ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5...

18
0 آزﻣﺎﯾﺶ5 : اﻧﺪازه آﻧﺘﻦ ﻣﺸﺨﺼﺎت ﮔﯿﺮي ﻫﺎü ﻫﺪف آﻧﺘﻦ ﮐﻠﯽ ﻣﺸﺨﺼﺎت ﺑﺎ آﺷﻨﺎﺋﯽ روش و ﻫﺎ اﻧﺪازه ﻫﺎي ﻣﺸﺨﺼﺎت اﯾﻦ ﮔﯿﺮي. ü ﺗﺌﻮري وﺳﯿﻠﻪ آﻧﺘﻦ اﻟﮑﺘﺮو اﻧﺮژي ﮐﻪ اﺳﺖ اي ﻣﻮج ﯾﺎ اﻧﺘﻘﺎل ﺧﻂ از را ﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ ﻣـﯽ ﻣﻨﺘﻘـﻞ ﻫﻮا ﺑﻪ ﺑﺮ در ﺗـﺎ ﮐﻨـﺪ ﺑﻪ ﺟﻬﺎت ﯾﺎ ﺟﻬﺖ ﺷﻮد ﻣﻨﺘﺸﺮ ﺧﺼﻮﺻﯽ. اﺧ وﺟﻮد ﺑﺎ آﻧﺘﻦ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻧﯽ، ﺟﺰﺋﯿﺎت و ﻇﺎﻫﺮ در ﺑﺴﯿﺎر ﺘﻼﻓﺎت را ﻫـﺎ ﻣﯽ ﮐـﺮد ﻣﺸـﺨﺺ ﮐﻠﯽ ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﭼﻨﺪ ﺑﺎ ﺗﻮان. آﻧـﺘﻦ ﺑـﻪ ﻣﺮﺑـﻮط ﻣﺸﺨﺼـﻪ و اﺻـﻄﻼح ﭼﻨـﺪً ذﯾـﻼ ﻃـﺮز و ﻫـﺎ اﻧﺪازه ﻣﯽ داده ﺷﺮح اﺧﺘﺼﺎر ﺑﻪ آﻧﻬﺎ ﮔﯿﺮي ﺷﻮد. ﻣﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮ اﻃﻼﻋﺎت ﺑﺮاي درﺑـﺎره ﮐـﻪ ﻣﺘﻌﺪدي ﮐﺘﺐ ﺑﻪ ﺗﻮاﻧﯿﺪ اﻧﺪازه و ﺗﺌﻮري ﮔﯿﺮي ﻫﺎ ﮐﻨﯿﺪ ﻣﺮاﺟﻌﻪ دارﻧﺪ، وﺟﻮد آﻧﺘﻦ ي. 1 اﯾﺰوﺗﺮوﭘﯿﮏ آﻧﺘﻦ) ( Isotropic اﺳـﺖ ﯾﮑﺴـﺎن ﺟﻬﺎت ﺗﻤﺎم در آن ﺗﺸﻌﺸﻊ ﮐﻪ ﻓﺮﺿﯽ اﺳﺖ آﻧﺘﻨﯽ) ﻣﺎﻧﻨـﺪ ﻧﻘﻄــﻪ ﻧــﻮر ﻣﻨﺒــﻊ اي( ﺑــﻪ ﻃــﻮري آن ورودي ﺗــﻮان اﮔــﺮ ﮐــﻪP آن، ﺗﺸﻌﺸــﻌﯽ ﺗــﻮان ﭼﮕــﺎﻟﯽ ﺑﺎﺷــﺪ،S ، ) ﻣﺮﺑﻊ ﻣﺘﺮ ﺑﺮ وات ﺣﺴﺐ ﺑﺮ( ﻓﺎﺻﻠ درR , ﺑﻪ ﺻﻮرت2 4 / R P S p = ﺑﻮد ﺧﻮاﻫﺪ. ﺑﻪ ﻓﺮﺿﯽ آﻧﺘﻦ اﯾﻦ ﻋﻨـﻮان ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻣﺒﻨﺎي آﻧﺘﻦ ﺑﺮاي اي ﺑﻪ ﺣﻘﯿﻘﯽ ﻫﺎي ﻣﯽ ﮐﺎر رود. آﻧﺘﻦً ﻣﻌﻤﻮﻻ ﻣﯽ ﻃﺮح ﻃﻮري ﻫﺎ ﺷﻮد ﻣﺘﻤﺮﮐﺰ ﻣﺨﺼﻮﺻﯽ ﺟﻬﺖ در ﻣﻮج ﺗﺸﻌﺸﻊ ﮐﻪ ﺷﻮﻧﺪ. ﭼﮕﺎﻟﯽ ﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ، ﺗﻮان ﺗﺸﻌﺸﻌﯽ ﻓﺮﺳﺘﻨﺪ آﻧﺘﻦ ﯾﮏ از