Задание на контрольную работу на тему

«Распространение радиоволн»

Номер варианта для решения задач выбирается по дате Вашего рождения.

N - соответствует дню рождения, а M – месяцу рождения слушателя.

Таблица 1 - Исходные данные для решения задач на тему «Распространение радиоволн»

К примеру, если дата рождения 09.11, то N=5, M=1. Данные значения N и M используете в задачах 1, 2, 3, 4,5 по теме "Распространение радиоволн".

Задача 1.
Определить отношение плотности тока смещения к плотности тока проводимости для морской воды с параметрами ԑ = 80, µ =1 , δ= 8 См/м и сухой почвы с параметрами ԑ =8, µ = 1, δ = 2۰10 -3 См/м на частотах f1 = (М + 1)۰104, f2 = (М + 1)۰106, f3=(М + 1)۰108 Гц. Провести сравнение этих отношений для заданных сред. Определить комплексную диэлектрическую проницаемость обеих сред для указанных частот.
Задача 2.
Определить критическую длину волны слоя ионосферы с электронной концентрацией (2.5 + N)۰105(э/см3 ). Определить для этого же слоя показатель преломления на частотах f1=(5 + М) МГц и f2=(20 + М) МГц, и определить фазовую скорость волны на этих частотах. Определить минимальную длину волны при падении на слой ионосферы электромагнитной волны под различными углами β = 10°.30°.60°.
Задача 3.
Передающая и приемная антенны имеют высоты h1= (10 + N) [M], h2= (10 + М) [м]. Определить расстояние прямой видимости при отсутствии атмосферной рефракции и при наличии нормальной атмосферной рефракции. Тоже самое выполнить, если высота передающей антенны будет h1 =(100 + N’)[M].
Задача 4.
Какую напряженность поля на расстоянии (200+N)[KM]создает антенна с действующей длинной 20[м ]при силе тока в пучности 25[А ]и частоте (3,5+М) МГц Вычислить потери при распространении на трассе длинной 1000 [км] при длине волны Ʌ=(20 + М)[ см] и коэффициентах направленного действия антенн D1 =(100 +N) и D2 =(50 + N) для этих же данных определить потери на трассе, если множитель ослабления F= -(37 + N) дБ.
Задача 5.
Привести описание особенностей распространения волн следующих диапазонов волн: мириаметровых и километровых–N=1-6/25-26 , гектаметровых- N =7-12/27-28 декаметровых – N= 13-18/29-30, ультракоротких- N =19-24/31.

Задание на контрольную работу на тему

«Антенно-фидерные устройства»

Контрольная работа предусматривает решение задач № 1 и № 2.
Задача № 1 решается всеми независимо от Вашего варианта.
Задача № 2 решается в зависимости от дня Вашего рождения: № 2а - если день рождения 1-15 и 31(у кого день 31, то брать данные как для 1); № 2б - если день рождения 16-30.

Задача № 1
Линейная антенная решетка состоит из n (таблица 2) ненаправленных (изотропных) излучателей, которые расположены на расстоянии d1 / λ друг от друга. Излучатели питаются синфазными токами одинаковой амплитуды.
1. Необходимо вычислить:

• ширину диаграммы направленности по половинной мощности 2φ0.5 и по направлениям нулевого излучения 2φ0 (в плоскости расположения излучателей)
• направления, в которых отсутствует излучение в пределах 1-го квадранта ( φ0 ≤ 90˚ )
• направление максимумов боковых лепестков в пределах 1-го квадранта (φmax ≤ 90˚ )
• значения нормированной характеристики направленности главного лепестка под углами φ = 0˚ , 2˚ , 4˚ , 6˚ , 8˚ , 10˚
• рассчитать относительную интенсивность боковых лепестков диаграммы направленности в пределах 1-го квадранта (φ ≤ 90˚ )
• величину несинфазности токов возбуждения ψ, необходимую для того, чтобы угол максимального излучения был равен φ1
• коэффициент направленного действия.

2. Нарисовать антенную решетку и построить в прямоугольной системе координат ориентировочную диаграмму направленности.
Примечание: Отсчет углов φ производится относительно перпендикуляра к оси, вдоль которой расположены излучатели
Напоминаем, что значение М - это день Вашего рождения, n - месяц Вашего рождения.
Таблица 2 - Исходные данные для задачи № 1 (вторая часть)

К примеру, дата рождения 09.12, то в строке M находим ваш день 09, значит параметр d1 / λ = 0,4. По месяцу 12 смотрим в строку W=12, тогда значения параметров: n=7, Ψ₁˚ = 18.
Указания:
Коэффициент направленного действия (КНД) определяется по формуле:
где: значение 2φ0,5˚ выражается в градусах.
Литература: Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. Учебник для Вузов – 3-е изд., доп. И перераб. - М.: Радио и связь, 1981 ( § 7.1, 7.2, 7.3)

Задача № 2а (решают те, у кого день рождения 1-15 и 31)
Пирамидальная рупорная антенна (рис.1) имеет оптималь-ную длину и возбуждается прямоугольным волноводом на частоте f (табл. 2). Ширина диаграммы направленности в плоскостях Е и Н одинакова, а коэффициент направленного действия равен Д (табл. 2).

