哈工大天線基本知識(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、Harbin Institute of Technology天線原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告(2).接收天線電參數(shù)：課程名稱(chēng):院系：班級(jí)：天線原理電信學(xué)院姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)成績(jī)哈爾濱工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握喇叭天線的原理。2. 掌握天線方向圖等電參數(shù)的意義。3. 掌握天線測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)原理1. 天線電參數(shù)(1).發(fā)射天線電參數(shù)： a.方向圖：天線的輻射電磁場(chǎng)在固定距離上隨空間角坐標(biāo)分布的圖形。Smax 與b.方向性系數(shù)：在相同輻射功率，相同距離情況下，天線在該方向上的輻射功率密度無(wú)方向性天線在該方向上的輻射功率密度S0之比值。c.有效長(zhǎng)度:在保持該天線最大輻射場(chǎng)強(qiáng)不變的條件下，假設(shè)天線上的電流均勻

2、分布時(shí)的等效長(zhǎng)度。d.天線效率:表征天線將高頻電流或?qū)Р芰哭D(zhuǎn)換為無(wú)線電波能量的有效程度。e.天線增益:在相同輸入功率、相同距離條件下，天線在最大輻射方向上的功率密度Smax 與無(wú)方向性天線在該方向上的功率密度S0之比值。h.頻帶寬度：天線電f.輸入阻抗：天線輸入端呈現(xiàn)的阻抗值。g.極化：天線的極化是指該天線在給定空間方向上遠(yuǎn)區(qū)無(wú)線電波的極化。參數(shù)保持在規(guī)定的技術(shù)要求范圍內(nèi)的工作頻率范圍。除了上述參數(shù)以外，接收天線還有一些特有的電參數(shù)：等效面積和等效噪聲溫度。a.等效面積：天線的極化與來(lái)波極化匹配，且負(fù)載與天線阻抗共軛匹配的最佳狀態(tài)下，天線在 該方向上所接收的功率與入射電波功率密度之比。b.等

3、效噪聲溫度：描述天線向接收機(jī)輸送噪聲功率的參數(shù)。2. 喇叭天線由逐漸張開(kāi)的波導(dǎo)構(gòu)成，是一種應(yīng)用廣泛的微波天線。按口徑形狀可分為矩形喇叭天線與圓形喇叭天線等。波導(dǎo)終端開(kāi)口原則上可構(gòu)成波導(dǎo)輻射器,由于口徑尺寸小,產(chǎn)生的波束過(guò)寬；另外，波導(dǎo)終端尺寸的突變除產(chǎn)生高次模外，反射較大,與波導(dǎo)匹配不良。為改善這種情況，可入射波的幅度、相位條件來(lái)確定最小測(cè)試距離。使波導(dǎo)尺寸加大，以便減少反射，又可在較大口徑上使波束變窄。H面扇形喇叭。H面扇形喇叭。(1) .H面扇形喇叭：若保持矩形波導(dǎo)窄邊尺寸不變，逐漸張開(kāi)寬邊可得(2) .E面扇形喇叭：若保持矩形波導(dǎo)寬邊尺寸不變，逐漸張開(kāi)窄邊可得(3) .角錐喇叭：矩形波導(dǎo)

4、寬邊和窄邊同時(shí)張開(kāi)所形成的。(4) .圓錐喇叭：圓波導(dǎo)半徑逐漸張開(kāi)形成。3. 方向圖測(cè)量(測(cè)試環(huán)境、最小測(cè)試距離、極化)測(cè)試環(huán)境：最理想的場(chǎng)地是自由空間，可以通過(guò)微波暗室來(lái)模擬，本次實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè) 量，測(cè)量過(guò)程中由于各種反射折射及其他無(wú)線電波的干擾，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定干擾。最小測(cè)試距離：實(shí)際測(cè)量中，發(fā)射天線到接收天線距離有限，為保證測(cè)量精度需規(guī)定被測(cè)天線(1).將發(fā)射角錐喇叭天線與接收喇叭天線(E面扇形喇叭)垂直固定于工作盤(pán)，使其在同一高極化：天線在給定空間方向上遠(yuǎn)區(qū)無(wú)線電波的極化，通常指天線在其最大輻射方向上的極化。天線不能接收與其正交的極化分量，只有天線極化與來(lái)波極化一致時(shí)為極化匹配，接