ه واﻗﻌﯽ اﯾﺰوﺗﺮوﭘﯿﮏ آﻧﺘﻦ ﺧﻼف ﺑﺮ، ﺑﻮد ﺧﻮاﻫﺪ ﻣﺘﻐﯿﺮ ﺟﻬﺖ ﺑﺮﺣﺴﺐ، . ﻧﺴـﺒﯽ ﺗـﻮان ﭼﮕﺎﻟﯽ ﻧﻤﺎﯾﺶ ﺗﺸﻌﺸـﻌﯽ ﺻـﻔﺤﻪ در آﻧـﺘﻦ از ﺑـﻪ اﺳـﺖ آن ﺣـﺎوي ﮐـﻪ اي اﻟﮕـﻮي ﺗﺸﻌﺸـﻌﯽPattern Radiation اﺳـﺖ ﻣﻮﺳـﻮم ﺻﻔﺤﻪ آن در آﻧﺘﻦ اﯾﻦ. درً ﻣـﺜﻼError! Reference source not found. اﻟﮕﻮي ﺻﻔﺤﻪ در آﻧﺘﻦ ﯾﮏ ﺗﺸﻌﺸﻌﯽ ﺑﻪ اي ﺧﺼﻮص) ﺻـﻔﺤً ﻣﺜﻼ آﻧـﺘﻦ ﺣـﺎوي اﻓﻘـﯽ( ﻫﻤﭽﻨـﯿﻦ و اﻟﮕﻮي اﺳﺖ ﺷﺪه رﺳﻢ ورودي ﺗﻮان ﻫﻤﺎن ﺑﺎ اﯾﺰوﺗﺮوﭘﯿﮏ آﻧﺘﻦ ﺗﺸﻌﺸﻌﯽ. ﺷـﮑﻞ، اﯾـﻦ ﻗﻄﺒـﯽ ﻣﺨﺘﺼـﺎت در ﻓﺎﺻﻠ ﻣﻌﺮ ﻣﺮﮐﺰ از ﺷﻌﺎﻋﯽ ﺣﺴﺐ ﺑﺮ ﻧﺴﺒﯽ ﺗﻮان ﭼﮕﺎﻟﯽ فdB وq ﺟﻬﺖ ﻣﻌﺮف) ﺷـﻤﺎل ﺑـﻪ ﻧﺴـﺒﺖً ﻣﺜﻼ( ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﻣﯽ ﻣﻼﺣﻈﻪ ازا ﺑﻪ ﮐﻪ ﺷﻮد ي ﺗﻮان ﺑﻪ آﻧﺘﻦ اﯾﻦ ﺗﻮان ﭼﮕﺎﻟﯽ ﯾﮑﺴﺎن ورودي ﻫﺎي ﺟﻬـﺖ در ﺧﺼـﻮص0 = q ﺑﻪ ﺑﯿﺸﺘﺮ اﯾﺰوﺗﺮوﭘﯿﮏ آﻧﺘﻦ از ﻣﺮاﺗﺐ ﺑﻮ ده ﺟﻬـﺖ اﯾـﻦ در را اﻟﮑﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴـﯽ اﻧـﺮژي اﮐﺜـﺮ آﻧﺘﻦ و اﺳﺖ ﮐﺮده ﻣﺘﻤﺮﮐﺰ. ﺳﺎده از ﯾﮑﯽ ﺑﻬﺮه ﺗﻌﺎرﯾﻒ ﺗﺮﯾﻦ( Gain ﺗﻤﺮﮐـﺰ ﯾﺎ( y Directivit از ﻋﺒﺎرﺗﺴـﺖ آﻧـﺘﻦ ﺻـﻮرﺗﯽ در ﺟﻬـﺖ، آن در اﯾﺰوﺗﺮوﭘﯿـﮏ آﻧـﺘﻦ ﺗـﻮان ﭼﮕﺎﻟﯽ ﺑﻪ آﻧﺘﻦ ﻣﺎﮐﺰﯾﻤﻢ ﺗﻮان ﭼﮕﺎﻟﯽ ﻧﺴﺒﺖ ﺗـﻮان ﮐـﻪ ﺑﺎﺷﺪ ﺛﺎﺑﺖ ﻓﺎﺻﻠﻪ و ورودي. ) ﮐﻪ دارﻧﺪ ﺟﺰﺋﯽ اﺧﺘﻼﻓﯽ ﺗﻤﺮﮐﺰ و ﺑﻬﺮه آﻧﺘﻦ ﺗﻠﻔﺎت ﺑﻪ اﺳﺖ ﻣﺮﺑﻮط. از اﯾﻨﺠﺎ در ﭼﺸﻢ ﺟﺰﺋﯽ اﺧﺘﻼف اﯾﻦ ﻣﯽ ﭘﻮﺷﯽ ﮐﻨﯿﻢ. ( ﺑﺮﺣﺴﺐً ﻣﻌﻤﻮﻻ ﻧﺴﺒﺖ اﯾﻦdB ﻣﯽ ﺑﯿﺎن ﺷﻮد. ﺑﻪ ﺑﻬﺮ ﻣﺜﺎل ﻋﻨﻮان ه ﻣﯿﻠﻪ دﯾﭙﻞ آﻧﺘﻦ ﻧﯿﻢ اي ﺣﺪود ﻣﻮجdB 2 ﺑﻬﺮ، ه آﻧﺘﻦ ﯾﺎﮔﯽ ﻧﻮع ﻫﺎي) ( Yagi ﮔﯿﺮﻧﺪ ﺑﺮاي ه ﺣـﺪود ﺗﻠﻮﯾﺰﯾـﻮﻧﯽ1 ﺑﻪ ﺷﻮد رﺟﻮعٌ ﻣﺜﻼ: " " ., . , g Engineerin Antenna L W Weeks ﯾﺎ و: " " ., . , Antennas D J Krauss

