Рекомендации в методические указания по проведению виртуальной лабораторной работы

 

1 Цель работы

 

ознакомиться с основными характеристиками и параметрами спиральных антенн (СА) и линейных антенных решеток из спиральных антенн (ЛАР из СА), в ходе компьютерного моделирования произвести оценку поляризационной характеристики и характеристик излучения СА и ЛАР из СА в осевом режиме работы.

 

2 Лабораторное задание

 

2.1 Исследование характеристик излучения СА в осевом режиме работы в плоскости, перпендикулярной виткам

 

1. Провести анализ нормированных диаграмм направленности СА при фиксированном числе витков (N) и заданном угле подъема спирали  в зависимости от величины коэффициента замедления: оценить угол раствора главного лепестка, количество пар боковых лепестков и относительный УБЛ первой пары боковых. Исходные данные выбрать из таблицы 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
N	7	8	9	11
α, град	12	14	15	16
f, МГц	400	600	800	1000

 

         Выражения для значений коэффициентов замедления:

         а) ;

         б) , соответствующий оптимальному осевому режиму;

         в) , соответствующий критическому режиму.

         2. Сделать вывод о влиянии коэффициента замедления на ДН. Выбрать коэффициент замедления, обеспечивающий наилучшие характеристики излучения СА. В дальнейшем проводить анализ при выбранном значении коэффициента замедления.

3. Провести анализ нормированных диаграмм направленности СА в зависимости от числа витков (N) с шагом в 1 виток при заданном угле подъема спирали , оптимальном значении коэффициента замедления на заданной рабочей частоте. Исходные данные выбрать из таблицы 1.2.

Таблица 1.2 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
α, град	12	14	15	16
f, МГц	400	600	800	1000

 

         4. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) направления максимумов первой пары боковых лепестков  и , град;

4) относительный уровень первой пары боковых лепестков ;

5) число боковых лепестков ;

6) относительный уровень последней пары боковых лепестков .

Результаты измерений свести в таблицу.

5. Построить графические зависимости ширины ДН, относительного уровня первой пары боковых лепестков и числа боковых лепестков от числа витков СА (N).

6. Сделать вывод о влиянии числа витков спирали (N) на направленные свойства цилиндрической СА в плоскости, перпендикулярной виткам.

7. Провести анализ нормированных диаграмм направленности СА для различных углов подъема спирали  при фиксированном числе витков (N). Исходные данные выбрать из таблицы 1.3.

Таблица 1.3 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
α, град	12, 13, 14, 15, 16
N	5	7	9	11

 

8. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) направления максимумов первой пары боковых лепестков  и , град;

4) относительный уровень первой пары боковых лепестков ;

5) число боковых лепестков ;

6) относительный уровень последней пары боковых лепестков .

Результаты измерений свести в таблицу.

9. Сделать вывод о влиянии величины угла подъема спирали  на направленные свойства СА в плоскости, перпендикулярной виткам.

 

2.2 Исследование характеристик излучения СА в осевом режиме работы в плоскости, содержащей витки

 

1. Провести анализ нормированных диаграмм направленности СА при различных значениях числа витков (N) с шагом в 1 виток при заданном угле подъема спирали . Исходные данные выбрать из таблицы 1.1.

         2. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) направления максимумов первой пары боковых лепестков  и , град;

4) относительный уровень первой пары боковых лепестков ;

5) число боковых лепестков ;

6) относительный уровень последней пары боковых лепестков .

Результаты измерений свести в таблицу.

3. Построить графические зависимости ширины ДН, относительного уровня первой пары боковых лепестков и числа боковых лепестков от числа витков СА.

4. Сделать вывод о влиянии числа витков (N) на направленные свойства СА в плоскости, содержащей витки.

5. Провести анализ нормированных диаграмм направленности СА при различных углах подъема спирали (α) при фиксированном значении числа витков (N). Исходные данные выбрать из таблицы 1.3.

6. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) направления максимумов первой пары боковых лепестков  и , град;

4) относительный уровень первой пары боковых лепестков ;

5) число боковых лепестков ;

6) относительный уровень последней пары боковых лепестков .

Результаты измерений свести в таблицу.

7. Сделать вывод о влиянии величины угла подъема спирали  на направленные свойства СА в плоскости, содержащей витки.

 

2.3 Исследование поляризационной характеристики СА в осевом режиме излучения

 

1. Провести анализ поляризационных эллипсов СА при различных значениях меридионального угла . Исходные данные выбрать из таблицы 1.4.

Таблица 1.4 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
, град	1, 50, 89	2, 55, 87	3, 60, 88	5, 45, 86

 

2. По поляризационным эллипсам определить:

1) величины полуосей поляризационного эллипса  и  (в случае круговой и эллиптической поляризации);

2) коэффициент эллиптичности поляризационного эллипса ;

3) вид поляризации электромагнитной волны.

