Двухдиапазонная антенна, работающая на частотах 264 МГц и 396 МГц. Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Двухдиапазонная антенна, работающая на частотах 264 МГц и 396 МГц
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Для дуплексной связи на УКВ (сотовая связь,
радиотелефоны и т.д.) часто необходимы антенны с коэффициентом направленного
действия (КНД), равным 8-12 дБ, и с хорошим согласованием в полосе частот
(10-30) % или решетки из таких элементов. Логопериодическая вибраторная антенна
(ЛПВА) в этом случае имеет ряд преимуществ перед антенной типа волновой канал .
Необходимость двухдиапазонных антенн возникла в
основном для решения современных проблем дуплексной радиосвязи связи при
относительно большом разносе частот приёма и передачи. В настоящее время
получили распространение радиотелефоны у которых одна частота отличается от
другой в полтора раза.
В данном проекте сделана попытка решить такую
задачу - разработать двухдиапазонную антенну работающую на частотах 264 МГц и
396МГц. За основу берется классическая ЛПВА и рассматривается несколько
вариантов конструкций таких антенн.
Необходимо было разработать методику расчета
двухдиапазонной антенны, которая бы обеспечивала все параметры такой антенны.
Эта методика реализована в программе “Mathcad
Professional 7” для ПК типа IBM
PC.
В данном проекте нам необходимо разработать
двухдиапазонную антенну работающую на частотах 264 МГц и396 МГц .
Для дуплексной связи на УКВ (сотовая связь,
радиотелефоны и т.д.) часто необходимы антенны с коэффициентом направленного
действия (КНД), равным 8-12 дБ, и с хорошим согласованием в полосе частот
(10-30) % или решетки из таких элементов
Для обеспечения таких характеристик можно
использовать антенны типа волновой канал (АВК). Но чтобы обеспечить связь в
таком диапазоне нам приходится использовать конструкцию из двух таких антенн. А
это приводит к большим материальным затратам.
Возникла задача разработать двухдиапазонную
антенну отвечающая хорошим характеристикам и обладающая малыми размерами.
Для решения поставленной задачи мы решили взять
логопериодическую вибраторную антенну.
Логопериодические вибраторные антенны (ЛПВА)
известны давно, но не нашли заметного применения в средствах связи, так как еще
раньше широко использовались антенны типа волновой канал, а необходимости в
широкополосных антеннах не было. Кроме того, обычная ЛПВА конструктивно сложнее
АВК и обладает меньшей механической прочностью.
Конструктивные недостатки обычной ЛПВА
устраняются при замене питающей двухпроводной линии её печатным аналогом -
симметричной линией из двух металлических полосок на противоположных сторонах
плоского диэлектрика. В дальнейшем эту линию будем называть полосковой.
Главные требования к диэлектрику, применяемому в
ЛПВА, - высокая механическая прочность и малые джоулевы потери. Может
использоваться стеклотекстолит, прочный материал, но он имеет большие потери и
нестабильную относительную диэлектрическую проницаемость er.
Основное достоинство ЛПВА - практическое
отсутствие ограничений на ширину полосы частот и отсутствие элементов настройки
и симметрирования. Второе достоинство - меньшие габариты по сравнению с АВК при
одинаковой направленности.
Учитывая основное достоинство ЛПВА, можно
использовать такую антенну для дуплексной связи. Но учитывая техническое
задание, использование обычной ЛПВА не рационально, так как разнос частот
получается большой, вследствие этого часть вибраторов получаются не
задействованы.
Вследствие этого в данном дипломном проекте были
рассмотрены как поведет себя ЛПВА если уберем из конструкции антенны
незадействованные вибраторы и рассмотрим конструкцию с перекрещенными
вибраторами, у которой вертикальные вибраторы будут работать на одной частоте,
а горизонтальные на второй частоте.
Такое рассмотрение даст нам уменьшение
геометрических размеров антенны.
Так как мы рассматриваем логопериодическую
вибраторную антенну, то соответственно расчет производится для такой антенны.