Upload: others

Post on 02-Jan-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

0

ها گیري مشخصات آنتناندازه : 5آزمایش ü هدف

.گیري این مشخصاتهاي اندازهها و روشآشنائی با مشخصات کلی آنتن ü تئوري کنـد تـا در بر به هوا منتقـل مـی مغناطیسی را از خط انتقال یا موجاي است که انرژي الکتروآنتن وسیله

هـا را تالفات بسیار در ظاهر و جزئیات ساختمانی، آنتنبا وجود اخ. خصوصی منتشر شودجهت یا جهات به هـا و طـرز ذیـالً چنـد اصـطالح و مشخصـه مربـوط بـه آنـتن . توان با چند پارامتر کلی مشـخص کـرد می

توانید به کتب متعددي کـه دربـاره براي اطالعات بیشتر می. شودگیري آنها به اختصار شرح داده میاندازه 1.ي آنتن وجود دارند، مراجعه کنیدهاگیريتئوري و اندازه

ماننـد (آنتنی است فرضی که تشعشع آن در تمام جهات یکسـان اسـت Isotropic)(آنتن ایزوتروپیک

ــور نقطــه ــع ن ــه) ايمنب ــوان ورودي آن طــوريب ــر ت ــوان تشعشــعی آن، Pکــه اگ ،Sباشــد، چگــالی ت/24صورت به, R هدر فاصل) بر حسب وات بر متر مربع( RPS π= عنـوان این آنتن فرضی به. خواهد بود

.رودکار میهاي حقیقی بهاي براي آنتنمبناي مقایسهنابراین، چگالی ب. شوند که تشعشع موج در جهت مخصوصی متمرکز شودها طوري طرح میمعموالً آنتن

.، برحسب جهت متغیر خواهد بود ، بر خالف آنتن ایزوتروپیک واقعی هاز یک آنتن فرستند تشعشعیتوان تشعشـعی الگـوي اي کـه حـاوي آن اسـت بـه از آنـتن در صـفحه تشعشـعی نمایش چگالی تـوان نسـبی

PatternRadiation مـثالً در . این آنتن در آن صفحه موسـوم اسـتError! Reference source not

found. و همچنـین ) افقـی حـاوي آنـتن همثالً صـفح (خصوص اي بهتشعشعی یک آنتن در صفحه الگويدر مختصـات قطبـی ایـن شـکل، . تشعشعی آنتن ایزوتروپیک با همان توان ورودي رسم شده است الگوي) مثالً نسـبت بـه شـمال (معرف جهت θو dBف چگالی توان نسبی بر حسب شعاعی از مرکز معر هفاصلخصـوص در جهـت هاي ورودي یکسان چگالی توان این آنتن بهتوان يشود که به ازامالحظه می. باشدمی0=θ و آنتن اکثـر انـرژي الکترومغناطیسـی را در ایـن جهـت دهبومراتب از آنتن ایزوتروپیک بیشتر به

)ترین تعاریف بهره یکی از ساده. متمرکز کرده است )Gain یا تمرکـز( )yDirectivit آنـتن عبارتسـت ازکـه تـوان نسبت چگالی توان ماکزیمم آنتن به چگالی تـوان آنـتن ایزوتروپیـک در آن جهـت، در صـورتی

در اینجا از . مربوط استبه تلفات آنتن بهره و تمرکز اختالفی جزئی دارند که ( .ورودي و فاصله ثابت باشد هعنوان مثال بهربه. شودبیان می dBاین نسبت معموالً برحسب ) .کنیمپوشی میاین اختالف جزئی چشم

تلویزیـونی حـدود هبراي گیرند Yagi)(هاي نوع یاگی آنتن ه، بهرdB2موج حدود اي نیمآنتن دیپل میله

,.,."": مثالٌ رجوع شود به 1 gEngineerinAntennaLWWeeks

,.,."" : و یا AntennasDJKrauss

Page 2: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

1

dB12~6 هاي سهموي آنتن هو بهر( )Parabolic حدود مایکروویوdB60~30 با توجـه بـه . باشدمی)اي بین نقاطی که تشعشع آنتن نصف زاویه هفاصل 1-0 شکل تشعشعی الگوي )dB3− تشعشـع مـاکزیمم)(باشد، به پهناي اشعه می WidthBeam هزاویـ ( .آنتن در ایـن صـفحه موسـوم اسـت B 1-0 شـکل در (

