Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет», физический факультет (ФГБОУ ВО «ИГУ») Практическая работа №1 по дисциплине "Антенно-фидерные устройства" «Знакомство с программой MMANA»» Выполнил(а) студент(ка) группы 01351-ДБ Зуев Даниил Дмитриевич Проверил: Доцент, кандидат физ-мат. наук Шустров Николай Павлович г. Иркутск 2023 1. Цель работы: знакомство с общими принципами работы с программой MMana 2.03 на примере элементарного электрического вибратора. Ход работы 1. Создать элементарный электрический излучатель общей длиной 0,1м в центре системы координат параллельно оси Z. Это можно сделать как на вкладке Геометрия, задавая координаты крайних точек излучателя, так и в окне Правка провода, вызываемом кнопкой с таким же названием на панели инструментов, рисуя мышью на плоскости XZ или YZ. Во втором случае удобно, сдвинув бегунок масштаба вправо, установить размер большой клетки 0,05м. 2. Задать на вкладке Геометрия имя антенны, центральную частоту 100МГц и источник в центре антенны (w1c), также источник можно задать на вкладке Вид через контекстное меню на проводнике; задать на вкладке Вычисления расположение антенны относительно земли – в свободном пространстве и материал антенны – идеальный. 3. Провести вычисления параметров антенны, нажав кнопку Пуск на вкладке Вычисления. 4. Отметить распределение тока вдоль излучателя на вкладке Вид. Сохранить результаты вычислений в своей папке, выполнив команду Файл-Сохранить ДН (*.mab). 5. Развернуть излучатель вдоль оси X, указав зенитный угол 90° в окне Описание провода, вызываемом одноименной командой в меню Правка или через контекстное меню для провода, выделенного на вкладке Вид. Пересчитать параметры антенны, отметить, как изменилась ДН. При развороте излучателя вдоль оси Х горизонтальная диаграмма направленности принимает форму двух лепестков, направление которых показывает максимальный сигнал. А вертикальная диаграмма разворачивается так, что виден один лепесток расположенный вертикально. 6. Развернуть излучатель вдоль оси Y, указав азимутальный угол 90° в окне Описание провода. Пересчитать параметры антенны, отметить, как изменилась ДН. При развороте излучателя вдоль оси Y горизонтальная диаграмма направленности разворачивается на 90 градусов сохраняя форму двух лепестков, направление которых показывает максимальный сигнал. Общий вывод для ДН при повороте антенн. Когда антенна поворачивается на 90 градусов в горизонтальной или вертикальной плоскостях, диаграмма направленности изменяется соответственно. Если антенна была ориентирована по вертикали, то ее диаграмма направленности имела бы максимальную чувствительность в горизонтальной плоскости и минимальную в вертикальной плоскости. После поворота антенны на 90 градусов в горизонтальной плоскости, диаграмма направленности изменится, и максимальная чувствительность будет в вертикальной плоскости, а минимальная - в горизонтальной плоскости. Аналогично, если антенна была ориентирована по горизонтали, ее диаграмма направленности имела бы максимальную чувствительность в вертикальной плоскости и минимальную в горизонтальной плоскости. После поворота антенны на 90 градусов в вертикальной плоскости, диаграмма направленности изменится, и максимальная чувствительность будет в горизонтальной плоскости, а минимальная - в вертикальной плоскости. 7. Развернуть излучатель вдоль оси Z. В окне Правка провода разбить антенну на 10 отрезков через контекстное меню и команду Разделить провод на. При этом источник по-прежнему будет расположен на отрезке с номером 1 и поэтому окажется на краю антенны. Пересчитать параметры и сохранить результаты с новым именем. 8. Передвинуть источник на третий отрезок антенны, исправив обозначение источника на w3c. Пересчитать параметры и сохранить результаты с новым именем. 9. Сравнить рассчитанные антенны выполнив команду СервисСравнить и открыв сохраненные результаты кнопкой Открыть *.mab файл. 10. Определить параметры антенны наиболее зависимые от расположения источника. Сделать выводы. Основными параметрами антенны, которые зависят от расположения источника, являются: Направленность - направление максимальной чувствительности источника сигнала. Если источник сигнала находится в зоне основного лепестка диаграммы излучения, то уровень получаемого сигнала будет выше, чем если источник находится в зоне боковых лепестков. Усиление - усиление сигнала, который будет получен антенной при приеме сигнала от источника. Чем больше коэффициент усиления антенны, тем сильнее будет усиление сигнала от источника. Частотные характеристики - зависят от частоты работы антенны и могут изменяться в зависимости от расстояния до источника. Если источник находится на грани диапазона частотности антенны, то полученный сигнал будет более шумным и менее качественным, чем если источник находится ближе к центру диапазона. Уровень шума - уровень шума антенны, который может быть сильно зависим от окружающей среды и расположения источника. Если источник сигнала находится ближе к антенне, то можно получить более сильный сигнал, но также может возрасти и уровень шума. 11. Сместить источник в конец 5-о отрезка (w5e) – должна получиться антенна эквивалентная самой первой. Изменить расположение на идеальную землю, задать высоту l/10=0,3м. Пересчитать параметры и сохранить результаты с новым именем. 12. Изменить высоту последовательно на l/4=0,75м, l/2=1,5м, l=3м, l×10=30м. При каждом изменении пересчитать параметры и сохранить результаты с новым именем. 13. Сравнить антенны при разной высоте расположения над землей. Сделать выводы. Параметры антенн (например, усиление, диаграмма направленности, частотные характеристики, импеданс и другие) зависят от многих факторов, включая высоту и тип земной поверхности, на которой они установлены. Высота расположения антенны над землей также оказывает существенное влияние на ее параметры. Например, при увеличении высоты расположения антенны над землей усиление и дальность действия (покрытие зоны) могут значительно увеличиться, если нет препятствий между антенной и приемником. Также увеличение высоты может уменьшить эффект многолучевого распространения сигнала, что может улучшить качество и стабильность связи. Однако, есть и некоторые негативные аспекты связанные с поднятием антенны выше. Увеличение высоты расположения антенны может потребовать более мощный передатчик и возможно более сложную систему питания. Таким образом, при выборе высоты установки антенны необходимо учитывать все вышеуказанные факторы и балансировать между желаемым усилением, дальностью действия, с одной стороны, и безопасностью и устойчивостью эксплуатации, с другой. Выводы зависят от выбранного типа антенны и задач Вывод: В ходе практической работы №1, мы познакомились с программой MMANA-GAL, предназначенной для расчета и анализа антенн
