🗊Презентация Аттестационная работа. Сравнительный анализ эффективности направленных антенн для любительской радиосвязи

АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА Кривошеев Евгений Александрович Фамилия, имя, отчество МБОУ Школа №126, г.Уфа, Республика Башкортостан Образовательное учреждение, район

Образовательное учреждение: Наименование: МБОУ Школа №126, ГО город Уфа, Республики Башкортостан. Год открытия: 1992 Расчётная численность обучаемых: 450 Численность педагогического состава: 31 Адрес: 450078, г.Уфа, ул.Мингажева, д.107/1 Сайт: http://schools.dnevnik.ru/1132 Электронный адрес: school126_ufa@rambler.ru Тел./факс: (347)2766100, тех. подразделение: (347)2766788 call-sign: RZ9WZA

ЖАНР РАБОТЫ: Исследование на основе эмпирических данных Гипотеза: экспериментальная проверка эффективности идеи исследователя Dick Bird (G4ZU, UK) позволит существенно повысить эффективность проведения сеансов любительской радиосвязи в нестационарных условиях (экспедиции с отсутствием условий для применения иных видов связи, ЧС техногенного или (и) природного характера) Практическая задача: получение оптимального результата по теме исследования с подтверждаемым и применимым (для реальной конструкции с иными частотными параметрами) эффектом.

Актуальность темы: C 1995 года в школе функционирует молодёжная любительская радиостанция с позывным сигналом RZ9WZA (грант Союза Радиолюбителей России «На реализацию стратегических целей СРР в области молодёжной политики») в число задач которой входят, в том числе: проведение работ по оптимизации антенно-фидерного оборудования любительской дальней и космической связи; разработка методик радиолюбительской деятельности в нестационарных условиях и при ЧС природного и техногенного характера. Техническое задание на проведение экспериментального исследования сформировано управляющим оператором р/с Е.А. Кривошеевым и утверждено начальником р/с Г.Ю. Фархтдиновой с целью практического применения результатов в работе радиостанции.

Цель и задачи работы: Цель: экспериментальная проверка свойств направленных антенн, сопоставимых по основным параметрам излучения электромагнитных волн. Задачи: обучающие: научение методике исследовательской деятельности обучаемых с соблюдением основных структурных элементов этого процесса, методам анализа результатов и подготовки их к опубликованию в той или иной форме; развивающие: развитие навыков общения по схеме «субъект-субъект», повышение самооценки, развитие умений необходимых в исследовательской работе; воспитательные: формирование ответственности в отношениях, объективности в суждениях, последовательности в мышлении, результативности в действиях – как личностных качеств исследователя.

Формы работы по этапам: Обоснование темы: ознакомление с сутью проблемы, теоретическими основами вопроса, ранее проведёнными исследованиями и … размышлением о собственных возможностях. Постановка цели: выбор технологии эксперимента и оценка собственных возможностей, формулировка задачи с предполагаемым максимумом КПД. Гипотеза: установка «сверхзадачи» по системе «а может и так?». Методика: планирование эксперимента, оценка достоверности (применимости) предполагаемых результатов (определение граничных условий), подготовка экспериментальной установки, экспериментальная работа, анализ результата, вывод, рефлексия деятельности. Собственные данные: обеспечить статистическую повторяемость результатов. Анализ и рефлексия: построение статистической модели с последующим выводом и возможной коррекции методики проведения эксперимента, определение перспектив задачи.

Описание методики: Получить задание и ознакомиться с ним В максимально возможном варианте изучить теоретические основы вопроса Сформулировать цель и гипотезу Разработать экспериментальную установку и отладить её Провести серию экспериментов и повторить её не менее 5 раз Провести статистическую обработку данных При значительных расхождениях доработать установку Провести контрольные измерения Проанализировать результаты и установить уровень допустимости погрешности измерений На основе эмпирических данных сделать вывод Подготовить комплект материалов к опубликованию Проанализировать перспективы продолжения работ

Содержание работы: Любая приёмо-передающая система содержит устройства (антенны) для излучения и приёма электро-магнитных волн (ЭМВ). По одной из классификаций они делятся на направленные и ненаправленные. Первые излучают ЭМВ в приоритетном направлении, вторые - во всех направлениях одинаково, что и определяет эффективность приёма – передачи при одинаковой мощности передатчика и чувствительности приёмника. При этом направленные антенные устройства дороже в изготовлении и сложнее в настройке, но эффективнее в реальной работе и менее подвержены воздействию посторонних источников ЭМВ (т.н. QRM), что особенно важно при радиообмене в нестационарных (экстремальных) условиях с использованием оборудования с малым энергопотреблением (QRP). Прикладная ценность качественного (т.е., с широким диапазоном погрешности измерения) исследования заключается в выборе конструкции антенны с оптимальными излучающими свойствами в заданном направлении, что позволяет при одинаковой подводимой мощности обеспечивать радиообмен с наилучшим качеством.

