5. Měření vstupní impedance antén

Podobné dokumenty
Úloha 8. Analýza signálů

6A Paralelní rezonanční obvod

Osciloskopy analýza signálů

2. Měření parametrů symetrických vedení

1. Měření parametrů koaxiálních napáječů

Úloha IV. Osciloskopy

8. Antény pro pásma DV, SV, KV

Úloha 5. Analýza signálů

Úloha 4. Analýza signálů

Vlnovody. Obr. 7.1 Běžné příčné průřezy kovových vlnovodů: obdélníkový, kruhový, vlnovod, vlnovod H.

A) Dvouvodičové vedení

Antény. Obr. 8.1 Dvouvodičové vedení na konci naprázdno (vlevo), symetricky buzený půlvlnný dipól (vpravo).

5. Elektromagnetické kmitání a vlnění

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

1. Zadání. 2. Teorie úlohy ID: Jméno: Jan Švec. Předmět: Elektromagnetické vlny, antény a vedení. Číslo úlohy: 7. Měřeno dne: 30.3.

Modely produkčních systémů. Plánování výroby. seminární práce. Autor: Jakub Mertl. Xname: xmerj08. Datum: ZS 07/08

6 Pokyny ke zpracování naměřených hodnot

do strukturní rentgenografie e I

Hlavní body. Keplerovy zákony Newtonův gravitační zákon. Konzervativní pole. Gravitační pole v blízkosti Země Planetární pohyby

MRAR-Cp. Č. úlohy 1. Radiolokační rovnice ZADÁNÍ ROZBOR

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Rozklad přírodních surovin minerálními kyselinami

ε ε [ 8, N, 3, N ]

Měřená veličina. Rušení vyzařováním: magnetická složka (9kHz 150kHz), magnetická a elektrická složka (150kHz 30MHz) Rušivé elektromagnetické pole

4.7 Planární širokopásmové antény

Měření koaxiálních kabelů a antén

B1. Výpočetní geometrie a počítačová grafika 9. Promítání., světlo.

MĚŘENÍ NA ELEKTROINSTALACI NÍZKÉHO NAPĚTÍ

Cvičení z termomechaniky Cvičení 6.

Geometrická optika. Aberace (vady) optických soustav

ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY VE VOLNÉM PROSTŘEDÍ

MAGNETICKÉ POLE CÍVEK V HELMHOLTZOVĚ USPOŘÁDÁNÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY SNÍMAČ S VNESENOU IMPEDANCÍ EDDY CURRENT SENSOR DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

F5 JEDNODUCHÁ KONZERVATIVNÍ POLE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE. FAKULTA STAVEBNÍ, OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE KATEDRA SPECIÁLNÍ GEODÉZIE název předmětu

Rezonanční obvody v MIT

MĚŘIČ ÚROVNĚ SIGNÁLU TC 402 D

Příklady elektrostatických jevů - náboj

Hydraulika podzemních vod

Cavendishův pokus: Určení gravitační konstanty,,vážení Země

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

Využití komplementarity (duality) štěrbiny a páskového dipólu M

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z MST KATEDRA TELEK. TECHNIKY. Měření nf charakteristik. ŠTĚPÁN Lukáš 2006/2007. Datum měření

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

3D metody počítačového vidění, registrace, rekonstrukce

Platí Coulombův zákon? Pole nabité koule.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Fuzzy prediktor pro kinematicko silové řízení kráčejícího robota

dipól: tlustý bočníkově napájený dipól s bočníkem skládaný

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS Řešené úlohy a postupy: Spojité rozložení náboje

RE - tenký přívodní drátek, kmitočtově nezávislá zpětná vazba RC - nevadí, oproti rc je malý

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V

MAGNETICKÉ POLE ELEKTRICKÉHO PROUDU. r je vyjádřen vztahem

Vysokofrekvenční transformátory a vedení

5.3.4 Využití interference na tenkých vrstvách v praxi

PODÉLNÁ STABILITA PLOVOUCÍHO TĚLESA VÁLCOVÉHO TVARU PLOVÁKŮ - 1. FÁZE LONGITUDINAL STABILITY OF THE FLOATING BODY BY CYLINDRICAL FORM OF FLOATS - 1

Semestrální práce z předmětu X37CAD (CAD pro vysokofrekvenční techniku)

