Лабораторные работы в АФУ

Лабораторная №1 - Исследование линии передачи с волнами типа "Т"

Целью работы является практическое изучение процессов, протекающих в двупроводной линии передачи в различных режимах её работы при различных видах нагрузки, а также изучение методов узкополосного согласования.

Варианты задания

Список вариантов лабораторной работы №1
Вариант Номер установки Частота [МГц] Нагрузка
1 1 483,9 240+j306
2 2 468,8 180+j290
3 5 454,6 210+j290
4 7 441,2 277+j340
5 9 428,6 202+j260
6 11 416,7 180+j280
7 13 483,9 148-j245
8 12 403,9 173-j198

Контрольные вопросы для подготовки

  1. Что понимается под термином "Регулярная линия передачи"?
  2. Что такое волновое сопротивление линии передачи? (Дать математическое и физическое толкование этого сопротивления.)
  3. Для чего стремятся обеспечить в линии передачи как можно более высокое значение Кбв?
  4. Постройте график распределения напряжения вдоль линии, нагруженной на ёмкость. Поясните, какие изменения произойдут в распредении напряжения при увеличении или уменьшении ёмкости. Чему равен Кбв?
  5. Постройте график распределения напряжения вдоль линии, нагруженной на индуктивность. Поясните, какие изменения произойдут в распредении напряжения при увеличении или уменьшении индуктивности. Чему равен Кбв?
  6. Постройте график распределения напряжения вдоль линии, нагруженной на активное сопротивление, величина которого больше волнового сопротивления линии. Постройте аналогичный график для сопротивления, величина которого меньше волнового сопротивления линии. Поясните чем различаются графики. Чему равен Кбв?
  7. Постройте график распределения напряжения вдоль линии, нагруженной на комплексное сопротивление с положительной реактивной составляющей, а затем - с отрицательной. Поясните, чем различаются графики.
  8. Постройте график распределения напряжения вдоль линии при 0 < Кбв < 1. В соответствии с графиком напряжения постройте график активной и реактивной составляющей входного сопротивления линии в зависимости от её длины.
  9. Постройте график распределения напряжения в линии при Кбв < 1. Покажите на графике область, где находится сечение с входным сопротивлением (проводимостью) линии, обеспечивающим согласование с помощью параллельного короткозамкнутого шлейфа, длина которого может изменяться в пределах от нуля до четверти длины волны.
  10. Каким образом практически производится согласование линии передачи с помощью шлейфа для получения более высокого Кбв?

Литература

  1. Васин А.А., Волков О.А., Терёхин О.В. Двупроводные линии передачи, вибраторные излучатели и антенные решётки: Учебное пособие к лабораторным работам по курсу "Устройства СВЧ и антенны" / Под ред. Л.И. Пономарёва. - М.:Изд-во. МАИ, 2016. - 96 с.:ил.
    (стр. 3-31, 47-55)
  2. Диаграмма Смита

Лабораторная №2 - Исследование симметричного вибратора

Целью работы является изучение основных характеристик симметирчного вибратора: входного сопротивления, диаграммы направленности, определение плоскости поляризации.

Варианты задания

Список вариантов лабораторной работы №2
Вариант Номер установки Длина волны [см] 2l1 2l0 2l2
1 1 62 20 31 36
2 2 64 19 32 36
3 5 66 21 33 38
4 7 68 22,5 34 38
5 9 70 23 35 40,5
6 11 72 24 36 43
7 10 62 25 31 39
8 12 64 26 32 40

Контрольные вопросы для подготовки

  1. Начертить эпюры распределения токов для вибраторов длиной 2L = λ/4; λ/2; 3λ/4; λ; 3λ/2; 2λ
  2. Пояснить, как изменяется ДН вибратора при изменении его длины. Нарисовать ДН полуволнового вибратора в экваториальной и мередианальной плоскостях.
  3. Построить графики активной и реактивной частей входного сопротивления вибратора в зависимости от его относительной длины при изменении последней от 2L/λ = 0 до 2L/λ = 1,5
  4. Что называется резонансной длиной вибратора? Каково входное сопротивление вибратора при наименьшей и последующей резонансной длине?
  5. Что называется действующей длиной (высотой) вибратора (антенны)?
  6. Определить мощность, излучаемую полуволновым симметричным вибратором, если амплитуда тока на входных клеммах равна 10 А.
  7. Пояснить, что такое волновое сопротивление, сопротивление излучения, сопротивление потерь и активная часть входного сопротивления вибратора. Как выразить через указанные сопротивления КПД вибратора?
  8. Построить график изменения сопротивления излучения при изменении его относительной длины от 2L/λ = 0 до 2L/λ = 1,5.
  9. В чём различие между симметричным и несимметричным вибраторами?
  10. Как влияет диаметр вибратора на его резонансную длину?
  11. Как влияет диаметр вибратора на его входное сопротивление?
  12. Объяснить, что такое плоскость поляризации поля симметричного вибратора.
  13. Как экспериментально находят входное сопротивление вибратора?
  14. Что называется амплитудной и фазовой ДН антенны? Как экспериментально определяется амплитудная ДН?