Необходимо определить:

• размеры поперечного сечения, питающего рупор волновода а и в
• размер раскрыва рупора в плоскости Н - ар
• размер раскрыва рупора в плоскости Е - вр
• ширину диаграммы направленности по направлениям нулевого излучения.

Напоминаем, что значение М - это день Вашего рождения, W - месяц Вашего рождения.
Таблица 3 - Исходные данные для задачи № 2а (у кого день рождения 1-15 и 31)

К примеру, если дата рождения 05.04, то в строке М находим 5-8 и параметр Д=150, а в строке W находим 3-4 и значение параметра f [ГГц]=5.
Указание: Ширину диаграммы основного лепестка диаграммы направленности по направлениям нулевого излучения можно определить из формулы:

Литература: Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. Учебник для Вузов. – 3-е изд., доп. И перераб. – М.: Радио и связь, 1981 ( §7.5, 10.1)
Задача № 2б (решают те, у кого день рождения 16-30)
Антенна в виде параболоида вращения имеет угол раскрыва ψ0 (табл. 4) и коэффициент направленного действия Д (табл. 4) при длине волны λ и коэффициенте использования поверхности ν = 0.5.

Необходимо определить:

• радиус раскрыва антенны R0
• фокусное расстояние f
• объяснить, почему коэффициент использования поверхности ν <1.

Напоминаем, что значение М - это день Вашего рождения, W - месяц Вашего рождения.
Таблица 4 - Исходные данные для задачи № 2б (у кого день рождения 16-30)

К примеру, если дата рождения 19.08, то в строке М находим 19-21 и параметр ψ₀=32˚, а в строке W находим 7-8 и значение параметров λ [см]=4, Д=1500.
Литература: Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства Учебник для Вузов. – 3-е изд., доп. И перераб. – М.: Радио и связь, 1981 (§ 10.3)

Лабораторная работа №1

Линейная антенная решетка

Цель занятия: исследовать электрические характеристики антенной решетки

Контрольные вопросы

1.От чего зависит ширина главного лепестка диаграммы направленности синфазной решетки, количество и уровень боковых лепестков?
2.Как влияет количество элементов в синфазной решетке на диаграмму направленности при фиксированных размерах решетки?
3.От чего зависит КНД синфазной решетки?

4.Как зависит уровень боковых лепестков от количества элементов решетки?

Задача № 1

Исходные данные
1. Решетка излучателей эквидистантная, равноамплитудная, синфазная.
2. Количество излучателей n=2, 5, 10, 20, 40.
3. Шаг решетки d / l = 0,5.
Задание

Исследовать зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности j₀, уровней первых двух боковых лепестков E_1б, Е_2б, и КНД от n. Результаты вычислений занести в таблицу 1.

По результатам вычислений построить зависимости j₀ = f (n), Е_1б = f (n), Е_2б = f (n), КНД = f (n).

Задача № 2

Исходные данные
1. Решетка эквидистантная, равноамплитудная, синфазная.
2. Количество излучателей n = 10.
3. Шаг решетки d / l = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4;0,5.
Задание
Исследовать зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности, уровня 1-го бокового лепестка и КНД от d / l.

Результаты вычислений записать в таблицу 2.

По результатам вычислений построить графики зависимостей j₀ = f(d / l), Е_1б = f(d /

/), КНД = f (d / l).

Задача № 3

Исходные данные
1. Решетка эквидистантная, равноамплитудная, синфазная.
2. Число линейных излучателей n.
3. Шаг решетки d / l = 0,5.
4. Фиксированная длина решетки.
Задание
1. Определить ширину главного лепестка диаграммы направленности решетки j ₀, уровень 1-го бокового лепестка в зависимости от n, при условии, что величина nd=const. L = nd = 1.5l - размер решотки.
Результаты вычислений занести в таблицу 3.
По результатам вычислений построить графики зависимостей
j ₀=f(n), Е_1б=f(n).

Задача № 4

Исходные данные
1. Решетка синфазная, эквидистантная, неравноамплитудная.
2. Число линейных излучателей n= 10.
3. Шаг решетки d/l = 0,5.
4. Закон распределения амплитуды токов в излучателях вида:
J (n) = 1 - (1 - D) X_n^m ,
где X_n^m - нормированное расстояние n-го элемента от центра решетки,
D - отношение амплитуды тока в крайнем элементе к амплитуде тока в центральном элементе решетки («пьедестал»).
5. Значение пьедестала D изменяется в пределах от 0 до 1.
Задание
Исследовать зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности, уровня 1-го бокового лепестка и КНД от D.
Результаты вычислений занести в таблицу 4.
По результатам вычислений построить графики зависимостей j₀ = f(D), Е_1б=f(
),
КНД = f(D).

