

Read(Q, y1);

While i<=1 do begin Read(Q, y);

Line(Round(Xm*(1+i)/2), Round(Ym*0.9*(1-y1/Max)), Round(Xm*(1+i+di)/2), Round(Ym*0.9*(1-y/Max))); y1:=y;

i:=i+di;

end;

OutTextXY (10, Ym-15, 'Press any key');

ReadLn;

{===============Построение зависимости Fh(Teta)==============} Rewrite(Q); i:=-1; di:=0.005; Max:=0;

while i<=1 do begin v3:=sqrt(2/R1)*(D1/2+R1/2*(1/D1-2*sin(pi*i)));

v4:=sqrt(2/R1)*(-D1/2+R1/2*(1/D1-2*sin(pi*i)));

v5:=sqrt(2/R1)*(D1/2-R1/2*(1/D1+2*sin(pi*i)));

v6:=sqrt(2/R1)*(-D1/2-R1/2*(1/D1+2*sin(pi*i)));

v1:=cos(pi*R1/4*sqr(1/D1-2*sin(pi*i)))*(C(v3)C(v4))+cos(pi*R1/4*sqr(1/D1+2*sin(pi*i)))*(C(v5)C(v6))+sin(pi*R1/4*sqr(1/D1-2*sin(pi*i)))*(S(v3)S(v4))+sin(pi*R1/4*sqr(1/D1+2*sin(pi*i)))*(S(v5)-S(v6));

v2:=-sin(pi*R1/4*sqr(1/D1-2*sin(pi*i)))*(C(v3)-C(v4))sin(pi*R1/4*sqr(1/D1+2*sin(pi*i)))*(C(v5)-C(v6))+cos(pi*R1/4*sqr(1/D12*sin(pi*i)))*(S(v3)-S(v4))+cos(pi*R1/4*sqr(1/D1+2*sin(pi*i)))*(S(v5)-(v6));

y:=sqr(cos(pi*i/2))*sqrt(sqr(v1)+sqr(v2));

write(Q, y);

if y>Max then Max:=y;

i:=i+di;

end;

{-------------------------------------------------} init;

Xm:=GetMaxX;

Ym:=GetMaxY;

SetColor (White);

XYplot;

OutTextXY (Xm div 2+10, 5, 'Fh(Teta)');

i:=-1;

Reset(Q);





Read(Q, y1);

While i<=1 do begin Read(Q, y);

Line(Round(Xm*(1+i)/2), Round(Ym*0.9*(1-y1/Max)), Round(Xm*(1+i+di)/2), Round(Ym*0.9*(1-y/Max))); y1:=y;

i:=i+di;

end;

OutTextXY (10, Ym-15, 'Press any key');

ReadLn;

CloseGraph end.

ПРИЛОЖЕНИЕ IV Для проведения вычислений при выполнении лабораторных работ может оказаться полезным математический пакет MathCAD. Ниже рассмотрены основные приемы работы с пакетом и приведен ряд примеров по вычислению параметров исследуемых в работе антенн. Для подробного знакомства с пакетом MathCAD см., например, [12].

Основные приемы работы с системой MathCAD В простейших случаях работа с системой MathCAD сводится к подготовке в окне редактирования задания на вычисления и к установке форматов для их результатов. Общение пользователя с системой происходит на некотором промежуточном математически ориентированном языке визуального программирования. Многие математические записи в этом языке вводятся просто заполнением шаблонов соответствующих операторов и функций. Этот язык настолько приближен к обычному математическому языку описания вычислительных задач, что практически не требует их программирования. Нужно лишь точно описать алгоритм решения задачи на привычном языке математики.

Программа при этом генерируется автоматически.

Для того чтобы воспользоваться готовыми файлами документов MathCAD, приведенными ниже в виде примеров, нужно выбрать команду в меню Open и указать имя документа (документы MathCAD имеют расширение *.mcd).

File Для создания нового документа используется команда, закрытие документа New осуществляется операцией, выход из системы –.

Close Exit Для присвоения значения переменной или задания функции в системе используется оператор присваивания " ", для ввода которого нужно нажать " ".

:= :

Например, чтобы задать функцию F ( ) = cos2 ( 2), нужно набрать " ". Многие математические функции являются F( ):=cos( /2)стандартными функциями системы MathCAD (синус, косинус, логарифм, функции Бесселя и другие). Такие функции могутбыть введены путем заполнения полей шаблона. Например, для вычисления определенного интеграла нужно вывести панель операторов математического анализа (если она еще не выведена ) – ее пиктограмма имеет знаки интеграла и производной. Теперь нужно щелкнуть мышкой по пиктограмме с изображением знака определенного интеграла или нажать Shift+. Появится шаблон определенного интеграла, в котором необходимо заполнить четыре поля (см. рисунок). После этого нажимаем " " и = ответ готов! 5 x x.sin x dxe.sin x dxe d dx = 0.3 2 Разумеется, можно самим задавать сложные функциональные зависимости, z tнапример (z):F = sin 2 dt. При этом есть возможность задавать функционалы, то есть функции, аргументами которых являются другие функции. Например, определение функции ba + sin() t (,S a, b):= sin dt эквивалентно следующему z t(,V a, b): a += b sin( ) (z):F = sin 2 dt (,S a, b):= F(V(,a, b)).

Обратите внимание, что в качестве переменных мы указываем и значения параметров а, b.

В системе MathCAD мнимая единица вводится нажатием кнопки " " на i панели вычислений, при этом на экране отображается " ".

li Большинство вычислений в системе реализовано с помощью численных методов, принципиально имеющих погрешность вычислений. Для всех методов максимально допустимая погрешность задается с помощью специальной системной переменной ; по умолчанию TOL=10-3, но Вы можете изменить TOL значение точности обычным присваиванием: " ". Отметим, что обычно TOL:=10-погрешность конкретного расчета оказывается заметно меньше текущего значения.

TOL Для того чтобы задать вектор или матрицу, следует вывести панель матриц и выбрать соответствующую пиктограмму либо нажать "Ctrl+M". Для определения минимального и максимального значения в матрице используются операторы и. Например, " " дает минимальное значение в min max min(M)= матрице M. Помните, что нумерация элементов векторов и матриц начинается с 0.

Для построения графиков в системе MathCAD также используются шаблоны.

Их перечень содержится в подменю Graph. Так, для построения двумерного графика в декартовой системе координат нужно выбрать (клавиша @), X-Y Plot для создания шаблона графика в полярной системе координат – Polar Plot ( ). Графики любого вида, как и любые другие объекты документа, можно Ctrl+перетаскивать курсором мыши, растягивать по вертикали, диагонали и горизонтали, цепляясь курсором мыши за маркеры по периметру объекта.

Есть два способа построения графиков в декартовой системе координат.

Наиболее простой состоит в заполнении двух полей – имени переменной х по оси Х и имени заранее заданной функции f(x) по оси Y. Вместо имени функции можно записать явное выражение для этой функции. Для второго способа надо вначале задать ранжированную переменную, например х, указав диапазон изменения ее значений и шаг. Шаг h задается путем задания начального значения х0, а затем, через запятую – значения х0+h. Например, оператор х:=1,1.2.. задает переменную х, пробегающую значения от 1 до 100 с шагом 0,2. В средние шаблоны графика нужно поместить имена переменной (х) и функции (f(х)).

Крайние шаблоны служат для указания предельных значений аргумента; если их не заполнять, масштабы будут установлены автоматически. Но если в построенном графике что-либо не удовлетворяет пользователя, всегда можно изменить формат графика, исполнив команду Format.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.