2.РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК
ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ
.1 ОПИСАНИЕ ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВИБРАТОРНОЙ
АНТЕННЫ
Логопериодические антенны (ЛПВА) относятся к
классу широкополосных антенн и предназначены для работы в широком диапазоне
частот (системы радиоразведки и радиотехнической разведки широкополосные системы
связи, телевизионный прием и т.д.). Известно, что для получения широкой полосы
рабочих частот электрические размеры активной части антенны должны быть
постоянными во всей рабочей полосе и должна наблюдаться отсечка тока за
пределами активной зоны. Следствием указанного свойства является постоянство
входного сопротивления антенны в рабочей полосе частот. Примером такой
конструкции является биконическая антенна. Однако такая антенна обладает слабо
выраженными направленными свойствами и поэтому не находит широкого
практического применения
Принципиально широкополосными (и даже
частотно-независимые) являются логопериодические антенны. Подобные антенны
конструируются на основе принципа электродинамического подобия и представляют
собой набор щелевых или вибраторных излучателей увеличивающихся размеров.
Логопериодические антенны выполняют в виде плоских и объемных конструкций.
Каждый излучатель такой антенны интенсивно
возбуждается в определенной полосе частот, близкой к его резонансной частоте.
Если размеры излучателя выбраны так, что в этой полосе частот его ДН и входное
сопротивление мало изменяются, а периодичность изменения размеров излучателя
такова, что рабочие полосы соседних вибраторов незначительно перекрываются, то
такая антенна будет сохранять свои свойства в весьма широкой полосе частот.
Геометрия ЛПВА (а). Эквивалентная схема(в)
Достаточно широкий класс
логопериодических антенн может быть представлен рис.2.1. а, на котором
изображена система параллельных подобных друг другу вибраторов, расположенных в
одной плоскости. Торцы вибраторов лежат на сторонах угла, вершина которого
называется вершиной логопериодической антенны; размеры вибраторов определяются
законом геометрической прогрессии с коэффициентом t. Клеммы вибраторов
объединены распределительным фидером, представляющим собой в общем случае набор
каскадно включенных четырехполюсников, частотные характеристики которых
электрически подобны. Антенна возбуждается со стороны самого короткого
вибратора и обычно имеет максимум излучения, ориентированный в сторону вершины.
При неограниченном числе вибраторов в системе, изображенной на рис. 2.1, она
обладает следующим свойством: изменение масштаба в t раз переводит систему саму в
себя. По этой причине такая структура является частотно-независимой при
изменении частоты с дискретом t.
Геометрия ЛПВА полностью
определяется следующими параметрами: коэффициентом подобия t, углом при вершине 2а,
числом вибраторов N, относительным радиусом вибраторов
аn/hn . Обозначив
длину плеча и радиус первого, самого короткого вибратора соответственно h1 и а1,
получим для n -го
вибратора hn = h1/tn-1, аn = а1/tn-1 где t<1, n = 1, 2,
..., N.
Рабочий диапазон ЛПВА определяется
отношением длин крайних вибраторов hN / h1; для
устойчивой работы в диапазоне параметр t
должен быть достаточно близок к единице, что определяет необходимое число
вибраторов в антенне.
.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ НА
ВИБРАТОРАХ
Задача расчета ЛПВА состоит в
отыскании токов на вибраторах, входного импеданса и (ДН) при подключении
генератора к клеммам первого вибратора, т. е. к входным клеммам антенны. В
дальнейшем будем предполагать, что распределительный фидер электромагнитно не
связан с вибраторами и не участвует в излучении антенны. Это допущение
позволяет при описании распределительного фидера пользоваться методами теорий
цепей, а для системы вибраторов применять хорошо развитые в настоящее время
методы электродинамического анализа параллельных проводников. В последнем
случае будут использоваться все приближения, характерные для тонких вибраторов
. /3/.