Литература

  1. Васин А.А., Волков О.А., Терёхин О.В. Двупроводные линии передачи, вибраторные излучатели и антенные решётки: Учебное пособие к лабораторным работам по курсу "Устройства СВЧ и антенны" / Под ред. Л.И. Пономарёва. - М.:Изд-во. МАИ, 2016. - 96 с.:ил.
    (стр. 23-40)

Лабораторная №3 - Исследование директорной антенны

Целью работы является изучение принципа действия директорной антенны, получение навыков расчёта токов в простейших антеннах на основе метода наведённых ЭДС либо с использоваинем известных данных по взаимному сопротивлениею, а также получение навыков теоретического расчёта и экспериментального измерения ДН директорной антенны.

Варианты задания

Список вариантов лабораторной работы №3
Вариант λ [см] d [см] 2l1 2l2
1 32 4,6 13 16,7
2 33 5,5 13,7 17,2
3 34 6,2 14,4 18,3
4 35 6,9 14,4 19
5 30 2,8 17 14,4
6 31 3,8 17 14,9
7 32 4,6 18,2 15,3
8 33 5,5 17,3 15,6
9 34 6,2 18,1 16,2

Контрольные вопросы для подготовки

  1. Что такое собственное сопротивление вибратора и от каких параметров оно зависит? Чему равно собственное сопротивление вибратора длиной λ/2? Какие изменения произойдут в собственном сопротивлении полуволнового вибратора при его укорочении или удлинении?
  2. Что такое взаимное сопротилвение двух вибратороа? От чего зависит эта величина? Изобразите графически изменение взаимного сопротивления от растояния между вибраторами в пределах d = 0..λ/2
  3. Чем отличается наведённое (вносимое) сопротивление от взаимного?
  4. В чём заключается принцип работы директорной антенны?
  5. Каковы графики ДН в трёх взаимно перепендикулярынх двух одинаково ориентированных полуволновых вибраторов, расположенных друг от друга на расстоянии λ/4, с токами равной амплитуды, но со сдвигом по фазе на 90°?
  6. Каковы ориентировочно расстояния между вибраторами и длины вибраторов в директорной антенне? Чем ограничен КНД директорной антенны?
  7. Какой применяется метод расчета токов в вибраторах антенны и какие величины для этого необходимо знать?

Литература

  1. Методическое пособие по лабораторной работе №3 - Исследование директорной антенны
  2. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарев Л.И. и др. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радиотехника. 2016.
  3. Марков Г.Т., Сазонов Д.М., Антенны. М.: Энергия. 1975.

Лабораторная №6 - Исследование рупорных антенн и металлопластинчатой линзы

Целью работы является изучения принципа работы рупорных антенн и металлопластинчатой линзы. В ходе работы требуется изучить влияние амплитудного и фазового распределения поля в раскрыве рупора на форму его ДН, а также исследовать влияние размеров рупора на на его ДН.

Варианты задания

Список вариантов лабораторной работы №6
Вариант λ [см] aр x bр x R[см]
12,9 №1: 14,5x2,3x36,5
№2: 14,5x2,3x19
№3: 14,5x2,3x5,5
22,9 №1: 12,5x2,3x27,5
№2: 12,5x2,3x14,25
№3: 12,5x2,3x5
33,2 №1: 14,5x2,3x36,5
№2: 14,5x2,3x19
№3: 14,5x2,3x5,5
43,2 №1: 12,5x2,3x27,5
№2: 12,5x2,3x14,25
№3: 12,5x2,3x5
53,4 №1: 14,5x2,3x36,5
№2: 14,5x2,3x19
№3: 14,5x2,3x5,5
63,4 №1: 12,5x2,3x27,5
№2: 12,5x2,3x14,25
№3: 12,5x2,3x5
Разделы