، پهنـاي عنوان مثـال به. آن کمتر است هآنتن بیشتر باشد، پهناي اشع هواضح است که هر چه تمرکز و بهرهاي مخـابراتی هاي زمینی ماهوارهآنتن ایستگاه هدرجه و پهناي اشع 40~60هاي یاگی حدود آنتن هاشع

.باشددرجه می 1.0حدود

کیپورتوزیانتنآرادتهجنتنآ

-3dB-3dB

0dBθ

B

نمودار تشعشعی آنتن: 1-0 شکل

عنـوان فرسـتنده اسـتفاده شـود و چـه شود که مشخصات یک آنتن چـه از آن بـه ها ثابت میدر تئوري آنتن

کار رود، توان دریافت شده بـراي مـوجی عنوان گیرنده بهچنانچه به 1-0 شکل یعنی آنتن . گیرنده یکی استهاي گیرنده پارامتر دیگـري بـه نـام سـطح در مورد آنتن. بر آن بتابد ماکزیمم خواهد بود θ=0که از طرف

)مؤثر )AreaEffective شده هتوان دریافت شده به چگالی توان تابیدشود که برابر است با نسبت تعریف می : )در جهت ماکزیموم دریافت قرار گرفته باشدو بودهکه آنتن به بار منطبق در صورتی(بر آنتن

) 0 -1 ( ( )2mSPAe =

کـه شـود همچنین ثابـت مـی . توان دریافت شده است Pچگالی توان تابش و Sسطح مؤثر، eAکه در آن )زیر بین بهره هرابط )G و سطح مؤثر یک آنتن برقرار است:

) 0 -2( 24λ

π eAG =

)طول موج است λکه در آن )fc /=λ. دور (از یکدیگر در فضاي آزاد R هاي را در نظر بگیرید که به فاصلفرستنده و گیرنده 2-0 شکل حال مطابق

و تـوان خروجـی TG ،RGهاي فرستنده و گیرنـده بـه ترتیـب آنتن هبهر. قرار دارند) از زمین و موانع دیگر

Page 3: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

2

λ/cfو فرکـانس RPشده در گیرنده و توان دریافت TPفرستنده تـوان نشـان داد کـه مـی . باشـد مـی =زیـر بـین نسـبت تـوان هها منطبـق باشـند، رابطـ ها بدون تلفات و از نظر امپدانسی به دستگاهچنانچه آنتن

:شده به توان فرستاده شده برقرار استدریافت

) 0 -3( 2

4

=

RGG

PP

RTT

R

πλ

ضاي آزادسیستم فرستنده و گیرنده در ف : 2-0 شکل

)(انتقـال فضـاي آزاد هاز این رابطه که بـه رابطـ EquationonTransmissiSpaceFree ،موسـوم اسـت

و موانـع زمـین هـا معمـوالً از اثـرات چون در این فرکانس. ویو استفاده کردویکراهاي متوان در فرکانسمیهمچنین باید توجه داشت . نظر کردتوان صرفها نباشد، میکه زیاد نزدیک خط دید آنتندیگر، در صورتی

)(میدان دور هکه این رابطه فقط در ناحی FieldFar همعیاري که معموالً براي ناحیـ . ها صادق استآنتن :رود، چنین استمیدان دور آنتن به کار می

) 0-4( λ

22LR ≥

.باشدطول موج می λ بزرگترین بعد آنتن و Lفاصله از آنتن، Rکه در آن ü آزمایش .نشان داده شده است 3-0 شکل ل مورد نیاز در این آزمایش و طرز اتصال به یکدیگر در یوسا

Page 4: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

3

ل آزمایشیوسا: 3-0 شکل هماننـد . کننـده تشـکیل شـده اسـت متر و تضـعیف ، فرکانسمایکروویوساز یا ژنراتور یک نوسان فرستنده ازکنیم تـا بتـوانیم در گیرنـده مدوله می kHz1ژنراتور را با فرکانس صوتی GHz10هاي قبل فرکانس آزمایشکننده به تضعیف. بخوانیم) مترSWRنظیر (ک ولتمتر معمولی سازي با ینسبی سیگنال را بعد از آشکار هدامن

هـر دو آنـتن فرسـتنده و گیرنـده از نـوع آنـتن . رودکـار مـی منظور تنظیم توان ورودي به آنتن فرستنده به)(شــیپوري AntennaHorn ــده از یــک تضــعیف. باشــندمــی ســاز کریســتالی کننــده و یــک آشــکارگیرن

( )DetectorCrystalتـوان آن گیرنده از فرستنده قابل تغییر است و همچنین مـی هفاصل. تشکیل شده استحدود چنـد (در این آزمایش هر چند توان فرستنده کم است . ثابتی از فرستنده دور آن چرخاند هرا در فاصل

