"Сценарій відкритого заняття

Новокаховський приладобудівний технікум

План відкритого заняття

Мета відкритого заняття: застосування методики проведення лекції з підвищеною мотивацією до навчання та використанням мультимедійних засобів

НАВЧАЛЬНА ДИСЦИПЛІНА: «Пристрої НВЧ та антени»

Спеціальність: 172 «Телекомунікації та радіотехніка»

ТЕМА: Характеристики напрямлення та параметри передавальних антен.

ТИП (вид, форма): лекція (лекція з підвищеною мотивацією до навчання)

Мета заняття:

Навчальна: Набуття, формування та систематизація теоретичних знань з визначення основних характеристик та параметрів передавальних антен;

Розвиваюча: Розширити сферу знань про основні параметри передавальних антен, види характеристик спрямованості (діаграм спрямованості (ДС) та методи їх зображення.

Виховна: створити атмосферу емоційного підйому, виховувати зацікавленість навчальною дисципліною, сприяти прагненню отримувати нові знання самостійно

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАНЯТТЯ: персональний комп’ютер, телевізор, презентація теми, плакати, наглядні посібники, роздатковий матеріал.
Ідея заняття: «Щоб дійти до мети, треба перш за все іти» Оноре де Бальзак

Алгоритм знань по темі

Студенти вивчивши тему: «Характеристики напрямлення та параметри передавальних антен»

Повинні знати:

• Основні параметри передавальних антен;
• Методи зображення характеристик спрямованості (напрямлення) (ХН) антен в різних системах координат;
• Характеристики багатопелюсткової ХН;
• Методи визначення ширини діаграми напрямлення (ДН) антен.

Повинні вміти:

• Застосовувати отримані знання на практиці;
• Зображати ДН в прямокутній та полярній системах координат;
• Визначати ширину ДН по полю та потужності;
• Розрізняти різні види ДН.

Перелік рекомендованої літератури для вивчення теми:

• - Білоцерківський Г.Б. «Основи радіотехніки та антени»,    частина 2.
• - Калашников А.М. «Коливальні системи»
• - internet ресурси

Хід заняття

1. Організаційний момент:
   1. Перевірка присутності студентів;
   2. Техніка безпеки.
2. Мотивація навчання:
   1. Місце та роль антен в повсякденному житті;
   2. Презентація.
3. Актуалізація опорних знань
   1. Інтелектуальна гра «Хто спритніший?». Перевірка домашнього завдання та раніш пройдених тем.
4. Основна частина: викладення теоретичного матеріалу
5. Закріплення матеріалу:
   1. Фронтальне опитування;
   2. Підведення підсумків.
6. Домашнє завдання.

3. Актуалізація опорних знань:

Актуалізація проводиться у вигляді інтелектуальної гри «Хто спритніший?» між двома командами, в якій перевіряється домашнє завдання та використовується  презентація у вигляді тестових запитань з застосуванням ПК та ТV.

 Запитання гри  «Хто спритніший?»

Назвіть основні способи збудження хвилеводів

• За допомогою петлі;
• За допомогою штиря;
• За допомогою зонда;
• За допомогою збуджувача спеціальної форми;
• За допомогою іншого хвилеводу.

Яким чином петля вводиться до хвилеводу та яким чином здійснюється узгодження вхідних опорів?

Яким чином зонд вводиться до хвилеводу та яким чином здійснюється узгодження вхідних опорів?

Яким чином штир вводиться до хвилеводу та яким чином здійснюється узгодження вхідних опорів?

Яким чином здійснюється узгодження опорів за допомогою збуджувача спеціальної форми?

Які типи хвиль розповсюджуються в хвилеводах?

• Електрична хвиля типу Еab
• Магнітна хвиля типу Hab

Що означають індекси a та b?

• Вони показують  кількість максимумів поля вздовж широкої та вузької стінки хвилеводу

В якому випадку хвиля буде магнітною?

• У випадку коли відсутня поздовжня складова магнітного поля

В якому випадку хвиля буде електричною?

• У випадку коли відсутня поздовжня складова електричного поля

Основний тип хвилі що розповсюджується в хвилеводі прямокутної форми

• Хвиля типу Н10

Який вид збудження зображено на рисунку?

4. Основна частина: викладення теоретичного матеріалу

1.     Визначення антен та основні види по призначенню.

Антенами називаються радіотехнічні пристрої, що призначені для випромінювання та приймання ЕМХ. Вони бувають передаючі, приймальні та передаючі – приймальні. До передаючої антени підводиться ЕМЕ у вигляді зв’язаних з лінією хвиль, яка частково або повністю перетворюється антеною в хвилі що вільно розповсюджуються в вільному просторі. Приймальні антени виконують зворотну функцію. Антени мають властивість оберненості. Одна і таж антена використовується як для випромінювання так і для приймання радіосигналів. Кожна антена характеризується її конструктивними особливостями, електричними параметрами та характеристиками. Тому антени можна класифікувати за різними признаками: довжині хвилі, механізму випромінювання, розподілом у просторі випромінюваної енергії, формі та структурі випромінюючої частини, способу живлення.

2.  Коротка характеристика основних параметрів антен:

Основними параметрами передавальних антен являються:

• Характеристика спрямованості (напрямлення);
• Фазова характеристика;
• Поляризаційна характеристика;
• Коефіцієнт направленої дії К.Н.Д (D);
• Коефіцієнт корисної дії  К.К.Д. (ƞ);
• Коефіцієнт підсилення G = D* ƞ;
• Робочий діапазон (смуга пропускання);
• Ефективна площа або ефективна довжина антени;
• Опір випромінювання;
• Вхідний опір.
  3.  Характеристика напрямлення антени.