Таким образом, ЛПВА может быть
представлена в виде параллельного соединения двух многополюсников, один из
которых описывает систему вибраторов, другой - распределительный фидер антенны
(рис. 2.1, б). Обозначив матрицы проводимости этих многополюсников
соответственно [Yа] и [Yф] и имея в
виду, что при параллельном включении матрицы проводимостей складываются,
получим матричное уравнение относительно вектора напряжений на клеммах
вибраторов Va:
Здесь I > -
вектор-столбец токов, втекающих на клеммы суммарного многополюсника. В данном
случае этот вектор имеет единственную отличную от нуля компоненту:
что соответствует источнику тока
единичной амплитуды, подключенному клеммам первого вибратора.
Учитывая, что напряжения Vа и токи,
втекающие на клеммы вибраторов Iа >, связаны между собой с
помощью матрицы взаимных импедансов системы вибраторов [Zа] следующим
образом:
получим из (1) и (2) матричное
уравнение относительно токов Iа > :
Как следует из теории цепей,
элементы матрицы определяются
путем короткого замыкания всех клемм распределительного фидера, кроме m - й клеммы,
к которой подключается источник напряжения. В силу этого в данной матрице
отличны от нуля лишь элементы и , т. е. диагональные и соседние с
диагональными элементы. Таким образом, матрица [Yф] без труда
выражается через Y - параметры четырехполюсников,
образующих распределительный фидер.
Наиболее распространенной является
так называемая переменно-фазная ЛПВА [3], в которой соединительные
четырехполюсники представляют собой отрезки двухпроводной линии с
дополнительной инверсией фазы, что условно изображено на рис. 2 в виде
перекрещенных проводников. В этом случае получим :
Переменнофазная ЛПВА в свободном
пространстве (а) .Переменнофазная ЛПВА над экраном (в)
где ln -
расстояние между n - м и n + l вибратором;
W - волновое
сопротивление распределительной линии; - волновое число; i -мнимая
единица.
Здесь в выражении для учтено, что
к наибольшему вибратору с номером N подключен
отрезок короткозамкнутой линии с длиной, равной половине плеча этого вибратора.
Численный анализ ЛПВА с
использованием системы уравнений (3) был впервые проделан Кэррелом в 1961 г..
При этом основное принятое автором допущение состояло в том, что матрица [Zа]
вычислялась по методу наведенных ЭДС с учетом единственной синусоидальной
гармоники тока на каждом вибраторе. В этом предположении клеммные токи I n (компоненты
вектора Iа > ),
полученные в результате решения (3), позволяют определить ДН антенны:
Входной импеданс ЛПВА численно равен
напряжению на клеммах первого вибратора, поскольку входной ток по предположению
равен единице:
В ряде последующих работ ЛПВА
исследовалась более строго с помощью аппарата интегральных уравнений. Ниже мы
приведем простой вывод необходимых соотношений для расчета ЛПВА, основываясь на
интегральном уравнении Халлена. Метод интегрального уравнения Халлена
удовлетворительно описывает систему тонких симметричных параллельных вибраторов
при использовании трех независимых гармоник на каждом вибраторе [5-6].
Трехчленное представление тока справедливо для вибраторов, длина которых не
превосходит (1,5¸2) l.
Рассмотрим систему из параллельных
вибраторов, возбужденных в центре напряжениями Vn . Ось х
ориентируем вдоль оси вибраторов, подлежащий определению ток на m - м
вибраторе обозначим Im (x) (рис. 1). Плоскость
Х = 0 совпадает с распределительным фидером и клеммами вибраторов, поэтому Im (0)
представляет собой ток на вибраторных клеммах.
Как известно, обращение в нуль
тангенциальной компоненты электрического поля на поверхности n - го
вибратора приводит к следующему выражению для векторного потенциала на этом
вибраторе /1/:
С другой стороны, векторный
потенциал может быть выражен через токи на всех вибраторах и функцию Грина, что
приводит к системе интегральных уравнений:
Здесь rmn -
расстояние между точкой интегрирования на оси m - го
вибратора и точкой наблюдения на поверхности n - го
вибратора. В соответствии с рис. 1, а
Неизвестные константы Cn
определяются непосредственно из (7), если положить в этом равенстве х = 0 :
Для ЛПВА напряжения на клеммах
вибраторов Vn, стоящие в
правой части уравнения (8), неизвестны; их следует выразить через значения
клеммных токов Im (0). С этой целью обратимся к рис.
