Δήμητρα Ζαρμπούτη ΕΔΙΠ Ακ. Ετος:

Transcript

1 Παρουσίαση του Εργαστηρίου Κεραιών Δήμητρα Ζαρμπούτη ΕΔΙΠ Ακ. Ετος:

2 Περιεχόμενα Διαδικαστικά θέματα του Εργαστηρίου Είδη Εργαστηριακών ασκήσεων Βασικός Εξοπλισμός Φασματικός Αναλυτής (Φ. Α.) Γεννήτρια Κεραίες Διάγραμμα ακτινοβολίας Λογισμικά για την μελέτη και την ανάλυση Κεραιών 1 η Εργαστηριακή Άσκηση: Βασικά Χαρακτηριστικά Κεραιών 2 η Εργαστηριακή Άσκηση: Μελέτη διπόλου λ/2 3 η Εργαστηριακή Άσκηση: Μελέτη μονοπόλου 4 η Μετρήσεις 5 η Εργαστηριακή Άσκηση: Μελέτη στοιχειοκεραίας

3 Διαδικαστικά Το eclass του εργαστηρίου είναι διαφορετικό από το eclass της θεωρίας. e-class: Εργαστήριο Ασυρμάτων και Κινητών Επικοινωνιών (DIT111) Ο βαθμός σας (εφόσον προβιβάσιμος) διατηρείται και για τα επόμενα ακαδημαϊκά έτη. Η εξέταση του εργαστηρίου περιλαμβάνει: Αναφορά για κάθε άσκηση που θα κάνετε στο εργαστήριο. Προφορική εξέταση στο τέλος του εξαμήνου. Ο τελικός βαθμός του εργαστηρίου προκύπτει κατά 50% από την προφορική εξέταση και 50% από τις αναφορές. Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει κατά 35% από το βαθμό του εργαστηρίου και 65% από τη θεωρίας σας. Παράδειγμα 1: Εργαστήριο 9, Θεωρία 4 = τελικός =6 Παράδειγμα 2: Εργαστήριο 4, Θεωρία 5 = τελικός =4.5

4 Είδη Εργαστηριακών Ασκήσεων Οι εργαστηριακές ασκήσεις είναι 2 ειδών: αυτές που γίνονται σε υπολογιστές χρησιμοποιώντας κάποιο λογισμικό κατάλληλο για προσομοίωση κεραιών Matlab (antenna toolbox) Λογισμικό που έχει φτιαχτεί από τα μέλη του Εργαστηρίου 4nec2 αυτές που γίνονται με χρήση επιστημονικού εξοπλισμού!! Φασματικούς αναλυτές Γεννήτριες Κεραίες Καλώδια 3 Εργαστηριακές Ασκήσεις σε PC και 1 Εργαστηριακή Άσκηση με Εξοπλισμό Εσείς θα κάνετε

5 Βασικός ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ

6 Φασματικός Αναλυτής (1) Είναι ένας ΔΕΚΤΗΣ. Μετατρέπει το σήμα από το πεδίο του χρόνου, στο πεδίο της συχνότητας (FFT). Μετράει την ισχύ του φάσματος λαμβανόμενου σήματος. Έχει καλή ακρίβεια στη μέτρηση ισχύος (±0.5dB). Όχι τόσο καλή ακρίβεια στη συχνότητα. Μεγέθη που μας ενδιαφέρουν: Resolution Bandwidth (Hz) Sweep Time (sec) Span (Hz) Center Frequency (Hz) Wikipedia

7 Μέγιστη τιμή στην οθόνη Φασματικός Αναλυτής (2) Resolution BW Span Κεντρική Συχνότητα Sweep Time

8 Φασματικός Αναλυτής (3) Span: Το εύρος συχνοτήτων που εμφανίζεται στην οθόνη του φασματικού αναλυτή. Central Frequency: Η κεντρική συχνότητα στη μέση ακριβώς του span. Resolution Bandwidth: Η ελάχιστη απόσταση που μπορούν να απέχουν τα φάσματα δύο σημάτων ώστε να αναγνωριστούν από τον φασματικό αναλυτή. Sweep Time: Ο χρόνος που χρειάζεται ο φασματικός αναλυτής για να ολοκληρώσει μια μέτρηση (μία απεικόνιση στην οθόνη του). Να πραγματοποιήσει μια «σάρωση» σε όλες τις συχνότητες που εμφανίζονται στην οθόνη του. Πόσα δείγματα θα πάρει ένας φ.α. σε 20sec όταν είναι ρυθμισμένος με span = 200 KHz, RBW = 2Hz και SWP = 1 sec?