5、收機(jī)才可 獲得最大功率，極化失配時(shí)需乘以失配因子。4. E面、H面、主瓣寬度等概念(1) .E面：通過(guò)最大輻射方向并與電場(chǎng)矢量平行的平面。(2) .H面：通過(guò)最大輻射方向并與磁場(chǎng)矢量平行的平面。，與主瓣相反方b.半功率點(diǎn)波瓣寬(3) .天線的極坐標(biāo)方向圖呈波瓣形。最大的波瓣叫做主瓣，其余的叫副瓣或旁瓣 向上的副瓣叫后瓣。a.零功率點(diǎn)波瓣寬度：是指主瓣最大值兩邊兩個(gè)零輻射方向之間的夾角。度：是指主瓣最大值兩邊場(chǎng)強(qiáng)等于最大場(chǎng)強(qiáng)的0.707倍的兩輻射方向之間的夾角。波瓣參數(shù)是輻射能量在空間分布的一種表征。實(shí)驗(yàn)儀器發(fā)射喇叭天線：楔形角錐喇叭功率顯示器：電源、接收喇叭天線：H面扇形喇叭、E面扇形喇叭、楔

6、形角錐喇叭、圓錐喇叭 工作盤(pán)四、實(shí)驗(yàn)步驟0 °。度，并對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口測(cè) E面方向圖。(2).左右旋轉(zhuǎn)接收喇叭天線同時(shí)觀察功率表找到最大值點(diǎn)，將該點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)刻度盤(pán)(3).向左旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)，每轉(zhuǎn) 1 °讀一次示數(shù)并記錄，讀到電流變不再有示數(shù)顯示為止。(4) .刻度盤(pán)歸零，向右旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)步驟同上一步。(5) .接收喇叭天線換成其他類(lèi)型，測(cè)岀數(shù)據(jù)，步驟同上。(6).用matlab將所得數(shù)據(jù)換算成dB值并進(jìn)行歸一化處理。在OriginPro上輸入數(shù)據(jù)，畫(huà)岀極 坐標(biāo)圖。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2176695-02227632720.9-0.4575743640.8-0-969154540.675-1.706966

7、5460.575-24033276330.475-32330587320.4-3-979498240.3-5.22879W9203.25-6.02061110170.2125-6.726411211150.1875-7269991312130.1625-7.891471413110.1375-8.616971514100125-9.0309161590.1125-9.438471715801-10181710.0875-10-5799191850.0625-12.0412201940v05-13.0103212030,0375-K2597222120.025-16.0206232220.025

8、-16-0206242320.025-16,0206252420.025-16.0206262520.025-16.02062725201.025-16.0206282720.025-16-020629281°#NUM!3029'#NUM!80 E扇形E面0103132333012110.025#NIUM4023°#NUM-16.02063412220.025-15.0206352120.025-15.0206362030.0375-14.259了371940.05-13.0103381860.075-11.2494391770,0875-10.5799401690

9、.1125-9.488474115110.1375-8.616974214120.15-8.239094313U0.175-7.569624412170.2125-6.726414511200.25-6.02064610240.3-5.22879479320.4-3.9794488380.475-3.23306497460.575-2.4033250660075-124939515680.35-0.70581524740.925-0.33858533770.9625-0.165995428010551801056 一t #NUM!57E扇H面#NUM!5807010591690.935714-

10、0.06249602660.942857-0.25554613630.9-0.4575762460'0.857143-0.66947635570.8W286-0.39223646550.785714-104735657620J42857-129095668500.714236-1.4612867949'0.7-1.549026S10480.685714-1638576911470.671429-1.737012460-657143-1.82347113450.642857-191386721443.0.6U286-2.11637315390.557143-2.540337416

11、340.485714-3.136197517280,4-197947618230.328571-4.8337771920'0.285714-5.440687820180.257143-5.398267921170.242857-6.146498022170.242857-6.146498123170.242857-6.146498224160.228571-6.4097883251402-6.98978426110.157143-8.03705852780.114236-9420088628&0.085714-10.669587一2960.085714-10.669588306

12、0.085714-10.6695893160.085714-10u6695903240.057143913340.057143923430.0428575占3530.042857943630.042857953730-042857963820.028671973920.028571984020.020571994120.0285711004220-02S5711014320.02S571102loT104105-1701106270_ 1 1107370110847011095680.9714291106660.94285711176410.9142861128600.857143113956