Результаты свести в таблицу.

         3. Сделать вывод о влиянии меридионального угла  на характер поляризации электромагнитной волны одиночной СА.

 

2.4 Исследование характеристик излучения линейной антенной решетки из одиночных СА в осевом режиме в плоскости, перпендикулярной виткам

 

1. Провести анализ нормированных диаграмм направленности ЛАР из одиночных СА в зависимости от рабочей частоты, изменяющейся в пределах от 400 МГц до 1 ГГц с шагом в 100 МГц при фиксированном числе витков (N) в одиночной СА и фиксированном значении угла подъема спирали . Исходные данные выбрать из таблицы 1.5.

Таблица 1.5 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
N	4	5	6	8
М	2
α, град	14

 

         2. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) направления максимального излучения наибольшего из боковых лепестков  и , град;

4) относительный уровень наибольшего из боковых лепестков ;

5) число боковых лепестков ;

Результаты измерений свести в таблицу.

3. Сделать вывод о влиянии значения рабочей частоты на направленные свойства ЛАР из одиночных СА в плоскости, перпендикулярной виткам.

4. Провести анализ нормированных диаграмм направленности ЛАР из одиночных СА от числа спиралей (М) в диапазоне от 2 до 8, при фиксированных значениях числа витков (N) и угла подъема спирали . Исходные данные выбрать из таблицы 1.6.

Таблица 1.6 – Исходные данные

№ бригады	1		2	3		4
N	3
α, град	12	13			15	16

 

5. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) ширину главного лепестка ДН по уровню нулевого излучения , град;

4) направления максимального излучения наибольшего из боковых лепестков  и , град;

5) относительный уровень наибольшего из боковых лепестков ;

6) число боковых лепестков ;

Результаты измерений свести в таблицу.

6. Сделать вывод о влиянии числа спиральных элементов (M) на направленные свойства ЛАР из одиночных СА в плоскости, перпендикулярной виткам.

 

2.5 Исследование характеристик излучения линейной антенной решетки из одиночных СА в осевом режиме в плоскости, содержащей витки

 

1. Провести анализ нормированных диаграмм направленности ЛАР из одиночных СА в зависимости от рабочей частоты, изменяющейся в пределах от 400 МГц до 1 ГГц с шагом в 100 МГц при фиксированном числе витков (N) в одиночной СА и фиксированном значении угла подъема спирали . Исходные данные выбрать из таблицы 1.7.

Таблица 1.7 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
N	4	5	6	8
М	2
α, град	14

 

         2. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) направления максимального излучения наибольшего из боковых лепестков  и , град;

4) относительный уровень наибольшего из боковых лепестков ;

5) число боковых лепестков ;

Результаты измерений свести в таблицу.

3. Сделать вывод о влиянии значения рабочей частоты на направленные свойства ЛАР из одиночных СА в плоскости, содержащей витки.

4. Провести анализ нормированных диаграмм направленности ЛАР из одиночных СА в зависимости от числа спиралей (М) в диапазоне от 2 до 8, при фиксированных значениях числа витков (N) и угла подъема спирали . Исходные данные выбрать из таблицы 1.8.

Таблица 1.8 – Исходные данные

№ бригады	1		2	3		4
N	3
α, град	12	13			15	16

 

5. По нормированным ДН определить:

1) направление главного излучения , град;

2) ширину ДН по половинной мощности , град;

3) ширину главного лепестка ДН по уровню нулевого излучения , град;

4) направления максимального излучения наибольшего из боковых лепестков  и , град;

5) относительный уровень наибольшего из боковых лепестков ;

6) число боковых лепестков ;

Результаты измерений свести в таблицу.

6. Сделать вывод о влиянии числа спиральных элементов (М) на направленные свойства ЛАР из одиночных СА в плоскости, содержащей витки.

 

2.6 Исследование поляризационной характеристики линейной антенной решетки из одиночных СА в осевом режиме излучения

 

1. Построить поляризационные диаграммы ЛАР из одиночных СА при различных значениях меридионального угла . Исходные данные выбрать из таблицы 1.9.

Таблица 1.9 – Исходные данные

№ бригады	1	2	3	4
, град	1, 50, 89	2, 55, 87	3, 60, 88	5, 45, 86

 

2. По построенным поляризационным эллипсам определить:

1) величины полуосей поляризационного эллипса  и  (в случае круговой и эллиптической поляризации);

2) коэффициент эллиптичности поляризационного эллипса ;

3) вид поляризации электромагнитной волны.

Результаты свести в таблицу.

         3. Сделать вывод о влиянии меридионального угла  на характер поляризации электромагнитной волны ЛАР из одиночных СА в плоскости, содержащей витки.