کـه بـا هنگـامی کردن مستقیم به داخل آنتن فرستنده خـودداري کنیـد و در هرحال از نگاهولی به) واتمیلی .کنید ضریب تضعیف فرستنده را روي مقدار ماکزیمم قرار دهیدآنتن فرستنده کار می

گیري توان نسبی بر حسب فاصله اندازه -5-1تضـعیف فرسـتنده . برهاي فرستنده و گیرنده را به یکدیگر بچسبانیدبرها جدا کرده و موجها را از موجآنتن

را روي آن قرائـت آن هکننـد ولتمتر گیرنده و تضـعیف هو با انتخاب مناسبی از حوز دادهقرار dB30را روي dB0 ین میـدان یبین آنها را کمی بزرگتر از حـد پـا هها را دوباره وصل کرده و فاصلحال آنتن. تنظیم کنید

تضعیف فرسـتنده )).4Error! Reference source not found-0 (رابطه ( .دور آنتن فرستنده تنظیم کنیدبدین ترتیب اختالف تضعیف فرستنده بـا مقـدار . قبلی را بخواند dB0را کمتر کنید تا گیرنده دوباره همان

)30(قبلی آن dB برابر است با نسبتTR PP هکار را براي چند فاصل این. براي این فاصله) dBبر حسب ( /) توان نسبی با اشل خطی و فاصله با اشل لگاریتمی(نتایج را روي کاغذ نیمه لگاریتمی . دیگر نیز تکرار کنید

.رسم کنید

شدهبهره از توان نسبی دریافت همحاسب - 5-2دو آنـتن (هـا را محاسـبه کنیـد آنـتن ه، بهـر ) 3-0 (رابطه با استفاده از یک نقطه از منحنی قسمت فوق و

.دنماییبیان dBبهره را برحسب ). مشابه هستند

آنتن استاندارد مقایسه با روش گیري بهره بااندازه -5-3آن دقیقـاً هگیري بهره آن است که آنتن را با یـک آنـتن اسـتاندارد کـه بهـر روش معمول دیگر براي اندازه

بـر (شـده آنتن گیرنده را با آنتن استاندارد تعویض کنید و از اختالف ولتاژ دریافت. معلوم است مقایسه کنیمدسـت آمـده در نتیجه را با مقدار به. دنماییآنتن گیرنده را محاسبه هآنتن استاندارد، بهر هو بهر )dBحسب .آزمایش مقایسه کنید -2-5 قسمت

Page 5: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

4

5-4- افقی هتشعشعی و پهناي اشعه در صفح الگويگیري اندازه

Page 6: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

5

و آنتن در مقابل یکدیگر قرار دارند، توان فرستنده و تضعیف گیرنده که داي مناسب و در حالیدر فاصله حـال گیرنـده را ). dB0مـثالً (را طوري تنظیم کنید که دوباره قرائت ولتمتر گیرنده مرجع مناسبی باشد

و افـت ولتـاژ را ) در هـر دو جهـت (اي بچرخانیـد درجـه 10افقی نسبت به فرستنده به فواصل هدر صفح ) .خـود برگـردد هکه قرائـت گیرنـده بـه مقـدار اولیـ طوريتغییر تضعیف فرستنده به(دوباره با روش قبلی

و از کـرده رسم ) dBنسبی برحسب هدامن(تشعشعی آنتن را در مختصات قطبی الگوي. گیري کنیداندازه)روي آن پهناي اشعه )WidthBeam دست آوریدرا در این صفحه به.

سطح موثر آنتن همحاسب -5-5، .Error! Reference source not found) 2-0 (رابطـه آنـتن و هشـد گیـري انـدازه هبا استفاده از بهر

آنتن است؟ هاین سطح چند درصد سطح فیزیکی دهان. دست آوریدنتن شیپوري را بهسطح مؤثر آ

ايگوشه هکنندآنتن با منعکس -5-6اي بـا گوشـه هکننـد آنتن دیپـل بـا مـنعکس یتشعشع الگويگیري در این بخش هدف محاسبه و اندازه

جهـت دلخـواه و در نتیجـه آنـتن در ههاي متمرکز کردن اشـع یکی از روش. است استفاده از روش تصویر، چنانچـه 4-0 شـکل مثالً مطابق . هاي فلزي استکنندهآنتن در این جهت استفاده از منعکس هازدیاد بهرمـوازات آن قـرار بـه از یک آنـتن دیپـل و d هفاصلبه) آل با ابعاد بینهایتدر حالت ایده(فلزي هیک صفح

دیپـل هاز بهر dB2این مجموعه حدود هگیرد، تشعشع آنتن را در جهت مقابل متمرکز خواهد کرد و بهر ).باشدمی dB15.2موج در فضاي آزاد دیپل نیم هبهر( .تنها بیشتر خواهد بود

اي و تصویر معادل آنکننده صفحهآنتن دیپل با منعکس: 4-0 شکل

Page 7: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

6

)در بررســی تئــوري ایــن مســأله از روش تصــویر )agesofMethod Im هــا و شــود و میــداناســتفاده مــی