13、0l811410540.77142911511520.74285711612500.71423811713480.685714111814480.68571411915470.671429-12,4304-12.4304-13.6798-13.6798-13.6798-13,6798-15.4407 -15.4407 -15.4407 -15.4407 -15,4407 -15.4407 f#NUM! ：#NUM!00000.125890.255540.389180.66947-0.96911.127041.290951.461231.638571.63857 -1.73112016440.6

14、2S571 -2.0164512117420.6 -2.2134912218380.542857 -2.6531412319340.435714 -3.1361912420280.4-3.9794112521240,342857 -464S8712622200.235714 -5.44O6S12723160.228571 -6.4097812824160.228571 -6.4097812925160.22S571 -6.4097813026le0-22S571 -6.4097813127150.2U286 -6.6900713亍28150.214286 -6.6900713329120.17

15、1429 -7.659171343080.114236 -9.420081353160.035714 -10;66951363260.035714 -10.66951373350.071429 -11.46131383450.071429 -11,46131393540.057143 -12.43041403640.057143 -12,430414T3730.042857 -13.67981423830.042857 -13.67981433930.042857 -13.67981444030.042857 -1167981454130-042857 -13.67981464220.0285

16、71 -15.440714743F #NUM!14844#NUM!14945k#NUM15015115215315446圓錐喇叭08084勺NUM0.9523811#NUM!-0.21189101552841015638410157484101585820.97619-0.10465159680'0.952381-0.2118911607780.922571-0.321851618720.857143-0.G69471629670.797619-O'.982O416310600.714286-1.4612816411500.595238-2.25309116512460.547

17、619-2.6152116613400.47619-3.2221916714330.392857-4.0576516815290.345238-4.6188116916240.285714-5.44068117017200.238095-6.2324917118160.190476-7.2015917219120.142857-8.450981732080.095238-1021191742160.071429-1146131752240.047619-1322221762330.035714-1447161772420.0238116.23251782520'j02381-16.23

18、25179260o'k#NUM1803218132筒NUM18232*#NUM!18332#NUM!18432#NUM1851860820.97619 -0.104651871780.928571 -0.321851882750.892857 -0.49218189370'0.833333 -0.7918111904640.761905 -1.180991915560.666667 -1.7S091192660'0.596238 -2.253091937470.559524 -2.521811948400.47619 -3.2221911959350.416667 -3

19、.8021119610290.345238 -4.6183119711240.285714 -5.4406819812200.238095 -6.2324919913IS0.170571 -74318820014100.119048 -9.242792011580.096238 -1021192021660.071429 -11.46132031740.047619 -1322222041830.035714 -144716205192O'iO2381 -16.2325206202O'jO2381 -15.23252072110.011905 9.2428208221 00f#

20、NUM!20911芻 NUM'2110角錐E面r #NIUM!21103410212134102132320.941176-0.263292143300.832353-0.543582154260.764706-L165062165220.647059-1.390562176180.529412-2.762062187120.352941-4.522982198100.294113-5.31479220980.235294-6.233892211060.175471-7.533232221140.117647-9.294192231230.088235-10.54362241320.0

21、58824-12J0452251420.058824-1230452261520.058824-12.30452271620.058824-12.3045228r#NUM!229-134102302320.941176-0.263292313320.941176-0.263292324280.823529-0.843212335260.764706-1.165062346200.538235-2.304492357160.470583-3.273592363120.352941-4.52293237980.235294-6.283892381060.178471-7.533282391140.

22、117647-9294192401230.088235-10-54362411330.038235-10.54362421420.058824-12.30452431520'>058824-1230452441620.058824-1230452451720.058824-12.30452461820.058824-12.30452471920.058824-12.30452482020.058824-12.3045249250角錐H面1°#NUM2510800.888839-0.511532521860.965556-0.19744253290102543880.97

23、7778-609762554840.933333-0.2996325657&0.844444-0.73429257670'0.777778-1091442587620.688889-1.618512598550.611111213882609600.555556-2.5527326110420.466667-3.3099326211340.377778-4.2276426312270.3-5.2287926413190.211111-6.7548926514150.166667-77815126615120.133333-8.750612671610'0.111111-