Задача № 5

Исходные данные
1. Решетка эквидистантная, равноамплитудная, несинфазная.
2. Число излучателей n = 10.
3. Относительное расстояние между излучателями d / l = 0,5.
4. Закон распределения фазы токов в излучателях вида:
F(
) =
х,
х²,
х³,
где
х – линейный закон,
х² – квадратичный закон,
х³ – кубический
закон. Величины


– разность фаз токов в соседних элементах ре-
шетки ( дискрет фазы), х – относительное расстояние элемента решетки, отсчитываемое от центра решетки.
Задание
Исследовать зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности j ₀, уровня 1-го бокового лепестка Е_1б и угла наклона ДН
₀ от дискрета фазы
для линейного закона распределения фазы. Для квадратичного и кубического законов распределения исследовать зависимость формы ДН от дискрета фазы
. Зарисовать ДН для двух последних случаев.
Результаты вычислений занести в таблицу 5.
По результатам вычислений построить график зависимостей j₀ = f (
), Е_1б=f (
), y₀ = f (
).

Лабораторная работа №2

Директорная антенна

Цель занятия: исследование направленных свойств директорной антенны.

Контрольные вопросы

1. Из каких соображений выбираются размеры пассивных элементов
директорной антенны и их взаимное расположение?
2. Почему директорные антенны имеют ограниченное количество директоров?
3. Какую роль в директорной антенне выполняют рефлектор и директор?
4. Почему по мере удаления от активного элемента длину директоров уменьшают, а расстояние между ними увеличивают?
5. Можно ли функции директора и рефлектора объединить в одном пассивном вибраторе?
6. Что такое оптимальная длина директорной антенны?
7. Какими факторами определяется величина КНД директорной антенны?

Задача № 1

Исходные данные
1. Отношение длины активного вибратора к длине волны 2la / l = 0,5.
2. Отношение длины рефлектора к длине волны lp / l = 0,51.
Задание
Исследовать зависимость ширины главного лепестка j₀ диаграммы направленности, относительного уровня излучения назад Е_обр, а также КНД от расстояния между активным вибратором и рефлектором выбирать в интервале d_р/
=0,1¸0,3 с шагом 0,04. Для каждого случая фиксировать модуль тока и его фазу в активном вибраторе и рефлекторе. Результаты наблюдений занести в таблицу 1.
По результатам наблюдений построить графики зависимостей j₀ = f(d_p) и Е_обр=f(d_p)

Задача № 2

Исходные данные
1. Отношение длины активного вибратора к длине волны 2la / l = 0,5.
2. Отношение длины рефлектора к длине волны lp / l = 0,51.
3. Относительное расстояние рефлектора от активного вибратора dp / l = 0,18.
4. Количество директоров изменяется от 0 до 5.
5. Размеры директоров и их расстояние от активного вибратора выбрать исходя из рекомендаций программы.
Задание
Исследовать зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности j_0, уровня 1-го бокового лепестка Е_1б, КНД и относительного уровня излучения назад от количества директоров. Результаты наблюдений занести в таблицу 2.
По результатам наблюдений построить графики зависимостей j₀=f(n), Е_обр=f(n), КНД=f(n).

Задача № 3

Исходные данные
1. Отношение длины активного вибратора к длине волны 2 la / l = 0,5.
2. Отношение длины рефлектора к длине волны lp / l = 0,51.
3. Относительное расстояние рефлектора от активного вибратора dp / l = 0,18.
4. Антенна имеет три директора, размеры директоров и их расстояние от активного вибратора выбрать по результатам наблюдений задачи № 2 .
Задание
Исследовать зависимость КНД от величины расстройки частоты Df /f. Величина расстройки выбирается исходя из рекомендаций программы. Результаты наблюдений занести в таблицу 3.
По результатам наблюдений построить график зависимости КНД=f(Df/f) и определить полосу пропускания антенны.
Отчет должен содержать результаты работы с выводами по каждому пункту проведенных исследований.

Лабораторная работа №3

Плоские раскрывы

Цель занятия: исследование направленных свойств плоских раскрывов

Контрольные вопросы

1.Как зависит ширина главного лепестка диаграммы направленности раскрыва от его линейных размеров?
2.Как влияет на диаграмму направленности ( ДН) излучающего раскрыва распределение амплитуды поля в его раскрыве?
3.Что такое коэффициент использования поверхности (КИП), и от чего он зависит?
4.Как зависит ДН раскрыва от его формы?

