北邮电磁场实验-天线的特性和测量(共9页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上北京邮电大学电磁场与微波测量实验实验一 天线的特性和测量学院： 电子工程学院 班级： 组员： 邹夫、马睿、李贝贝 执笔： 邹夫 目录专心-专注-专业1. 实验内容1.1实验目的1.了解天线的发射和接收信号的基本工作原理；2.认识和了解测量天线接受强度的基本装置；3.了解天线的接受强度和接收天线与发射天线之间夹角的关系；4.了解喇叭天线的方向图特性；5.掌握天线方向图的测试方法。1.2实验设备1.3实验步骤测量的方法有两种：1.固定天线法：北侧的天线不动，以它为圆心在等圆周上测得场强的方式；2.旋转天线法：标准天线不动为发射天线，而待测天线为接受天线，而自身旋转一周所测

2、的方向图。演示实验采用的是旋转天线的方法。测量步骤如下：可动天线每改变一个角度(大约为1)记录下来一个数值(检波器或小功率计指示)，改变一周即得到360范围内的方向图；方向图自动测量实验配置：利用电子和计算机技术，实现了数据采集、处理和方向图绘制的自动化。测量时北侧天线连续转动，并接受信号源通过喇叭天线发送的微波信号。接收信号送天线幅度信号采集电路，经变换放大及A/D转换后送给微机。这样就可以得到测量范围内，每一位置的幅度信号电平，根据这组数据，微机就可以进行数据处理并由输出装置输出计算结果。下图是试验中天线方向图自动测试的实验配置：2.实验原理2.1工作原理天线是一种变换器，它把传输线上传播

3、的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。天线特性测量实验，将通过控制接收天线和发射天线之间夹角而改变和测量接收天线接收信号的强弱，掌握天线的接受强度和接收天线与发射天线之间夹角的关系。2.2天线重要参数2.2.1辐射效率r辐射效率r定义为：r=PrPi式中，Pr为天线辐射出的功率，单位为W；Pi为馈入天线的功率，单位为W。2.2.2辐射方向图用极坐标图来表示天线的辐射场强度与辐射功率的分布，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量(或场强)在空间各点的分布情况。天线方向图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则越分散。1.方向图主瓣宽度通

4、常图形方向图有多个叶瓣，其中最大辐射方向是叶瓣，称主瓣，其余称为旁瓣。在方向图中，主瓣信息使我们最关心的。2.方向图主瓣零点角方向图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间的夹角，用20来表示。3.方向图旁瓣电平旁瓣：在主辐射波瓣旁，还有许多旁瓣，其中HPBW为半功率波束宽度，辐射最大功率下降3dB时的角度；FNBW为第一零点波束宽度；SLL为旁瓣高度，辐射最大功率与最大旁瓣的差。4.方向图旁瓣功率电平旁瓣电平=10lg功率方向图旁瓣最大值功率方向图主瓣最大值dB5.方向系数D在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向上辐射功率密度Smax与无方向天线(点源)辐射功率密度S0之比，用D来表示。D

5、=SmaxS0辐射功率相同=Emax2E02辐射功率相同可见，方向性越尖锐的天线D越大，相反则D越小；若D=1，则表示为无方向性天线，是一个理想点源辐射场。2.2.3天线增益定义为G=PrPi其中，Pr为被测天线距离R处所接收到的功率密度，单位为W/m2；Pr为全向天线距离R处所接收到的功率密度，单位为W/m2。增益为G的天线距离R处的功率密度应为接收功率密度，即：Pr=GPt4R22.2.4天线输入阻抗Zin=UI其中，U为在馈入点的射频电压；I为在馈入点上的射频电流。3方向图测试实验数据3.1原始数据角度()幅度(dB)角度()幅度(dB)角度()幅度(dB)0.00-31.98120.6

6、9-50.26242.68-56.160.24-31.98122.69-49.96244.68-57.272.72-32.00124.70-49.29246.69-56.994.71-32.16126.66-48.52248.64-57.746.69-32.51128.72-47.25250.64-59.038.69-32.87130.69-46.64252.65-57.6510.67-33.55132.70-46.45254.69-58.5112.67-34.13134.68-46.62256.68-58.9914.68-34.92136.68-47.12258.67-60.1416.68-

7、35.79138.71-47.73260.65-62.0518.70-36.68140.67-48.41262.69-63.4420.67-37.71142.68-49.76264.63-64.2622.70-38.68144.68-50.80266.65-62.5524.72-39.80146.67-52.05268.65-60.7526.69-40.86148.69-53.54270.67-59.2028.71-41.77150.67-54.83272.66-61.0530.69-42.61152.66-56.16274.69-63.3532.69-43.53154.67-56.57276

8、.69-65.2434.69-44.29156.67-56.09278.69-63.8436.68-45.23158.70-55.10280.69-59.9838.69-45.82160.67-54.02282.64-59.6840.69-46.61162.68-53.18284.64-58.4942.69-47.39164.68-52.36286.65-58.0544.71-48.68166.70-52.31288.71-57.3346.70-50.60168.69-52.31290.67-57.2848.68-53.45170.66-52.37292.67-56.6250.68-57.28

9、172.67-52.43294.68-55.6252.70-61.38174.65-53.20296.69-54.7354.66-62.65176.70-53.85298.69-54.4356.69-61.61178.70-54.74300.64-54.4758.70-61.82180.70-55.57302.65-54.4760.73-60.84182.67-55.41304.66-54.2262.66-59.68184.70-54.68306.69-54.3964.66-58.90186.66-53.82308.66-53.9666.69-58.57188.66-53.31310.67-5

10、3.7168.66-59.29190.68-52.96312.69-53.6070.71-61.46192.63-53.05314.67-53.2172.71-64.68194.65-53.36316.65-52.9574.68-67.19196.68-54.09318.66-52.8176.70-66.56198.67-54.54320.66-53.2078.69-63.70200.69-55.58322.65-53.0880.68-61.51202.69-57.31324.66-53.1482.71-58.32204.68-58.95326.66-52.3284.66-56.58206.6

11、8-60.78328.65-51.2586.71-55.58208.67-61.86330.63-49.8788.70-55.05210.63-60.78332.66-47.5790.68-55.52212.69-58.91334.67-45.6192.72-56.21214.67-57.75336.65-43.5594.69-56.78216.70-56.77338.66-41.4696.71-56.88218.69-56.14340.66-39.6498.67-56.80220.70-55.87342.67-38.05100.71-56.65222.68-55.86344.68-36.61

12、102.70-56.36224.69-56.44346.67-35.47104.69-55.66226.69-56.61348.63-34.53106.66-54.13228.66-56.54350.63-33.81108.71-52.66230.64-57.09352.65-33.14110.70-51.59232.62-57.43354.61-32.64112.70-50.96234.69-57.50356.70-32.22114.70-50.74236.66-57.38358.66-32.05116.68-50.52238.70-57.29360.66-31.99118.70-50.40240.69-56.453.2直角坐标图3.3极坐标图3.4误差分析精确的测量应该在暗室中进行，而本实验由于墙壁以及其他房间内物品的反射，会导致天线接收到反射的信号，而不是发射天线发出的信号，所以会产生误差。4.思考题 无5.实验心得与体会本实验是演示实验，通过对实验环境和仪器的观察，了解了实验的基本流程。了解到了精确测量天线应该是怎样的过程。一个天线的生产过程中必少不了测试天线性能这一环节，良好的天线性能对仪器的影响是非常大的。