2.1, б и заметим, что напряжения на вибраторах равны напряжениям на клеммах
распределительного фидера. Введя для распределительного фидера матрицу [Zф], получим
Здесь - токи, втекающие на клеммы
распределительного фидера, которые просто связаны с токами, втекающими на
клеммы вибраторов Im (0):
С учетом (9) и (10), преобразуем (8)
к виду:
Для нахождения тока Im (x), текущего
по m - му вибратору, представим его в одномодовом приближении в виде /3/:
где - неизвестная комплексная амплитуда
тока.
Подставляя (12) в (11), получаем
окончательно систему из N линейных уравнений, решение которой
определяет искомые коэффициенты :
а элементы матрицы даются выражением
и содержат интеграл, который
определяется численно.
Входной импеданс в данном случае
удобно выразить через Z -параметры распределительного
фидера, исходя из (9), (10), (12):
Тогда ДН антенны представляется
суммой по составляющим ее вибраторам:
КНД антенны удобно вычислять, не
прибегая к интегрированию диаграммы. Выразив КНД через поле в дальней зоне Е(q,j) и излучаемую мощность :
учтем, что при отсутствии в антенне
омических потерь излучаемая мощность определяется действительной частью
входного импеданса: . Тогда при
используемой здесь нормировке диаграммы получим:
Если в антенне присутствуют
омические потери (например, распределительный фидер оканчивается согласованной
нагрузкой), то выражение (17) принимает смысл коэффициента, усиления.
Для строгого расчета ЛПВА может быть
использовано также интегральное уравнение Поклингтона. Численное исследование
задач о возбуждении тонких проводников показывает, что в отличие от уравнения
Халлена, допускающего решение методом согласования в точках, ypавнение
Поклингтона удовлетворительно решается путем сведения его к системе уравнений
методом Галеркина. Эта процедура известна также под названием обобщенного
метода наведенных ЭДС и соответствует выполнению граничного условия для
электрического поля на проводнике в среднеквадратичном смысле. При этом
эффективность вычислений в значительной мере определяется рациональным выбором
базисных функций (гармоник), по которым разлагается ток на проводниках. Например,
кусочно-синусоидальный базис обеспечивает удобную процедуру вычисления
элементов o6oбщенной
матрицы взаимных импедансов.
Специфика расчета ЛПВА состоит в
том, что при работе в полосе частот в антенне могут присутствовать вибраторы
большой электрической длины. В принципе, строгие методы расчета проволочных
антенн (см., например, /2/) позволяют анализировать системы, состоящие из
вибраторов любой длины. При этом точность нахождения распределения тока по
вибраторам достигается за счет увеличения числа независимых гармоник, что
приводит к росту порядка системы уравнений и, следовательно, к вычислительным
трудностям.
Как известно, даже для одиночного
тонкого вибратора длиной более чем 0.6 ¸ 0,7l
строгий расчет предсказывает распределение тока, заметно отличающееся от
синусоидального. Тем не менее в ряде случаев при вычислении основных антенных
параметров (таких, как ДН, входной импеданс и КНД) учет только синусоидальной
гармоники на вибраторах может оказаться достаточным. Основанием для выбора
такого приближения может служить то обстоятельство, что в классической ЛПВА
заметный ток присутствует только в вибраторах, длина которых меньше 0,5 .
Рассмотрим в этой связи вопрос о
применимости приближенного метода наведенных ЭДС к анализу ЛПВА. Было отмечено,
что строгий расчет переменно-фазной ЛПВА дает, для КНД значения на 1-2дБ
меньше, чем получено при использовании метода наведенных ЭДС. Однако как было
установлено, расхождение результатов объясняется тем, что ДН вычислялась с
ошибкой, которая приводила к завышенным значениям КНД. При правильном
вычислении КНД различие между строгим и приближенным его значением практически
исчезает. Более детальный анализ показывает, что для широкого класса логопериодических
антенн основные характеристики удовлетворительно описываются приближенным
методом наведенных ЭДС.