از دیپل اصـلی d2 هفاصلهاي دیپل و تصویر آن که بهتوان از مجموع میدانپارامترهاي دیگر این آنتن را میخاطر ها بهمختلف الجهت بودن جریان آنتن. قرار گرفته و جریان آن مخالف جریان دیپل است، محاسبه کرد

صـفر شـدن مولفـه ( .کننده تأمین شـود منعکس هآن است که شرایط حدي الکترومغناطیسی در محل صفح 5-0 شـکل همـین ترتیـب چنانچـه یـک آنـتن دیپـل، مطـابق به )مماسی میدان الکتریکی روي این صفحه

تـوان نشـان داد کـه آن قرار داشته باشد، مـی هاز گوش d هفاصلو به o90اي با زاویۀ کنندهموازات منعکسبه هـاي جریـان ( .نشـان داده شـده اسـت 5-0 شـکل موازي است که مقطع آنها در این آنتن معادل چهار آنتن

ــم ــان ه ــت و جری ــت مثب ــا عالم ــلی ب ــل اص ــا دپی ــت ب ــخص جه ــی مش ــت منف ــا عالم ــالف ب ــاي مخ ه 1).اندشده

ايگوشه هکنندیپل با منعکسآنتن د: 5-0 شکل

) همه سو یکسـان ( Omnidirectionalصورت عمود بر آن به هبا توجه به اینکه تشعشع آنتن دیپل در صفح

)هـا آنـتن هتوان بـا روش تعیـین میـدان مجموعـ باشد، میدان دور دپیل و تصاویر آن را میمی )Arrays اي دور نشان داده اختالف مسیر پرتوهاي چهار آنتن از مرکز مجموعه به نقطه 6-0 شکل در . دست آوردبه

.شده است

,..,""توانید به کتب آنتن مثالً به کتاب اي میکنندة گوشههاي با منعکسبراي اطالعات بیشتر دربارة تئوري آنتن 1 AntennasSDJKrauss

.مراجعه کنید 328~336صفحات

Page 8: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

7

اختالف مسیر و پرتوها: 6-0 شکل

باشد، بـا توجـه بـه اخـتالف 0Eبرابر Rدور هها در فاصلشدت میدان مربوط به یکی از آنتن هچنانچه دامن

:فازهاي ناشی از این اختالف مسیرها داریم) 0 -5( ( ) ( )[ ]ϕβϕβπϕβϕβϕ sinsincoscos

0djdjjdjdj eeeeeEE −− +++=

)که در آن )ϕE شدت میـدان دور مجموعـه وλπβ ضـریب . باشـد ضـریب فـاز در فضـاي آزاد مـی =2/1−=πje هانـداز بـه 4و 2هاي هاي آنتنخاطر آن است که جریانآخر بهه دو جمل o180 هـاي بـا جریـان

صـورت کسـینوس، تـابع تشعشـع نسـبی ایـن با ترکیب جمالت فوق بـه . اختالف فاز دارند 2و 1هاي آنتن : صورت زیر خواهد بودبه ϕمجموعه برحسب

) 0-6( ( ) ( ) ( ) ( )πϕβϕβϕ

ϕ ++== sincos2coscos20

ddE

EF

: و یا) 0 -7( ( ) ( ) ( )ϕβϕβϕ sincoscoscos2 ddF −=

.ه شـده اسـت نشـان داد 7-0 شـکل مختلـف آنـتن از گوشـه در هفاصل 3براي یتشعشع الگويفرم تقریبی .)اشل شعاعی خطی است(

Page 9: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

8

23λ

λ

تقریبی یهاي تشعشعالگو: 7-0 شکل

Page 10: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

9

ü محاسبات قبل از آزمایش ــل ــراي فواصــ ــوي 2/3λ=dو λ=d ،λ=d/2بــ ــع الگــ ــب یتشعشــ ــبی را برحســ dBنســ)یعنی ( ) maxlog20log20 FF −ϕ ( را براي( ) ( )4/4/ πϕπ و آنهـا را در مختصـات نمودهمحاسبه −>>

.قطبی رسم کنید ü آزمایش انتخـاب GHz5.8فرکانس مولـد مـایکروویو را برابـر . است نشان داده شده 8-0 شکل ل آزمایش در یوسا

کننـده مـنعکس هبـین دیپـل و گوشـ هبـا تنظـیم فاصـل . مدوله کنید kHz1و آن را با فرکانس صوتی کردهگیـري انـدازه 2/3λ=dو λ=d ،λ=d/2دیاگرام تشعشـع نسـبی را بـراي فواصـل ) وسیله کولیسبه(

. یدنمایشده مقایسه کرده و با نتایج محاسبه

ل آزمایشیوسا: 8-0 شکل

حیح در یـک می توان بـراي تصـ که از آن magic Teeدر انتها نیز یک آزمایش با دو آنتن متصل شده به یک

.انجام خواهد شد φیا θجهت مثالً

اگر سه آنتن با بهره مجهول داشته باشیم چگونه می توان بهره آن ها را با به کار بردن دو به دو آن ها : سؤال یافت؟