Fabryův-Perotův rezonátor

ANALÝZA ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY NA

Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

Radiokomunikační technika

Pásmové filtry pro 144 a 432 MHz Tomáš Kavalír, OK1GTH

Jednoduchý ozařovač typu Ring Feed pro 1296 MHz

Laboratorní cvičení č.11

4. konference o matematice a fyzice na VŠT Brno, Fraktály ve fyzice. Oldřich Zmeškal

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

1. Měření vlastností koaxiálních vedení

ÚTLUM KABELŮ A PSV. Měřeni útlumu odrazu (Impedančního přizpůsobení) antény

Teoretický úvod: [%] (1)

Referenční zářič s indukčním ohřevem

1.Zadání 2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU 3.TEORETICKÝ ROZBOR

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

b) Vypočtěte frekvenci f pro všechny měřené signály použitím vztahu

3.1. Magnetické pole ve vakuu a v látkovém prostředí Elektromagnetická indukce Energie a silové účinky magnetického pole...

Úloha D - Signál a šum v RFID

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Dvoupásmová anténa pro 160 a 80 m

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Vibrace vícečásticových soustav v harmonické aproximaci. ( r)

Pracovní list - Laboratorní práce č. 7 Jméno: Třída: Skupina:

2.6. Vedení pro střídavý proud

1.7.2 Moment síly vzhledem k ose otáčení

2.1.2 Jaký náboj projde proudovodičem, klesá-li v něm proud z 18 A na nulu tak, že za každou sekundu klesne hodnota proudu na polovinu?

Elektrický náboj [q] - základní vlastnost částic z hlediska EM pole - kladný (nositel proton), záporný (nositel elektron) 19

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ GB02 FYZIKA II MODUL M01 ELEKTŘINA A MAGNETISMUS

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

TRANZISTOROVÝ ZESILOVAČ

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

Měření ve stíněné komoře

Návod k obsluze ST-260

C p. R d dielektrické ztráty R sk odpor závislý na frekvenci C p kapacita mezi přívody a závity

Měření času, periody, šíře impulsu a frekvence osciloskopem

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Transkript:

5. Měření vstupní impedance antén 5.1 Úvod Anténa se z hlediska vnějších obvodů chová jako jednoban se vstupní impedancí Z vst, kteou můžeme zjistit měřením. U bezeztátové antény ve volném postou by se její hodnota shodovala s impedancí záření Z vst, kteou můžeme po elementání antény vypočítat. Po složky impedance záření Z vst = R vst + jx vst symetického dipólu s délkou amene l a půměem anténního vodiče a platí: l 80 R vst (l 0,15) (5.1) X 0 cotan vst Z 4 (5.) kde je vlnová délka a l Z 0 10ln 1, 69 a (l 0,35) (5.3) Obě složky impedance záření tedy závisejí na poměu ozměů antény k vlnové délce, a tím i na kmitočtu. Nepřehlédněte, že vzoce (5.1) až (5.3) platí jen po omezenou délku amene dipólu. Po získání přesnějších výsledků v šiším ozmezí hodnot l/ je nutno použít jiné, výpočetně náočnější postupy. Uvedené vztahy umožňují (v mezích jejich platnosti) sledovat změny složek impedance záření symetického dipólu při změnách kmitočtu a ozměů anténních vodičů. Reálná složka R vst (odpo záření) s kmitočtem oste, imaginání složka X vst (eaktance záření) má na nízkých kmitočtech kapacitní chaakte a s kmitočtem klesá až k nule (ezonance). Při zvýšení kmitočtu nad ezonanční kmitočet pak eaktance induktivní chaakte a její velikost oste. Pvní (čtvtvlnná) ezonance nastává na kmitočtu, kteý je míně nižší než f = c/4l. Další ezonance jsou pak v blízkosti násobků této fekvence. Nesymetická anténa nad ozlehlou vodivou ovinou má impedanci záření poloviční ve sovnání se symetickou anténou téhož tvau a ozměů. Ovlivnění antény jejím okolím je příčinou ozdílu velikostí složek impedance záření Z vst a vstupní impedance Z vst. Vstupní odpo R vst v sobě zahnuje ztátový odpo R z, vstupní eaktance X vst se od eaktance záření X vst obvykle téměř neliší. R Z Z A R vst X vst Ob. 5.1 Náhadní obvod antény. - 5.1 -

