Лабораторная работа № 4

Отчет о лабораторной работе

Лабораторная работа № 3.

Отчет о лабораторной работе

Лабораторная работа № 2.

Отчет о лабораторной работе

Лабораторная работа № 1.

Отчет о лабораторной работе

по метрологии

Измерения с помощью тахеометра и теодолита.

Выполнили: Ходатаева Л.

Карабинович О.

Королев П.

Глухов П.

Чебыкин А.

Пронин А.

Шинин А.

Проверил: Климов К.Н.

Москва 2013

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет

“Высшая школа экономики”»

Факультет ЭиТ

по метрологии

Измерения с помощью автоматического измерительного комплекса диаграмм направленности малонаправленных антенн.

Выполнили: Ходатаева Л.

Карабинович О.

Королев П.

Глухов П.

Чебыкин А.

Пронин А.

Шинин А.

Проверил: Климов К.Н.

Москва 2013

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет

“Высшая школа экономики”»

Факультет ЭиТ

по метрологии

Измерение диаграммы направленности модуля активной фазированной решетки.

Выполнили: Ходатаева Л.

Карабинович О.

Королев П.

Глухов П.

Чебыкин А.

Пронин А.

Шинин А.

Проверил: Климов К.Н.

Москва 2013

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет

“Высшая школа экономики”»

Факультет ЭиТ

по метрологии

Измерение диаграммы направленности приемной фазированной активной антенной решетки с помощью автоматизированного измерительного комплекса.

Выполнили: Ходатаева Л.

Карабинович О.

Королев П.

Глухов П.

Чебыкин А.

Пронин А.

Шинин А.

Проверил: Климов К.Н.

Москва 2013

Лабораторная работа № 1.

Измерения с помощью тахеометра и теодолита.

Бригада 1.

Цель работы:

Ознакомиться с оборудованием (теодолит и тахеометр), убедиться на практике в точности и удобстве измерений.

Ход работы:

Схема измернеий.

При помощи описаний и литературы мы ознакомились с принципом действия приборов, а так же с правилами пользования ими. Выяснили сферу применения этого оборудования. После теоритического ознакомления с приборами перешли к практическому использованию. Прежде чем начать измерения, мы установили прибор на триногу, проградуировали, проверили исправность. При помощи описаний приборов ознакомились с возможностями приборов и произвели измерения.

Проделанные измерения:

№ измерения	Примерное расстояние до выбранного объекта	Измеренное расстрояние до объекта
	~7 м	7,433 м
	~2 м	1,715 м
	~4 м	3,562 м
	~6 м	6,012 м
	~5 м	5,419 м

№ измерения	Примерное угол, под которым находится объект	Измеренный угол
	~30°	28°14’24”
	~50°	44°10’11”
	~90°	83°01’12”
	~10°	13°21’04”
	~20°	22°03’15”

Теоритическое описание приборов:

Тахеометр —инструмент для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Относится к классу не повторительных теодолитов, используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек в основном косвенными методами измерений прямые и обратные засечки, тригонометрическим нивелированием и т. д.

В электронно-оптических расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), а иногда (в некоторых современных моделях) — по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры, давления, влажности и т. п.

Точность угловых измерений современным тахеометром достигает половины угловой секунды (0°00’00,5"), расстояний — до 0.5 мм + 1 мм на км.

Теодоли́т — измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов.

При измерительных работах целятся на пункт с известными координатами, например тригонометрический пункт. Альтернативным развитием конструкции теодолита является Гиротеодолит, Кинотеодолит и Тахеометр.

Вывод:

Благодаря произведенным измерениям мы убедились в точности измерений приборов, ознакомились с их возможностями.

Лабораторная работа № 2.

Измерения с помощью автоматического измерительного комплекса диаграмм направленности малонаправленных антенн.

Бригада 1.

Цель работы:

Произвести измерения и получить диаграмму направленности модуля фазированной электронной решетки.

Используемое оборудование:

1) Позиционер winradio

2) Agilent E5071B

3) Измерительная антенна П6-25А

4) Компьютер

Ход работы:

Схема измерений. (БЭК-безэховая камера)

Подсоединяем два высокочастотных кабеля к позиционеру(устройство, с помощью которого мы передавали монохроматический сигнал на заданных частотах измерительной антенне.)

и измерительной антенне,

подсоединяем их к Agilent(устройство для контролирования работы позиционера и снятия с него показаний),

далее подключаем аппаратуру к компьютеру, при помощи которого мы сможем управлять антенной и снимать показания. При проведении измерений измерительная антенна должна находиться напротив позиционера. Выставляем необходимые частоты и углы, при которых будем проводить измерения. С помощью компьютерной программы

управляем позиционером. После того как позиционер отработает все заданные углы(в нашем случае шаг между углами = 5°) по всем заданным направлениям и пройдет по всем частотам, снимаем показания(с помощью компьютерной программы).