9 Φασματικός Αναλυτής (4) Σχέση που συνδέει τα μεγέθη span, sweep time και resolution bandwidth: SWP k span 2 RBW Όπου το k είναι μια σταθερά μεταξύ 2 και 3. Ιδανικά θα θέλαμε ένα πολύ μικρό RBW, ώστε η πληροφορία που χάνουμε στο φάσμα να είναι αμελητέα. Όπως μικρό RBW ισοδυναμεί με μεγάλους χρόνους SWP. Στους τυπικούς φ. α. τα μεγέθη RBW και SWP συσχετίζονται. Μεταβάλλοντας το 1 μέγεθος, αυτόματα μεταβάλλεται και το άλλο.

10 Είναι ένας ΠΟΜΠΟΣ Γεννήτρια Στην έξοδό του παράγεται μια επαναλαμβανόμενη κυματομορφή. Η πιο γνωστή και ευρέως χρησιμοποιούμενη κυματομορφή είναι η ημιτονική: Ο χρήστης εισάγει 2 παραμέτρους: Το πλάτος του ημιτόνου Τη συχνότητα ταλάντωσης Πόσο είναι το πλάτος και η συχνότητα των διπλανών κυματομορφών; Πώς θα περιμένατε να είναι το φάσμα τους;

11 Κεραία Μεταλλική κατασκευή με πολύ καλές επαγωγικές ιδιότητες η οποία διαρρέεται από ρεύμα. Σκοπός της είναι να μετατρέπει το ρεύμα σε κύμα. Λειτουργεί είτε ως πομπός προκαλώντας εκπεμπόμενα κύματα στον περιβάλλοντα χώρο είτε ως δέκτης οπότε το προπτίπτον σε αυτή κύμα επάγει πάνω της ρεύματα. Δεν υπάρχει ασύρματος πομπός ή ασύρματος δέκτης που να μην περιλαμβάνει ΚΕΡΑΙΑ! Η πιο απλή και διαδεδομένη κεραία είναι το δίπολο.

12 Ρευματικές κατανομής και εκπεμπόμενο κύμα σε ένα δίπολο Wikipedia Το κόκκινο είναι η τάση, και μπλε το ρεύμα. Τρόπος με τον οποίο εκπέμπονται τα κύματα στον χώρο γύρω από το δίπολο.

13 Διάγραμμα ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

14 Διάγραμμα Ακτινοβολίας (1) Στο χώρο το διάγραμμα ακτινοβολίας μιας κεραίας είναι μια τρισδιάστατη απεικόνιση του «τρόπου» με τον οποίο ακτινοβολεί.

15 Διάγραμμα Ακτινοβολίας (2) Συνήθως όμως χρησιμοποιούμε τα 2D διαγράμματα ακτινοβολίας τα οποία προκύπτουν εάν «κόψουμε» το 3D σε κάποιο επίπεδο.

16 Διάγραμμα Ακτινοβολίας (3) Για την απεικόνιση του διαγράμματος ακτινοβολίας είτε χρησιμοποιούμε πολικό σύστημα είτε καρτεσιανό.

17 Διάγραμμα Ακτινοβολίας (4) Πόσα db κάτω από τον πρωτεύοντα λοβό είναι ο δευτερεύων στα πιο κάτω σχήματα; Πόσοι είναι οι μηδενισμοί;

18 Διάγραμμα Ακτινοβολίας (5) Τι πληροφορίες παίρνετε από το διάγραμμα ακτινοβολίας;