3.РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК
ДВУХДИАПАЗОННОЙ АНТЕННЫ
Расчет двух диапазонной антенны
основывается на классической методике /1/. Отличие состоит в том, что при
расчете матрицы проводимостей линии питания антенны изменяется коэффициент
распространения b. Из-за
внесенного диэлектриком замедления в линию питания уменьшается фазовая скорость
распространяющейся в линии волны.
Линия питания классической ЛПВА
состоит из двухпроводной линии, что вызывает определенные трудности при
конструировании антенны. Так как входное сопротивление антенны очень сильно
зависит от расстояния между проводниками двухпроводной линии, то это надо
строго учитывать. На практике для удержания нужного расстояния, между
проводниками линии подкладывают диэлектрические кольца, но они приводят к
неравномерному распределению фазы, что негативно сказывается на распределение
токов на вибраторах.
Переход от классической антенны к
полосковой конструкции линии питания позволяет добиваться практически любого
входного сопротивления антенны, что обеспечивает гораздо лучшее согласование
антенны с фидерным трактом. Скажем получить входное сопротивление классической
антенны в 50 ОМ практически не возможно, тогда как в случае рассматриваемой
антенны никаких проблем не возникает
Опираясь на строгий расчет
переменно-фазной ЛПВА будем рассматривать логопериодическую вибраторную антенну
работающую во всём диапазоне от минимальной частоты до максимальной. Для
решения поставленной задачи необходимо рассмотреть распределение токов на
вибраторах и диаграммы направленности (ДН) не во всем диапазоне частот, а
только на двух частотах.
На рис 3.1и на рис 3.2 показано
распределение амплитуды и фазы тока на первой и второй частоте соответственно.
Из рисунков видно, что при работе на
первой частоте задействованы несколько вибраторов в области низких частот
диапазона антенны, а при работе на второй частоте задействованы несколько
вибраторов в области высоких частот диапазона антенны.
Распределение амплитуды и фазы тока
по вибраторам на первой частоте
Распределение амплитуды и фазы тока
по вибраторам на второй частоте
Учитывая, что самые длинные
вибраторы работают на первой частоте, а самые короткие вибраторы работают на
второй частоте, то вполне логично среднюю часть антенны удалить, а оставшиеся
части соединить. Принимая во внимание изменения в конструкции антенны, находим
распределение токов на вибраторах
Распределение амплитуды и фазы тока
по вибраторам на первой частоте
Распределение амплитуды и фазы тока
по вибраторам на второй частоте
Из рис 3.3 и 3.4 видно что
распределение амплитуды и фазы тока на данных частотах почти не изменились, но
длина антенны значительно уменьшилась. Из этого можно сделать вывод что вполне
реально убирать из конструкции антенны ненужные нам вибраторы.
Большой разнос частот в радиосвязи в
основном применяется для уменьшения взаимных помех. Так же с этим можно
бороться если передача и прием сигнала разнесены по поляризации. Учитывая этот
немаловажный фактор рассматриваем антенну которая на одной частоте работает в
вертикальной плоскости, а на второй частоте в горизонтальной плоскости.
Распределение амплитуды и фазы тока
по вибраторам на первой частоте, в вертикальной плоскости
Распределение амплитуды и фазы тока
по вибраторам на второй частоте, в горизонтальной плоскости
На рис 3.5 и 3.6 показано
распределение амплитуды и фазы тока в вертикальной и горизонтальной плоскости
соответственно.
Расчет данного распределения
амплитуды и фазы тока производился для антенны, конструкция которой
представляет собой, такая что более длинные вибраторы работающие на первую
частоту находятся в вертикальной плоскости , а короткие вибраторы крепятся так
чтобы находились в горизонтальной плоскости.
Исходя из того что по техническому
заданию разнос частот большой возникла идея вставить короткие вибраторы
находящиеся в горизонтальной плоскости в распределительную линию длинных
вибраторов, для уменьшения геометрических размеров антенны.
