Laboratoria 2

Podstawy Radiokomunikacji
Przemysław Latała, Grzegorz Klamka Temat: Antena typu V. Celem ćwiczenia było badanie właściwości anteny typu V takich jak wpływ kąta rozwarcia ramion na charakterystyki kierunkowe oraz wyznaczenie maksymalnego zysku kierunkowego. Dokonaliśmy również porównania anteny typu V z dipolem liniowym.
Symulacja w programie EZNEC 3.0 została przeprowadzona dla następujących parametrów anteny: częstotliwość pracy f = 434 [Mhz] (λ = 0,6908 [m]), bezstratny przewód o średnicy d = 0,000001 [mm], długość każdego ramienia h = 0,75λ. Kąt rozchylenia ramion α był zmieniany w przedziale od 90º do 160º z krokiem 5º.
Dla kąta rozchylenia ramion α = 115º występuje największa wartość maksymalnego zysku energetycznego anteny, która wynosi 5,31 dBi. Korzystając z zamieszczonych w instrukcji wzorów obliczyliśmy wartości teoretyczne, które mają wartość: α 0 = 118,5º oraz G max = 5,26 dBi. Wartości te różnią się nieznacznie od otrzymanych w wyniku symulacji i różnice są tak niewielkie że można uznać wyniki symulacji i obliczeń teoretycznych za jednakowe.
Porównanie z dipolem liniowym.
Diagramy kierunkowe w płaszczyznach XoY i XoZ zostały wykreślone dla anteny typu V o kącie rozwarcia ramion α = 115º oraz dla dipola liniowego o identycznej długości, średnicy oraz pracującego na tej samej częstotliwości.
Antena typu V w porównaniu z dipolem liniowym posiada większą wartość maksymalnego zysku energetycznego (5,31 dBi i 3,52 dBi) oraz nieznacznie mniejszy kąt połowy mocy (30,5º i 32,8º). Wielkości te wskazują, że antena typu V charakteryzuje się lepszą kierunkowością (wiązka główna ma maks. zysk energetyczny o prawie 2 dB większy). Większy maksymalny zysk energetyczny anteny typu V wynika z innego rozkładu listków głównych i bocznych (dipol liniowy posiada cztery listki główne i dwa boczne zaś antena typu V dwa listki główne i cztery boczne).
Dla dipola liniowego zysk energetyczny jest taki sam we wszystkich kierunkach zaś antena typu V ma maksymalny zysk energetyczny na kierunku przecięcia z płaszczyzną XoY na wysokości położenia anteny. Antena typu V emituje mniej energii na kierunku prostopadłym do płaszczyzny XoY, co polepsza kierunkowość anteny.
Oba diagramy kierunkowe anteny typu V charakteryzują się niesymetrycznością (choć niedużą), co spowodowane jest kształtem anteny i większy zysk energetyczny występuję na kierunku, w którym skierowane są ramiona anteny.

(…)

… w kierunku wstecznym.
Pozostało nam jeszcze porównać impedancje charakterystyczne konfrontowanych anten. Impedancja dipola prostego o długości 1,5λ wynosi (108,5 + j47,44)[Ω], dla anteny typu V o tej samej długości i kącie rozwarcia 118,5[°] jest ona równa (102,8 + j9,97)[Ω]. Wynika stąd, że impedancja zgiętego dipola jest o mniejsza. Umożliwia to możliwość łatwiejszego dopasowania do napięciowych źródeł…
… jest zbadanie wpływu kąta rozwarcia ramion dipola prostego na charakterystyki kierunkowe oraz wyznaczenie maksymalnego zysku kierunkowego anteny typu V.
Wykonanie ćwiczenia:
W programie Eznec zamodelowaliśmy dipol bezstratny o długości L=1,5λ oraz powstałe z niego poprzez „pochylenie” jego ramion - anteny typu V o kątach rozwarcia od 160 do 90[°] (w rastrze co 5[°]). Anteny były przeznaczone do pracy…
... zobacz całą notatkę