Задача №1

Исходные данные
1. Отношение радиуса раскрыва к длине волны R₀/l .
2. Вид амплитудного распределения по раскрыву.
3. Пьедестал
, характеризующий амплитуду поля на краю раскрыва по отношению к амплитуде поля в центре раскрыва.
4. Степень М (в программе этот параметр заменён на n), характеризующая крутизну убывания амплитуды поля к краям раскрыва.
Во всех случаях М (или n) можно менять от 1 – 3, а - 0-1, с шагом 0.2.
В тех случаях, когда параметр фиксируется, но не указано его конкретное значение студент выбирает самостоятельно это значение, исходя из конкретной задачи. При этом нужно понимать, как влияет данный параметр на результат, в противном случае результат может быть не корректным.
Задание
Изменяя отношение R₀ / l и зафиксировав все остальные данные, получить зависимоcть ширины основного лепестка ДН, интенсивности 1-го бокового лепестка, КИП и КНД от размера раскрыва. Результаты наблюдений занести в таблицу 1.
На основании таблицы 1 построить графики зависимостей j₀ = f (R₀/l), Е_1б=f(R₀/l), КИП=f(R/
), и КНД=f(R₀/
).

Задача №2

Задание
Изменяя М и зафиксировав все остальные данные, оценить изменение ширины главного лепестка ДН, уровня первого бокового лепестка, КИП и КНД. Результаты наблюдений занести в таблицу 2.
На основании таблицы 2 построить графики зависимостей
=f(M), Е_1Б=f(M), КИП= f(М), КНД= f(М).

Задача №3

Задание
Зафиксировав показатель степени М и изменяя вид амплитудного распределения (изменяя пьедестал
), оценить изменения ширины главного лепестка ДНj ₀, уровня первого бокового лепестка Е_1б, КИП и КНД.
Результаты наблюдений занести в таблицу 3.
На основании таблицы 3 построить графики зависимостей j ₀=f(
), Е_1б=f(
), КИП = f(
), КНД = f(
).

Задача №4

Задание
Сравнить ширину главного лепестка, уровень первого бокового лепестка ДН,КИП и КНД круглого и квадратного раскрывов при условии, что диаметр круглого раскрыва 2R равен стороне квадрата (а). Пьедестал
задается преподавателем. Результаты расчета занести в таблицу 4.
Отчет должен содержать результаты работы с выводами по каждому пункту проведенных исследований.

Лабораторная работа №4

Параболическая антенна

Цель занятия: исследовать электрические характеристики параболической антенны

Контрольные вопросы

1.От чего зависит коэффициент использования поверхности раскрыва параболической антенны?
2.От чего зависит коэффициент направленного действия (КНД) параболической антенны?
3. Как влияет фокусное расстояние зеркала на диаграмму направленности антенны?
4. Как влияет диаграмма направленности облучателя на коэффициент направленного действия антенны?
Исходные данные
1. Отношение радиуса раскрыва к длине волны R­₀ / l.
2. Отношение радиуса раскрыва к фокусному расстоянию R­₀ / f₀.
3. Вид диаграммы направленности облучателя F(j).
4. Степень М, характеризующая ширину диаграммы направленности облучателя (чем больше М, тем более узкая диаграмма направленности облучателя).

Задача №1

Зафиксировав отношение R₀ / l и изменяя отношение R₀ / f₀, получить зависимость коэффициента направленного действия (КНД), коэффициента использования поверхности (КИП) и амплитуды поля на краю зеркала Е_кр от фокусного расстояния, а также уровень первого бокового лепестка Е_1б.
Результаты наблюдений занести в таблицу 1.
На основании таблицы 1 построить графики зависимостей КНД=f((R₀/f), КИП=f( R₀/f), Е_кр=f(
), Е_1б=f(
).

Задача №2

Изменяя ширину диаграммы направленности облучателя (изменяя М) и зафиксировав все остальные исходные данные, исследовать изменения КНД, КИП и амплитуды поля на краю Е_кр зеркала. Результаты наблюдений занести в таблицу 2.
На основании таблицы 2 построить графики зависимостей КНД=f(М), КИП=f(М), Е_кр=f(М).

Задача №3

Изменяя отношение R₀ / l и зафиксировав остальные исходные данные, получить зависимость КНД, КИП, ширины главного лепестка j₀ и амплитуды поля на краю зеркала Е_кр от радиуса раскрыва R₀.
Результаты наблюдений занести в таблицу 3.
На основании таблицы 3 построить графики зависимостей КНД=f (R₀/l), КИП=f(R₀/l), Е_кр=f (R₀/l), j₀=f (R₀/l).
Отчет должен содержать результаты выполненной работы с выводами по каждому пункту проведенных исследований.