Учитывая конструктивные изменения,
рассчитываем распределение амплитуды и фазы тока по вибраторам в вертикальной и
горизонтальной плоскостях.
Распределение амплитуд тока по
вибраторам на первой частоте
При рассмотрении такой конструкции
особое внимание надо уделить на то как будут оказывать влияние на распределение
амплитуды тока при работе на одной частоте распределение амплитуды другого
диапазона.
На рис 3.7 показано распределение
амплитуд тока по вибраторам на первой частоте в обоих плоскостях. Из него видно
что на первой частоте амплитуда тока на коротких вибраторах не очень большая и
не сильно влияет на длинные вибраторы, что соответственно дает хорошие направленные
характеристики.
Распределение амплитуд тока по
вибраторам на второй частоте представлено на рис 3.8 .
На второй частоте амплитуда тока на
низкочастотных вибраторах оказывает большее влияние на распределение амплитуды
тока на высокочастотных вибраторах при работе на высокой частоте, но такое
влияние вполне допустимо и не сильно отражается на направленные характеристики
антенны.
Распределение амплитуд тока по
вибраторам на второй частоте
Диаграммы направленности для
классической ЛПВА, двухдиапазонной антенны, двухдиапазонной антенны с
разнесенной поляризацией и двухдиапазонной антенны с перекрекщенными
вибраторами, при различных значениях частоты, соответственно показаны на рис
3.9-3.16
ДН для классической ЛПВА на первой
частоте
ДН для классической ЛПВА на второй
частоте
ДН для двухдиапазонной антенны на
первой частоте
ДН для двухдиапазонной антенны на
второй частоте
ДН двухдиапазонной антенны с
разнесенной поляризацией на первой частоте
ДН двухдиапазонной антенны с
разнесенной поляризацией на второй частоте
ДН двухдиапазонной антенны с
перекрещенными вибраторами на первой частоте
ДН двухдиапазонной антенны с
перекрещенными вибраторами на второй частоте
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ДН АНТЕННЫ
3.1 Описание
эксперимента для измерения ДН
Структурная схема для измерения ослабления
показана на рис. 3.1., она очень похожа на схему для измерения КСВН. ГКЧ
соединен с индикатором Я2Р-70 многожильным кабелем и коаксиальным кабелем
(АРМ). СВЧ-сигнал по коаксиальному кабелю подается на исследуемую антенну,
которая установлена на поворотном устройстве. Эталонная антенна через датчик
ослабления подключена к каналу «В» для сигнала прошедшей волны.
Перед началом измерений
осуществляется калибровка. Калибровка канала ослабления производится следующим
образом. Датчик ослабления подключается непосредственно к выходу направленного
детектора отраженной волны. На цифровом табло канала 2 устанавливаются
показания в пределах от -19 до -17 дБ (на частоте, где сигнал минимален) для
измерения ослабления до минус 35 дБ, в пределах от -10 до -7 дБ при измерении
ослабления до минус 40 дБ, или в пределах от 1 до -1 дБ при измерении
ослабления до минус 50 дБ. Далее нажимаются последовательно кнопки B/R и (производится
калибровка и нормализация, выравнивается кривая на экране ЭЛТ и во всем
диапазоне частот показания цифрового табло не выходят за пределы 0 0,2дБ).
Затем, устанавливается исследуемое устройство и снимаются результаты измерений
либо с экрана, либо (на частоте метки) с цифровых табло, либо регистрируются на
двухкоординатном графопостроителе.
двухдиапазонный антенна дуплексный
радиосвязь
4.1НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПАНОРАМНЫХ
ИЗМЕРИТЕЛЕЙ С МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ОБРАБОТКОЙ
Измерители КСВ панорамные предназначены для
наблюдения на экране ЭЛТ измерения КСВ и ослабления устройств СВЧ, элементов
волноводных и (или) коаксиальных трактов.