Page 11: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

10

گیـري امپـدانس و انطبـاق بـار در انـدازه : 6آزمایش مایکروویورکانسهاي فü هدف

:سه روشگیري امپدانس بار با استفاده از اندازه)دار بر شکافموج-1 )WaveguideSlotted استفاده از کوپلرهاي جهت دار و مقایسه توان هاي تابیده شده و برگشتی -2 ) اتصال کوتاه(استفاده از کوپلرهاي جهت دار و مقایسه با یک بار مرجع -3 .مایکروویوهاي هاي انطباق بار به سیستم در فرکانسآشنائی با یکی از روشو

ü تئوري هـاي ، همان روش تغییر مکان مینیمممایکروویوهاي گیري امپدانس در فرکانسهاي اندازهیکی از روش

چنانچه هنوز ایـن ( .شرح داده شد .Error! Reference source not foundباشد که در موج ساکن میدار بر شکافاز موج مایکروویوهاي البته در فرکانس .)اید قسمت تئوري آن را بخوانیدآزمایش را انجام نداده

)گیري نسبت مـوج سـاکن ها و اندازهدار براي تعیین محل مینیممبه جاي خط انتقال شکاف )S اده اسـتف-اي تعریف نمـی برها، بر خالف خطوط انتقال، امپدانس مشخصهتفاوت دیگر این است که در موج. شودمی

.)شودکه مستقیماً از دیاگرام اسمیت قرائت می( .شودشده بیان مییزه صورت نرمالشود و امپدانس بار بهخصوص اهمیت بیشـتري در یک باند فرکانسی به 1به Sدر عمل میزان انطباق بار، یعنی نزدیک بودن

همچنـین توجـه داشـته ) .امکان تعریف وجود داشـته باشـد اگر ( .دارد تا تعیین مقدار مطلق امپدانس بار)بر خصوص طول موج در موجباشید که در هر فرکانس به )gλ مـوج در هـوا بزرگتـر از طـول وارههم( )λ

): باشد و داریممی )2/1/ ff cg −= λλ .2بین دو مینیمم متوالی برابر هبنابراین، فاصل/gλ باشـد میgLصورت ها بهو تغییر مکان مینیمم λ/∆ شودبیان می.

Page 12: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

11

وسایل آزمایش: 1-0 شکل

:مثال

دار بین ژنراتور و آنتن قـرار داده شـده و بـا اسـتفاده از بر شکافموج مایکروویوفرض کنید در یک سیستم GHzfبرفرکانس قطع موج(دست آمده است روش تغییر مکان مینیمم اعداد زیر به c ):باشدمی =56.6

S=2: نسبت موج ساکن

S→∞: نسبت موج ساکن

که توان خروجی ژنراتور در حالت ورتیدست آورید و در صآنتن را به هشدیزه فرکانس ژنراتور و امپدانس نرمال رسد چقدر است؟باشد، توانی که به آنتن می W10انطباق

مترسانتی 8.32,5.88,3.44: هامحل مینیمم

:برآنتن در انتهاي موج) 1(

مترسانتی 63.2,07.5,51.7: هامحل مینیمم :برکوتاه در انتهاي موجاتصال) 2(

Page 13: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

12

( ) ( ) cmg 88.488.532.8244.388.52 =−=−=λ

( )

2

2

2/1

/

+=⇒

−=

gc

c

gcff

ff

fcλ

λ

( ) GHzf 91090488.01031056.6 9

2829 =×=

×+×=

cmL) طرف مولدبه( 81.063.244.307.588.551.732.8 =−=−=−=∆ /166.088.4/81.0) طرف مولدبه( ==∆ gL λ

طرف به gλ166.0 هاندازبه S=2 هامپدانس مینیمم دایر هاز نقط 2-0 شکلبنابراین، در دیاگرام اسمیت

: مآوریدست میآنتن و ضریب انعکاس را به هشدیزه کنیم و امپدانس نرمالبار حرکت می

75.012.1 jzL += o6133.0 je=Γ

( ) ( )[ ] WPPA 9.833.01101 22max =−=Γ−=

)ترتیب در این مثال تلفات ناشی از عدم انطباق بدین )LossMismatch است 10%حدود.