Вывод:

В результате проведенных измерений можем построить графики зависимости, по которому можем наблюдать как зависит амплитуда и фаза от направления передачи сигнала.

Лабораторная работа № 3.

Бригада 1.

Измерение диаграммы направленности модуля активной фазированной решетки.

Цель работы:

Измерить с помощью автоматизированного измерительного комплекса диаграмм направленности.

Используемое оборудование:

1) опорное поворотное устройство для измерения диаграмм направленности антенн в дальней зоне DEAMS

2) Agilent

3) Компьютер

4) Приемная антенна П6-25А

Ход работы:

Собираем установку с помощью высокочастотных кабелей.

Схема установки.(опорное поворотное устройство для измерения диаграмм направленности антенн в дальней зоне DEAMS и Приемная антенна П6-25А должны находиться на одном уровне. Точно друг напротив друга- идеальные условия)

Далее калибруем установку. Делаем двух портовую калибровку для того, чтобы устранить потери в кабелях наших антенн (опорной и измеряемой). Устраняем потери на отражение, для этого накручиваем на концы кабелей поочередно нагрузки (открытую - холостой ход и согласованную -отсутствует отраженный сигнал). С помощью этих нагрузок мы можем проверять какое получается отражение, в результате устраняется влияние кабелей. Прибор сам устраняет влияние длинных кабелей. Таким образом прибор калибруется на всех частотах, на которых происходит измерение.

Далее можно проводить измерения.

С помощью компьютера синхронизируем работу DEAMS и Agilent. С помощью DEAMS мы задаем углы, при которых будут проводиться измерения, а Agilent показывает амплитуду и фазу сигнала. Для большей точности измерений устанавливаем шаг равный 2°.Частоту на которой будем производить измерения примем равной 4,05 ГГц. После того, как прибор отработает все частоты и углы, на компьютере с помощью программы строится график зависимости амплитуды от частот и углов. Строим два графика зависимостей в прямоугольных и сферических координатах.

Выводы: произвели измерения с помощью автоматизированного измерительного комплекса диаграмм направленности. Построили графики зависимости амплитуды от углов и частот.

Лабораторная работа № 4.

Бригада № 1.

Измерение диаграммы направленности приемной фазированной активной антенной решетки с помощью автоматизированного измерительного комплекса.

Цель работы:

Измерить с помощью автоматизированного измерительного комплекса диаграмму направленности приемной фазированной активной антенной решетки.

Используемое оборудование:

1) Опорное поворотное устройство для измерения диаграмм направленности антенн в дальней зоне DEAMS

2) Agilent

3) Компьютер

4) Приемная фазированная активная решетка

5) Камера

6) Программа «AfrViewRW».

Теория:

Активная фазированная антенная решётка (АФАР) — разновидность фазированой антенной решётки (ФАР).

Фазированная антенная решётка — тип антенн, в виде группы антенных излучателей, в которых относительные фазы сигналов изменяются комплексно, так, что эффективное излучение антенны усиливается в каком-то одном, желаемом направлении и подавляется во всех остальных направлениях.

В активной фазированной антенной решётке каждый элемент решётки или группа элементов имеют свой собственный миниатюрный микроволновый передатчик, обходясь без одной большой трубки передатчика, применяемой в радарах с пассивной фазированной решёткой. В активной фазированной решётке каждый элемент состоит из модуля, который содержит щель антенны, фазовращатель, передатчик, и часто также приёмник.

Недостатки

Технология АФАР имеет две ключевые проблемы:

Рассеивание мощности.
Первая проблема — рассеивание мощности. Из-за недостатков микроволновых транзисторных усилителей (монолитная микроволновая интегральная схема, MMIC (англ.)русск.), эффективность передатчика модуля — типично меньше чем 45%. В результате, AФAР выделяет большое количество теплоты, которая должна быть рассеяна, чтобы предохранить чипы передатчика от расплавления и превращения в жидкий арсенид галлия — надежность GaAs MMIC-чипов улучшается при низкой рабочей температуре. Традиционное охлаждение воздухом, используемое в обычных ЭВМ и авионике, плохо подходит при высокой плотности упаковки элементов AФAР, в результате чего современные AФAР охлаждаются жидкостью (американские проекты используют polyalphaolefin (PAO) хладагент, подобный синтетической гидравлической жидкости). Типичная жидкая система охлаждения использует насосы, вводящие хладагент через каналы в антенне, и выводящие затем его к теплообменнику — им может быть как воздушный охладитель (радиатор) так и теплообменник в топливном баке — со второй жидкостью, охлаждающей петлю теплообмена, чтобы увести высокую температуру от топливного бака.

Стоимость.
Другая проблема — стоимость массового производства модулей. Для радара истребителя, требующего типично от 1000 до 1800 модулей, стоимость AФAР становится неприемлемой, если модули стоят больше чем сто долларов каждый. Ранние модули стоили приблизительно 2 тыс. долл., что не допускало массового использования AФAР. Однако стоимость таких модулей и MMIC-чипов постоянно уменьшается, поскольку себестоимость их разработки и производства постоянно снижается.

