Τεχνικές λήψης μετρήσεων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και μικροκυματικών δικτυωμάτων.

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία, περιγράφεται η αρχή λειτουργίας του αναλυτή φάσματος καθώς και οι κυριότερες λειτουργίες του. Τα πιο σημαντικά μενού του αναλύονται διεξοδικά, ενώ εξηγείται λεπτομερώς ο τρόπος σύνδεσης παρόμοιων συσκευών, οι οποίες χρησιμοποιούν το ίδιο πρωτόκολλο επικοινωνίας, προκειμένου να ανταλλάξουν δεδομένα μεταξύ τους ή με έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή. Επίσης, αναλύονται αρκετές βασικές αλλά και προχωρημένες τεχνικές λήψης μετρήσεων μέσα από καθόλα επεξηγηματικά παραδείγματα και εργαστηριακά πειράματα. Οι τεχνικές αυτές σκοπό έχουν να βοηθήσουν όχι μόνο τον αρχάριο χρήστη αλλά και τον έμπειρο χειριστή του οργάνου στις περισσότερες των περιπτώσεων. Επιπρόσθετα, η εργασία αυτή περιλαμβάνει ένα σετ εργαστηριακών μετρήσεων σχετικά με τους πιο γνωστούς τομείς της καθημερινής μας ζωής όπως είναι η κινητή τηλεφωνία, η τηλεόραση, και η αναλογική και ψηφιακή μετάδοση ραδιοφωνικού σήματος. Μια αρκετά λεπτομερής μελέτη παρουσιάζεται επίσης σε αυτή την εργασία, η οποία σχετίζεται με τον αναλυτή δικτυωμάτων (ή αναλυτή κυκλωμάτων), ένα εξαιρετικά χρήσιμο όργανο όταν έχουμε να μελετήσουμε αντικείμενα που αφορούν στις κεραίες και στη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Οι βασικές λειτουργίες του οργάνου αυτού αναλύονται στα δυο τελευταία κεφάλαια αυτής της εργασίας ενώ περιλαμβάνονται αναλυτικά παραδείγματα και εργαστηριακά πειράματα. Έχει δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στις λειτουργίες του οργάνου που σχετίζονται με τα μικροκύματα, δίνοντας έμφαση στη μέτρηση των χαρακτηριστικών μιας κεραίας, όπως είναι ο SWR και η απεικόνιση της εμπέδησης στο χάρτη Smith, κ.ά. Τέλος, ιδιαίτερη προσοχή έχει δοθεί ώστε η εργασία αυτή να είναι άμεσα κατανοήσιμη και εμπεδόσιμη από σπουδαστές με βασικές γνώσεις πάνω στο αντικείμενο των μικροκυμάτων διατάξεων και της διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, χωρίς ωστόσο να θυσιάζεται στο βωμό της απλούστευσης, η γνώση που μπορεί κανείς να αντλήσει από μια τέτοια εργασία.

In this thesis, are described the way a spectrum analyzer works and its basic functions. The most useful menus are being analyzed meticulously and is explained how to connect such devices, using a specific protocol, with each other or with a PC in order to make measurements easier and easy to share. Also, a lot of basic and advanced techniques in taking measurements are being analyzed through explanatory examples. These techniques are about to help not only the “rookie” but also the professional, in the most of the cases. Furthermore, there is a complete set of lab measurements in the most popular sections of our everyday life, such as cell phones, television, analog and digital audio broadcasting. A quite circumstantial disquisition is also present in this thesis, which has to do with network analyzer, a quite useful device especially when studying antennas and propagation topics. Basic operations and functions are also analyzed and many typical examples and experiments are being discussed. The author has coped with the “microwave” part of the device emphasizing on antenna factor measurements, such as SWR, Smith Chart, etc. Special attention has paid so that this thesis to be as easy-to-read as possible for students with basic knowledge of microwave and propagation theory without sacrificing the precious amount of advanced knowledge someone can derive from such a study.