Page 14: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

13

به تعیین امپدانس آنتنمثال مربوط : 2-0 شکل

Page 15: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

14

شوند که در هنگام اتصال آنهـا بـه یگـدیگر عـدم انطبـاق طوري طرح می مایکروویوها و سایر اجزا آنتن )کننـده نـام تنظـیم ی بـه لیتـوان از وسـا براي انطباق بهتر به سیستم، می. المقدور کم باشدحتی )Tuner

)کننده با پـیچ لغـزان ل به تنظیمیرین این وساتیکی از ساده. استفاده کرد )TunerScrewSlide موسـومبر به داخل آن نفوذ کـرده و فوقانی موج هاي که از شکاف طولی واقع در دیواراست که تشکیل شده از میله

توان نشان داد که مدار معادل خط می )الف -3-0 شکل( .عمق نفوذ و همچنین محل آن قابل تغییر استهـم از لحـاظ مقـدار و هـم (کتـانس متغیـر اصـورت یـک ر به) ب -3-0 شکل(انتقالی این وسیله مطابق

که در آن محـل ادمیتـانس بـار ) ج-3-0 شکل(با توجه به دیاگرام اسمیت ادمیتانسی . باشدمی) موقعیتو ) 1مسـیر (ثابـت اسـت S هحرکـت روي دایـر همنزلشود که تغییر محل میله از بار بهاست مالحظه می

ن ، بـا ایـ بنـابراین ). 2مسـیر (کنداکتانس ثابـت هحرکت روي دایر همنزل تغییر مقدار سوسپتانس میله به)کنداکتانس هروي دایر A هبه نقط LYتوان از تغییرات می )1=g و از آنجا به مرکز نمودار( )1=S

.ها با دو پیچ و سه پیچ ثابت نیز وجود دارنددهندهاز انطباقانواع دیگري . یعنی حالت انطباق کامل رسید

پیچ لغزان هدهندانطباق: 3-0 شکل

Page 16: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

15

ü آزمایش ــایش در ــورد آزمــــــــــــــــــ ــتم مــــــــــــــــــ ــزا سیســــــــــــــــــ اجــــــــــــــــــ

ش .نشان داده شده است 4-0 کل

)مجهول در این آزمایش یک آنتن شیپوري بار )AntennaHorn ًاست که با قرار دادن عـایقی در آن عمـدادر این آزمایش نیـز ) .خوبی منطبق استصورت آنتن به سیستم بهدر غیر این( .ایموجود آوردهعدم انطباق به

کنـیم مدوله می kHz1اتور را با سیگنال صوتی ، سیگنال ژنرمایکروویوگیري ولتاژهاي براي سهولت در اندازه .خوانیمولتاژ را می هو سپس مقادیر آشکار شد

Page 17: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

16

ل آزمایشیوسا: 4-0 شکل

ــیمم )1 ــان مین ــر مک ــتفاده از روش تغیی ــا اس ــیپوري را ب ــتن ش ــدانس آن ــمیت، امپ ــاگرام اس ــا و دی در ههمچنین ضریب انعکاس و درصد توان منعکسه را تعیین . گیري کنیداندازه GHz10و GHz9هاي فرکانس .دنمایی

، نسـبت تـوان منعکسـه بـه تـوان در دو حالت دار و باردار بین خط شکافکوپلر جهت یکبا قرار دادن )2

هـاي خروجـی تـوان . (یـد نمایمقایسـه 1گیري کنید و نتایج را با قسمت اندازههاي فوق تابش را در فرکانس ).متر قرائت کنیدSWRوسیله دتکتور کریستالی، با کوپلرها را بعد از آشکارسازي به

با استفاده از یک کوپلر جهتی و اتصال کوتاه به اندازه گیري اندازه ضریب انعکاس اقدام کنید و نتیجه را )3 .قبل مقایسه کنیدبا قسمتهاي

با تنظیم محل و عمق نفوذ میله سعی کنیـد در . جاي کوپلرها قرار دهیددهنده با پیچ لغزان را بهانطباق )4

توجه شود که پیچ لغزان را آنقدر نپیچیـد کـه (.ین بیاوریدیرا حتی المقدور پا SWRمقدار GHz9فرکانس توجه داشته باشید که در هر وضعیت جدیدي از تنظیم میلـه، ( )مشکل شود دهنده با پیچ لغزان دچارانطباق

متـر قـرار دهیـد و SWRاشل 1دوباره باید محل ماکزیمم موج ساکن را پیدا کرده و آن را برابر قرائت عدد ولـی نیـاز را بخوانید SWRج ساکن، مقدار دار به محل مینیمم موبر شکافسپس با حرکت دادن پروب موج

Page 18: ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا : 5 ﺶﯾﺎﻣزآee.sharif.edu/~banai/02experiments 5-6.pdf0 ﺎﻫ ﻦﺘﻧآ تﺎﺼﺨﺸﻣ يﺮﯿﮔهزاﺪﻧا

17

به محاسبه دقیق آن در هر مرحله نیست و فقط کافی است تغییرات بـین محـل مـاکزیمم و مینـیمم هـا را ت درصد حالدر این. دهنده را یادداشت کنیدانطباق هو محل و عمق نفوذ میل SWRکمترین مقدار ). ببینید

توان منعکسه چقدر است؟ را 3را معیاري براي انطباق خوب در نظر بگیریم، پهناي باند فرکانسی انطباق قسـمت SWR≥2.1اگر )5

براي این کار بدون تغییر دادن انطباق دهنده، فرکانس ژنراتور را در هر دو جهت اندکی تغییـر . (تعیین کنید حداکثر درصد توان منعکسه در این باند چقدر است؟ .)برسد 2.1به SWRدهید تا