Příliš velká hodnota vstupní eaktance X vst ztěžuje přizpůsobení antény a je příčinou výazných ztát v přizpůsobovacích obvodech. Žádoucího zmenšení vstupní eaktance se dosáhne použitím tlustších vodičů (l/a). Příliš obustní konstukce lze nahadit soustavou více paalelních vodičů ovnoběžných nebo vějířového tvau. Dátové antény (často nazývané jako lineání antény ) se obvykle používají do kmitočtu řádu jednotek gigahetzů. Od těchto kmitočtů výše se v paxi obvykle používají planání antény. Mezi nejčastěji používané planání antény patří mikopáskové antény. Zářičem mikopáskových antén je flíček ůzného tvau (obdélník, čtveec, kuh apod.), kteý je technologií plošných spojů vytvořen na jedné staně dielektického substátu. Duhá stana toho substátu je kompletně pokovená a tvoří eflekto po flíčkový zářič. V případě obdélníkového flíčku obvykle jeho delší stana ovlivňuje pacovní kmitočet antény, kteý je možné vypočítat dle f c A A Zde je c ychlost světla ve volném postou, A je skutečná délka flíčku, A je elektické podloužení flíčku vlivem ozptýleného elektického pole na jeho hanách (ob. 5.) a je elativní efektivní pemitivita substátu. Tyto veličiny lze učit dle vztahů 0,3 B / h 0,64 A 0,41h 0,58 B / h 0,8 1/ (5.4) (5.5) 1 1 1h 1 (5.6) B kde h je výška substátu, je elativní pemitivita substátu a B je šířka flíčku c B (5.7) f 1 Po dosažení většího zisku mikopáskové antény volíme šířku flíčku obvykle větší, než je délka. Mikopáskové antény se nejčastěji napájejí koaxiálním vedením (ob. 5.) nebo mikopáskovým vedením. Poloha připojení napáječe má vliv na vstupní impedanci flíčkové antény. Koaxiální napáječ se obvykle připojuje dle ob. 5. ve vzdálenosti x n od středu flíčku. Vstupní impedance mikopáskových antén komě místa připojení napáječe závisí i na délce a šířce flíčku a také na elektických paametech substátu. Vstupní impedanci antény nelze jednoduše analyticky vyjádřit jako v případě symetického dipólu. Po učení vstupní impedance flíčkové antény využíváme numeických metod. 5. Cíle páce 1. Seznámit se s měřením vstupní impedance nesymetických antén.. Ověřit závislost složek vstupní impedance vzoků dátové a mikopáskové antény v závislosti na jejich ozměech a elektických paametech substátu. 5.3 Přístoje a pomůcky Vektoový obvodový analyzáto R&S ZLV (9 khz 6 GHz) s kalibační sadou. - 5. -

Nesymetické dátové antény (délka dátu 10 cm, půmě dátu 1,7 mm a 4,3 mm, velikost zemní plochy 0 0 cm) Mikopáskové flíčkové antény vyobeny na ůzných substátech Přídavná zemní plocha 45 45 cm 5.4 Domácí přípava Zpacujte odpovědi na kontolní otázky. A E x n B/ E B A A h Ob. 5. Mikopásková anténa napájená koaxiálním napáječem. 5.5 Metoda měření K měření použijeme vhodně nastavený a kalibovaný vektoový obvodový analyzáto (viz poznámky k měření). Měřenou anténu připojujeme vhodným kabelem na měřící pot přístoje. Vektoový obvodový analyzáto kalibujeme v místě připojení antény. Objekty umístěné v blízkosti antény ovlivňují její elektické vlastnosti. To můžeme vyzkoušet umístěním vodivého předmětu (vlastní uky) do blízkosti antény. Poto při vlastním měření umístíme měřenou anténu tak, aby vliv okolí byl minimalizován (nasměujeme anténu tak, aby mířila pokud možno do volného postou). Je dobé si uvědomit, že vztahy (5.1) až (5.3) platí po symetický dipól. V případě výpočtu nesymetické antény je nutné vstupní odpo a vstupní eaktanci dělit dvěma. To ovšem platí v případě, že anténa je umístěna nad ozlehlou vodivou ovinou. V laboatoři je z postoových důvodů velikost země antény omezena (deska je menší než délka vlny). Tato skutečnost může podstatně ovlivnit především eálnou složku impedance antény; vliv na eaktanci bývá obvykle menší. Poto sovnáním vstupní impedance antény s původní a ozšířenou zemní plochou na ůzných kmitočtech můžeme sledovat změnu velikosti složek impedance a odchylky od hodnot vypočtených z ozměů antény. - 5.3 -