Несмотря на недостатки, активные фазированные решётки превосходят обычные радарные антенны почти во всех отношениях, обеспечивая более высокую следящую способность и надёжность, пусть и при некотором увеличении в сложности и, возможно, стоимости.

Ход работы:

Схема установки:

Плюс к этому, в БЭК установлена камера слежения для того, чтобы наблюдать за ходом измерения в «Комнате слежения за ходом измерения», т.к. из-за достаточно больших размеров антенн и решетки осуществляется высокочастотное излучение, опасное для здоровья человека.

Далее калибруем установку. Делаем двух портовую калибровку для того, чтобы устранить потери в кабелях наших антенны и решетки. Устраняем потери на отражение, для этого накручиваем на концы кабелей поочередно нагрузки (открытую - холостой ход и согласованную -отсутствует отраженный сигнал). С помощью этих нагрузок мы можем проверять какое получается отражение, в результате устраняется влияние кабелей. Прибор сам устраняет влияние длинных кабелей. Таким образом прибор калибруется на всех частотах, на которых происходит измерение.

Далее можно проводить измерения.

С помощью компьютера синхронизируем работу DEAMS и Agilent. С помощью DEAMS мы задаем углы, при которых будут проводиться измерения, а Agilent показывает амплитуду и фазу сигнала. Устанавливаем шаг. Устанавливаем частоту (3800, 3900 Гц). После того, как прибор отработает все частоты и углы, на компьютере с помощью программы строится график зависимости амплитуды от частот и углов. Строим два графика зависимостей в прямоугольных и сферических координатах.

Данные после измерения:

*********************************************

* АИК "Вектор" РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ *

*********************************************

Дата измерения: 29.04.2013 Время: 14:55:55	Наименование АУ: ВВО-АП
Серийный номер прибора: 0001	Частота: 3900
Поляризация зонда: Вертикальная	Поляризация АУ: Вертикальная
Комментарий: Разностная ДН	Число матриц: 1

*********************************************

ПАРАМЕТРЫ ДН: 1

*********************************************

Ширина ДН,АЗ (гр.): 2.28	Ширина ДН,УМ (гр.): 2.24
Сечение по азимуту через коорд.(гр.): -1.23	Центр по уровню -3дБ по Аз (гр.): -1.32
Сечение по углу места через коорд.(гр.): 0.74	Центр по уровню -3дБ по УМ (гр.): 0.76
Значение КНД (дБ.): 34.83	Интегральный фон Аз (дБ.): -31.47
УБЛ (левый)(дБ.): -22.75	Коорд. (лев.)(гр.): -23.38
УБЛ (правый)(дБ.): -0.48	Коорд. (пр.)(гр.): 2.60
Интегральный фон Ум (дБ.): -29.76	УБЛ (нижний)(дБ.): -21.77
Коорд. (ниж.)(гр.): -32.58	УБЛ (верхний)(дБ.): -20.89
Коорд.(верх.)(гр.): 44.70	Макс. сигнал (дБ.): 50.00

Объемная суммарная диаграмма

Объемная суммарная диаграмма

Объемная разностная диаграмма

Объемная разностная диаграмма

*********************************************

* АИК "Вектор" РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ *

*********************************************

Дата измерения: 29.04.2013 Время: 17:16:01	Наименование АУ: ВВО-АП (ПБЛ)
Серийный номер прибора: 0001	Частота: 3800
Поляризация зонда: Вертикальная	Поляризация АУ: Вертикальная
Комментарий:	Число матриц: 1

*********************************************

ПАРАМЕТРЫ ДН: 1

*********************************************

Ширина ДН,АЗ (гр.): 12.85	Ширина ДН,УМ (гр.): 14.37
Сечение по азимуту через коорд.(гр.): -2.15	Центр по уровню -3дБ по Аз (гр.): -1.87
Сечение по углу места через коорд.(гр.): -8.87	Центр по уровню -3дБ по УМ (гр.): -8.73
Значение КНД (дБ.): 20.08	Интегральный фон Аз (дБ.): -101.06
УБЛ (левый)(дБ.): -10.73	Коорд. (лев.)(гр.): -18.46
УБЛ (правый)(дБ.): -20.04	Коорд. (пр.)(гр.): 29.71
Интегральный фон Ум (дБ.): -105.39	УБЛ (нижний)(дБ.): -1.29
Коорд. (ниж.)(гр.): -23.70	УБЛ (верхний)(дБ.): -1.50
Коорд.(верх.)(гр.): -4.09	Макс. сигнал (дБ.): 35.31

Объемная суммарная диаграмма

Объемная суммарная диаграмма

Объемная разностная диаграмма

Объемная разностная диаграмма

Вывод: Мы наблюдали реальные измерения с помощью автоматизированного измерительного комплекса диаграммы направленности приемной фазированной активной антенной решетки, а так же проанализировали результаты измерений.

Дата добавления: 2015-04-30