Микропроцессорный измеритель состоит из ГКЧ (тип
которого определяется рабочим частотным диапазоном), индикатора Я2Р-70 и
комплекта выносных волноводных или коаксиальных узлов.
Работа микропроцессорных приборов, основана на
принципе сравнения сигналов при калибровке и измерении. Сигналы,
пропорциональные коэффициенту ослабления снимаются с детекторных головок,
подключенных как оконечные нагрузки на выход исследуемого устройства. Сигналы,
пропорциональные коэффициенту отражения, снимаются с детекторов, включенных во
вторичные каналы направленных устройств (направленных ответвителей или
направленных мостов).
Направленный мост (датчик КСВН в НЧ диапазоне)
представляет собой шестидецибельный резистивный делитель, образованный тремя
резисторами, сопротивление каждого из которых равно волновому сопротивлению
коаксиальной линии. резисторы соединены в треугольник, а к вершинам
треугольника подключены три коаксиальные линии. Одна линия подключена к
генератору СВЧ, вторая нагружена согласованной нагрузкой, а третья линия
заканчивается измерительным разъёмом, к которому подключается калибровочное или
измеряемое устройство.
Новые ГКЧ обеспечивает больше удобств за счет
цифровой индикации и установки частоты
Управление частотой сигнала СВЧ обеспечивается
формирователем управляющих сигналов (ФУС), который формирует управляющий
цифровой сигнал. Цифровая форма сигнала практически исключает нестабильность,
возникающую от влияния внешних факторов.
Синхронно с формированием управляющего кода на
внешний разъём ИНДИКАТОР подаются или принимаются следующие сигналы:
- сигнал цифровой развёртки - 256 импульсов во
время прямого хода;
- аналоговое напряжение развёртки от 0 до 10В;
- сигналы обратного хода - и с уровнями
от -6В до логической 1;
- сигналы метки - и -
логический 0 и 1 соответственно;
Ширина импульса метки равна двум импульсам цифровой
развёртки или 32 дискретам перестройки частоты;
- сигнал «Гашение», выдаваемый в режимах F0,
РПЧ и РКЧ - логическая 1;
- входной сигнал «Остановка». Подача на эту цепь
логического нуля останавливает перестройку частоты;
- входной сигнал «Нормализация». Логическая 1
запрещает изменять установленный диапазон частот.
В индикаторе Я2Р-70 имеется три основных
сигнальных входа:
вход "A" для сигнала отраженной волны;
вход "B" для сигнала прошедшей волны;
вход "R" для опорного сигнала падающей
волны.
Наличие самостоятельного канала "B"
для сигнала прошедшей волны и соответствующего этому каналу датчика позволяет
производить одновременно измерение КСВ и коэффициента ослабления (или усиления)
прошедшей волны.
Для повышения чувствительности приборы
комплектуются выносными усилителями, что позволяет расширить динамический
диапазон измерений в области слабых сигналов и уменьшить погрешности измерений.
Расширенный динамический диапазон регистрируемых
сигналов приводит к тому, что рабочая точка детекторных диодов выходит за
квадратичный участок вольтамперной характеристики. Для учета неквадратичности
ВАХ применяется аналоговая коррекция заключающаяся в том, сигнал на
неквадратичном участке ВАХ сравнивается с сигналом на квадратичном участке и
полученная разница уменьшается по возможности до нуля за счёт искусственно
регулируемой нелинейности ВАХ усилителя..
Для измерителей коаксиальных устройств СВЧ
нормализация производится дважды - по короткому замыканию (КЗ) и по холостому
ходу (ХХ), а затем результаты усредняются. (Для коаксиальных трактов режимы КЗ
и ХХ обеспечивают 100% отражение, но с разными условиями (фазами) отражения.
При КЗ отраженный сигнал получает фазовый сдвиг в 180 градусов, а при ХХ
фазовый сдвиг равен нулю).