5.6 Zadání úlohy 1. Stanovte konkétní kmitočtové omezení použitelnosti vztahů (5.1) až (5.3) po výpočet impedance záření měřených dátových antén. Změřte závislost vstupní impedance předložených dátových antén bez a přídavnou zemnící plochou na kmitočtu a zaznamenejte je do gafu současně s hodnotami vypočtenými z ozměů antén. Diskutujte ozdíly.. Nalezněte kmitočty čtvtvlnné ezonance měřených dátových antén a sovnejte je s hodnotou f = c/(4l); c = 3.10 8 m/s. 3. Změřte závislost vstupní impedance a činitele odazu předložených mikopáskových antén na kmitočtu a zaznamenejte je do gafu. 4. Stanovte ezonanční kmitočet, absolutní a elativní šířku pacovního pásma mikopáskových antén po hodnotu činitele odazu 10 db (elativní šířku pásma vypočtěte vzhledem k ezonančnímu kmitočtu). Diskutujte vliv elektických paametů substátů na geometické ozměy antén a šířku pacovního pásma. 5.7 Poznámky k měření Na pacovišti je k dispozici vektoový obvodový analyzáto. Před vlastním měřením musíme přístoj nastavit a kalibovat. Při nastavování a kalibaci přístoje postupujte dle návodu na obsluhu obvodového analyzátou, kteý je k dispozici na pacovišti. Dátové antény budeme měřit v ozmezí 400 až 100 MHz, mikopáskové antény v ozmezí 1 700 až 100 MHz. Kalibaci přístoje tedy musíme povést ve fekvenčním pásmu od 400 MHz do 100 MHz. Nastavte tedy: fekvenční ozsah měření: 400 až 100 MHz, ozmítání fekvence: lineání, velikost fekvenčního koku: MHz šířka IF filtu: 1 khz zobazení veličiny jako půmě z N měření; N (Aveage Facto) = 10. Poveďte jednopotovou kalibaci přístoje a na displeji zobazte půběh eálné a imaginání části měřené impedance. Hodnoty impedance odečítejte pomocí maků. Po zvýšení přesnosti měření je dobé eliminovat vliv N-konektou. Poto před vlastním měřením posuneme efeenční ovinu měření, kteá je po kalibaci nastavena v místě připojení kalibační sady. Při změně efeenční oviny postupujeme následovně: Stiskneme tlačítko CAL a postupně aktivujte volby Pot Extension a Mechanical Length. V dialogovém okně potu 1 nastavíme Mechanical Length a Pemittivity dle hodnot uvedených na měřeném vzoku po daný typ konektou. Po měření dátových antén nastavte fekvenční ozsah na 400 až 100 MHz. Postupně zobazte vstupní impedanci měřených antén s přídavnou zemí a bez přídavné země. Stanovte kmitočty čtvtvlnné ezonance a naměřené hodnoty expotujte do soubou po pozdější zpacování v pogamech MS Excel nebo MATLAB. Při výměně antén a manipulaci s přídavnou zemní plochou buďte opatní! Přídavnou zemní plochu je nutné na dátovou anténu usadit dle značek. Po měření mikopáskových antén nastavte fekvenční ozsah na 1700 až 100 MHz. Zobazte vstupní impedanci a činitel odazu měřených antén postupně na displeji, odečtěte ezonanční kmitočty, absolutní šířku pásma po pokles činitele odazu 10 db a vypočtěte elativní - 5.4 -

šířku pásma (vztaženou k ezonančnímu kmitočtu). Naměřené hodnoty expotujte do soubou po pozdější zpacování v pogamech MS Excel, nebo MATLAB. 5.8 Kontolní otázky 1. Jak se liší změřená vstupní eaktance X vst nesymetické tyčové antény od hodnoty vypočtené ze vzoce (5.)?. Poč se liší hodnoty vstupního odpou a odpou záření antény? Kteá hodnota je větší? 3. Jak velkou vstupní eaktanci má tyčová anténa délky 5 cm o půměu mm nad ozlehlou vodivou ovinou při kmitočtu 900 MHz? - 5.5 -