Розрізняють характеристики напрямлення, або спрямованості,  по полю та потужності. Характеристикою спрямованості  по полю називають залежність амплітуди поля в рівновіддалених від антени точках по напрямку випромінювання. Напрямок випромінювання визначається величинами двох кутів що вимірюються в двох взаємно перпендикулярних площинах. Характеристикою спрямованості по потужності називається залежність густини потоку потужності у рівновіддалених від антени точках від напрямку випромінювання. Просторові характеристики спрямованості бувають наступних видів: тороїдальна; - голкова; - віяльна; - багатопелюсткова. Просторові характеристики незручні для зображення на кресленнях. Перерізи просторових характеристик плоскостями що проходять через напрямок максимального випромінювання, називаються площинними характеристиками. Площинні характеристики зображують в двох системах координат прямокутній та полярній. Зображення в прямокутній системі координат дає більшу точність, а в полярній системі координат більшу наочність.

Основні види просторових характеристик напрямлення: тороїдальна, голкова, віяльна, багатопелюсткова.

Рисунок 1 -  Основні види просторових характеристик напрямлення

Практично всі діаграми напрямлення багатопелюсткові. Тому доцільно поговорити про параметри багатопелюсткової ДН

Рисунок 2 – Багатопелюсткова діаграма напрямлення

Зображення характеристик спрямованості в прямокутній та полярній системах координат має вигляд:

Рисунок 3 – Зображення в прямокутній та полярній системах координат

Фазова характеристика антени – це залежність фази хвилі від напрямку випромінювання.

Поляризаційна характеристика – визначається законом зміни напрямку вектора напруженості електричного поля в часі. Поляризаційна характеристика буває лінійною, еліптичною, круговою.

Коефіцієнт направленої дії – К.Н.Д (D); називається відношення густини потоку потужності направленої антени до густини  потоку потужності ненаправленої антени при однаковій потужності випромінювання к. н . д. залежить від напрямку випромінювання. В напрямку головного максимуму випромінювання к. н. д. має максимальне значення.

Коефіцієнтом корисної дії к.к.д. (ƞ) - називається відношення густини потоку потужності випромінювання (корисної потужності) до всієї потужності, що підводиться до антени. К. к. д. більшості антен більше 90%. Добуток к.к.д. на коефіцієнт направленої дії – називається коефіцієнтом підсилення антени: G=*Д.

Вхідний опір, опір випромінювання. Вхідним опором дротяної антени називається відношення напруги на вхідних клемах антени до вхідного струму. Вхідний опір не дротяних  антен, що живляться хвилеводами, визначається аналогічно вхідному опору хвилеводу. Вхідний опір антени в загальному вигляді являється комплексним, він має активну та реактивну складові: Z_A = R_A + jX_A . Величина вхідного опору антени залежить від розподілу амплітуд струму в антені та місця підключення живлення. Активна складова вхідного опору антени залежить від опору випромінювання та опору втрат.

Діюча довжина антени: називається довжина h_D  диполя Герца, який при рівності його струму -  струму в пучності антени утворює в напрямку максимуму випромінювання таке ж поле, що і дана антена. Зміст введення діючої висоти антени складається в заміні реальної антени з нерівномірним розподілом струму по довжині диполя Герца з рівномірним розподілом струму.

Робочим діапазоном антени називається смуга частот, в межах якої параметри і характеристики антени змінюються в допустимих межах.

5.Закріплення матеріалу:

5.1 Фронтальне опитування:

•  По призначенню антени бувають наступних видів:
• За якими признаками можна класифікувати антени
• Перелічіть основні параметри передавальних антен
• Що показує коефіцієнт направленої дії антени?
• Яку величину в більшості випадків складає коефіцієнт корисної дії антени?
• Яким чином визначається коефіцієнт підсилення антени?
• В яких системах координат зображуються просторові характеристики напрямлення антен?
• Зображення в прямокутній системі координат дає нам?
• Зображення в полярній системі координат дає нам?
• Перелічіть параметри багатопелюсткової діаграми напрямлення

5.2 Підведення підсумків:

- короткий аналіз заняття

- оголошення результатів;

6. Домашнє завдання:

1. Параметри приймальних антен;
2. Діюча довжина антени. Визначення та фізичний зміст.
3. Полярна система координат, побудова графіків та діаграм.
4. 7. Анкета самоаналізу для студентів:

    1. На занятті  я  працював                                     активно / пасивно

2. Своєю роботою  на  занятті  я               задоволений / незадоволений

3. Заняття  для мене видалося                            коротким / довгим

4. За занятті  я                                                  не втомився / втомився

5. Мій настрій став       кращим / гіршим

6. Матеріал заняття  для мене був

 - зрозумілим / не зрозумілим

 - корисним / марним

- цікавим / нудним

 - легким / важким

7.  Домашнє завдання      мені здається           цікавим / не цікавим

Рифлексія для викладача

Ось і закінчився наш урок.

Час невпинно й швидко так летить.

Ви до знань зробили новий крок.

Хай у всьому завжди вам щастить!

Дякую, що працювали гарно,

Часу ви не витрачали марно,

Дякую за дисципліну на уроці

І бажаю успіхів в навчальному році.

Викладач спец. дисциплін                                                Опята Ю.О.

Голова циклової комісії                                                   Опята Ю.О.