Mikrovalovi - Spletna navodila za vaje
Transcription
Mikrovalovi - Spletna navodila za vaje
Elektrotehniški praktikum Osnove mikrovalovne tehnike Namen vaje Seznanitev z znaĀilnostmi valovnih pojavov: polarizacija valovanja, stojno valovanje, slabljenje. Merjenje ene od karakteristik antene: sevalnega kota. A. Mikrovalovno sevalo Uporabili boste oddajnik mikrovalov z izvorom enosmerne napetosti in sprejemnik mikrovalov z merilnikom sprejete moĀi. Vpišite podatke o instrumentih! UDC izvor napetosti ....................................................... A1 miliampermeter ....................................................... A2 mikroampermeter ....................................................... pripomoĀki za poskuse z mikrovalovi ...........................................… Sevalni element oddajne antene je Gunnova dioda. Ko enosmerno napetost zadosti poveĀamo, dioda pride v obmoĀje negativne upornosti: poveĀevanje napetosti na pasivnem elementu povzroĀa poveĀevanje toka. Ko boste previdno poveĀevali napetost na Gunnovi diodi, boste našli obmoĀje, v katerem bo tok upadal. UDC 8 7 6 5 4 3 2 1 A1 0 A2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 Slika N.17.1: Oddajnik prikljuĀimo preko miliampermetra A1 na izvor enosmerne napetosti, sprejemnik na mikroampermeter A2. Izrišite odvisnost I(U) toka A1 na diodi oddajnika od napetosti izvora UDC. Z A2 spremljajte, kdaj oddajnik seva. - 101 - 10 0 Navodila za vaje B. Polarizacija Poleg že naštetih elementov bomo uporabili še kovinsko rešetko. Pokazali bomo, da je mikrovalovno valovanje, ki ga seva rog antena, linearno polarizirano. Anteni razmaknite na 30cm. Os Gunnove diode v oddajni anteni poravnajte z osjo kovinske paliĀice v sprejemni anteni. Slika N.17. 2: Osi sevalnih elementov anten: pogled v rog oddajne antene (Gunn dioda) in sprejemne antene (stožec in paliĀica) S poravnavo osi elementov smo poravnali polarizacijski ravnini oddajnika in sprejemnika. Izmerite tok v sprejemni anteni. I = …………………………………….. Zavrtite sprejemno anteno za 90q, da bo os kovinske paliĀice pravokotna na os Gunnove diode. Izmerite tok v sprejemni anteni. I = …………………………………….. Ponovno poravnajte polarizacijski ravnini. Med anteni postavite rešetko, katere kovinski elementi naj bodo najprej pravokotni na osi diode in paliĀice. Izmerite tok v sprejemni anteni. I = ...................... I = ...................... A2 A2 Slika N.17.3: Ali so opazovani mikrovalovi linearno polarizirani? Elementi rešetke naj bodo najprej pravokotni na obe osi sevalnih elementov anten, nato še vzporedni z obema osema sevalnih elementov anten. Obakrat izmerite tok na mikroampremetru. - 102 - Elektrotehniški praktikum C. Slabljenje vala po prehodu skozi snov Razporeditev kot na sliki N.17.3. Najprej izmerite tok v sprejemni anteni brez zaslona, nato namesto rešetke postavite leseno, lesonitno, stekleno in kot zadnjo še kovinsko plošĀo. Vsakokrat izmerite tok v sprejemni anteni. snov o Isprejem (PA) slabljenje (dB) brez zaslona les lesonit steklo kovina Slabljenje izraĀunajte kot: 20 log(Isprejem/Ibrez zaslona) ÿ. Sevalni diagram antene Uporabite oddajno anteno z izvorom enosmerne napetosti, postavite jo na okroglo plošĀo. Za sprejem uporabite neusmerjeno anteno. glavna os antene D A2 Slika N.17.4: Ko zaradi vrtenja usmerjene antene tok v neusmerjeni pade na 70% (oz. moĀ na 50%) glede na vrednost v glavni osi antene, tedaj odĀitamo kot D-3dB. D-3dB = ……………… Izmerite sevalni kot usmerjene antene! ) KoZakaj ravno kot, ko upade moĀ za 3dB? smo za sevalni kot izven glavne osi antene, moĀ upade na polovico. MoĀ Pv osi in tok Iv osi opazujemo na istem uporu R, ko je sprejemni element neusmerjene antene v osi sevalne antene. Razmerje moĀi v kljuĀnih položajih antene izenaĀimo z razmerjem tokov: Pv osi : Pv osi 2 2 I v osi R : I v osi 2 R 2 Sledi, da je tok pri poloviĀni moĀi enak 0,7 I. Ko je sevalni element za kot D izmaknjen iz osi antene, izmerimo moĀ PD, ki je ravno polovica moĀi Pv osi. Razmerje izrazimo v decibelih (glej Priloge): § P L 10 log¨¨ D © Pv osi · § 0,5 Pv osi ¸¸ 10 log¨¨ ¹ © Pv osi · ¸¸ ¹ § 0,7 I v osi 20 log¨¨ © I v osi · ¸¸ ¹ 3dB Z merjenjem toka sprejemne antene smo torej doloĀili njen sevalni kot. - 103 - Navodila za vaje D. Stojno valovanje Na približno 40cm od oddajne antene postavite kovinski zaslon, s Āimer boste dosegli stojno valovanje. Med oddajno anteno in kovinski zaslon namestite ravnilo. Uporabite neusmerjeno anteno za sprejem in jo postavite na ravnilo. Slika N.17.5: Merjenje valovne dolžine mikrovalov s pomoĀjo stojnega valovanja. Mikrovalove sprejema neusmerjena (vsesmerna, angl. omnidirectional ) antena. S premikanjem sprejemne antene vzdolž ravnila doloĀite razdaljo med dvema minimumoma toka, ki pomeni polovico valovne dolžine O. ) Poleg mikrovalov. valovne dolžine O izraĀunajte še frekvenco ǎ O = …………… Q = …………… - 104 -