Рассмотрим более подробно сам
процесс нормализации для измерителя с волноводными выносными элементами. При
калибровке измерения КСВН к измерителю подключается короткозамыкатель. Во всём
установленном диапазоне частот мы получаем 100% отражённый сигнал (КСВН = ). Однако,
из-за неидеальности частотных характеристик направленных ответвителей, разброса
параметров детекторов и т.д., на экране получается слегка волнообразная линия
бесконечного КСВН вместо ровной прямой. При нормализации эта кривая
запоминается в ОЗУ (запоминается 256 значений), а при измерениях все полученные
результаты делятся на те значения, которые были получены при калибровке. В
результате происходит компенсация аппаратных погрешностей за счёт
неидентичности частотных характеристик направленных ответвителей. Надо
заметить, что в рассматриваемых приборах вместо деления используется операция
вычитания, так как индикатор работает только в логарифмическом масштабе, а для
логарифмов чисел операция деления заменяется операцией вычитания.
Следует отметить, что
микропроцессорный индикатор Я2Р - 70 можно подключать к обычным аналоговым ГКЧ
от измерителей типа «Русалка» и при этом сохраняются все возможности
микропроцессорной обработки результатов измерений и калибровки
4.2.1 Описание
эксперимента для измерения КСВ
Структурная схема измерения КСВ в диапазоне
(0,01 ¸
2,15) ГГц представлена на рис 4.1. ГКЧ соединяется с индикатором Я2Р-70
многожильным кабелем и коаксиальным кабелем (АРМ). СВЧ -сигнал с выхода ГКЧ
через полужесткий коаксиальный кабель подается на рефлектометр и далее на
направленный детектор отраженной волны, к другому выходу рефлектометра
подключается КЗ перемычка или исследуемое устройство.
Измерения начинают с калибровки. При
калибровке по КЗ канала КСВН вместо исследуемого устройства на выхода
рефлектометра отраженной волны устанавливается короткозамыкатель. Затем по
цифровому табло канала А устанавливается уровень сигнала в пределах -17 до -15
дБ (на частоте где сигнал минимален, в режиме А). Для измерения КСВ в пределах
1,05 - 5 или (-10 дБ) для индикации КСВ < 1,05. Далее нажимаются
последовательно кнопки А/R и DI (производится нормализация,
выравнивается кривая на экране ЭЛТ и во всем диапазоне частот показания
цифрового табло не выходят за пределы 0 ±
0,2 дБ).При калибровки по ХХ отключаетс
Похожие работы на - Двухдиапазонная антенна, работающая на частотах 264 МГц и 396 МГц Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Курсовая Работа На Тему Проектирование Гибридных Интегральных Микросхем И Расчет Элементов Узлов Детектора Свч Сигналов
Реферат Александр 2 С Планом
Сочинение Про Швабрина И Гринева Сравнительная Характеристика
Реферат На Тему Сравнительно-Правовой Анализ Конституции Сша И Великобритании
Реферат: Модель объективной закономерности извлечения информации из окружающей среды
Мое Любимое Произведение Бунина Сочинение
Вывод В Сочинении Про Доброту
Реферат по теме Школы и направления философии XIX-ХХ веков
Проблема Формирования Личности Сочинение
Сочинение На Тему Любимое Послание Поэта Пушкина
Как Оформляется Практическая Работа Для Студентов Образец
Время Контрольных Работ 9 Класс 2022
Курсовая работа по теме Закрытые и открытые травмы живота и его органов
Реферат: Фитоиндикация лесных фитоцинозов по состоянию сосны обыкновенной
Окружающий Мир Практическая Работа 2
Деловая этика и индивидуальная нравственность делового человека
Контрольная работа по теме Правовое регулирование розничной торговли. Особенности перевозки грузов
Реферат: Инновационные направления развития системы физического воспитания детей дошкольного возраста
Практическое задание по теме Принятие России в совет Европы: кто 'за' и 'против' ? (доклад)
Контрольная работа по теме Харчові концентрати. М’ясні напівфабрикати
Курсовая работа: Государственная служба как социальный институт
Реферат: A Cultural Study Of Childbirth In Rural
Дипломная работа: Организация производства зерна и ее совершенствование на примере ГУП "ОПХ Красавское" Самойловского района Саратовской области