Содержание работы: При испытаниях антенн существуют определённые граничные условия для обеспечения реальной достоверности результатов измерений их свойств. Исходя из этого был выбран диапазон 144-145 МГц (один из входящих в группу радиолюбительских). Размеры антенн определяются сообразно длине волны ЭМВ (она связана с частотой излучения) (Рис.1). Антенна приёма ЭМВ – диполь («вибратор Герца»), датчик величины ЭДС индуцируемой ЭМВ – простейший детектор (Рис.2). Все измерения проводятся относительно излучающей антенны, эквивалентной приёмной.

Содержание работы: Антенна (а) – эталонный диполь с направлением излучения в виде симметричной восьмёрки перпендикулярной плоскости антенны, а вот остальные… это хорошо описано, но надо было проверить. Антенна (г) вообще вызывала сомнения, но привлекала простотой конструкции и заявленными автором свойствами… Варианты (б) и (в) известны и повторяемы.

Содержание работы В полном соответствии с теорией были определены условия измерений и выбрано место их проведения. Данные измерений после обработки в табличном процессоре визуализированы в виде диаграмм и проанализированы. Наиболее эффективная антенна ((в) – см. Рис.3) испытана в реальных условиях (проведены 4 радиосвязи на расстоянии >60 км с использованием того же источника генерации ЭМВ).

Фрагменты установки: Приёмный модуль

Методы диагностики результатов: Построение информационной модели на основе теоретических предпосылок. Изучение информационных моделей, полученных на основе эмпирических данных иных исследователей (разработчиков практических конструкций антенн сравниваемых типов). Анализ субъективных точек зрения пользователей исследуемых конструкций (по критерию «эффективность»). Построение информационной (с учётом статистики повторений данных для принятых граничных условий). Сравнительный анализ эффективности излучения испытуемых антенных устройств. Испытание наиболее эффективной конструкции в реальных (не стационарных) условиях.

Результаты выполнения работы: В таблице полученных результатов графа «эффективность» предполагает отображение способности исследуемой антенны направленно излучать электромагнит- ные волны в заданном нап- равлении относительно антенны «диполь» , выбранной в качестве «образцовой» (цвета: серый – эталон, жёлтый – выше эталона, зелёный – оптимально, красный – ниже эталона). Критерием эффективности считается свойство передающей антенны возбуждать в приёмной антенне ЭДС с максимальным током на заданной частоте в направлении излучения при одинаковых условиях приёма-передачи. Данные достоверны для граничных условий: высота подвеса антенны > половины волны, размеры полигона > 10 длин волны, расстояние передатчик –приёмник – более 2х длин волны, частота излучения 145,000 МГц, число измерений – 10.

Перспективы развития темы: Полученные в результате выполнения работы данные позволяют предположить, что методика, выбранная для определения свойств антенны типа Jungle job (автор идеи Dick Bird – G4ZU) может не подходить для выбранного диапазона граничных условий эксперимента, т.е. имеет смысл продолжить эксперименты на частотах испытанных автором. Проверка оптимальной конструкции в условиях проведения реальных связей в диапазоне 144-146 МГц позволяет предположить целесообразность построения передающих антенн типа HB9CV для более низкочастотных диапазонов. Проведение подобных экспериментов стоит начинать с построения компьютерных моделей в среде ММАNA. Тема исследования востребована и заслуживает пролонгации.

Информационное сопровождение: Ротхаммель К., Антенны: Пер. с нем., М., Энергия, 1979, 320 с. Беньковский З., Липинский Э., Любительские антенны коротких и ультракоротких волн: Пер. с польск., М., Радио и связь, 1988, 480 с. http://www.radiouniverse.ru/book/lyubitelskie-antenny-korotkih-i-ultrakorotkih-voln/antenna-hb9cv http://www.cqham.ru/junglejob.html Степанов Б.Г. и др., Любительская радиосвязь на КВ, М., Радио и связь, 1991, 120 с. http://f5ad.free.fr/Liens_coupes_ANT/F/F6ITV%20G4ZU%2014%20a%2050.htm http://dl2kq.de/mmana/4-1.htm etc…

ПРОВЕРЯЮЩЕМУ: УБЕДИТЕЛЬНАЯ ПРОСЬБА ОТПИСАТЬ МОИ ОШИБКИ НА MAIL: rz9wza@rambler.ru ОЧЕНЬ НАДО