24、9.542432681790.1-102691870'；077778-11,09142701960.066667-1L76092712040.044444-1152182722130.033333-14.77122732220.022222-16.53212742320.022222-15.5321275241O'.OlllllJ9.5424276251O'.Olllll-19-54242772610.011111-19.542427827O'0r#NUM!279281#NUIM!280°#NUM2810800,888889-0,51153282-1_

25、70_0.777778-1.091442832620.688889-1618512843540.6-2.218492854480.533333-2.730012865420.466667-3.309932876340.377778-4.227642887280.311111-5.070842898200.222222-6.532132909160.177778-7.5012329110120.133333-87506129211100.111111-9.542432931280.088889-10.511529413I60.066667-11.76092951440044444-13.5218

26、2961530.033333-1477122971620.022222-16-53212981720.022222-16.5321299181O'.Olllll-19.54243001910.011111 -19.54243012010.011111-19.54243022100爭(zhēng)NUM!3031#NUM!304H面扇形E3050700.853659-0.637153061660.804273-0,94273072640.730488-1.076343083620.756098-1.214223094600.731707-1.356633105580.707317-1.50386511

27、6580.707317-1.503863127560.632927-1.656263138540.658537-1.81423149520.634146-1.9781131?10500.609755-2.143443116114G0.560976-2.5105631712400.487805*3.1175431813360.439024-3.5751131914330.402439-3.95332015280.341463-4.6655632116240.292683-5.3360332217240.292633-5.3360332318200.243902-6.1278432419200.2

28、43902-6.1278452520180.219512-6.5354132621160.195122-7.0969432722W0.170732-7.6768632823120.145341-8.3463332924100.121951-9.138143302580.097561-1010723312640.04878-13.11753322730.036535-14.3S69333282O'jO2439-16.12783342920.02439-15.127353530203439-16127833631F#NUM!33732F#NUM!33833F#N UM!33934F#NIU

29、IIW!340F#NUM!3410760.926829-0.33342-1720.878049-0.564813432720.878049-0.554813443740.902439-0.445823454760.926829-0333465780.95122-0.217193476760.926829-0.333487780.95122-0.217193498780:95122-0.217193509770.939024-0.2732335110800.97561-0.1072435211810.987805-0.0532935312810.987805-0.0532935413821035

30、514800:97561-0.1072435615780.95122-0.2171935716770.939024-0.2732335817740.902439-0.4458235918660.804873-0;942736019560.632927-1.6552636120500.609756-2.1484436221400.487805-3.1175436322360.439024-3.5751136423280.341463-4.6665656524220.268293-57139136625180.219512-6.5354136726130.219512-6.585413682717

31、0.207317-6.8336536928140.170732-7.6768637029130.158537-7,9937137130180.219512-6.5854137231200.243902-6.1278437332240.292683-5.3360337433240.292683-5.3360337534220-268293-57139137635200.243902-6.1278437736W0.170732-7.6768637837100.121951-9.138143793860.073171-1135663803940:04673-1311753814020.02439-1

32、6.12733824120.02439-16.12783834220.02439-16.127838443r#NUM!385#NIUIIM!386H面扇總H面f#NUM!3870421 103881400.952381-0.211893892380.904762-0.434663903340.809524-0:91773914300.714285-1.461233925250.595238-2.253093936220.52331-2.808273947180.428571-3.679773958140.333333-4.771213969120.235714-5.440633971090.2

33、14286-6.690073981160.142857-8.450983991250119048-9.242794001340.095233-10.21194011430.071429-11.46134021520.047619-13.22224031610.02381-16.23254041710:02331-1623254051300r#NIUM!4061900r#NUM!4070尸#NUM!408042104091421041102400.952381-0.211894113380.904762-0.434664124370.830952-0.550434li5320.761905-1.

34、180994146300.714236-1.461284157240.571429-2.430334163200.47619-3.222194179160.380952-4.1912941810140333333-4.7712141911100.239095-6.232494201280.190476 -7.201594211360.142857 -8.450984221450.119048 -9242794231540.0952381021194241630.07142911.46134251720.047619 -13.22224261820.047619 -13.22224271910-

35、02381 -1623254282010.02381 -16.23254292100%NUM!4302200°#NUM!八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果各圖如下ilfl-1*A/-HWwFHMHtrtn«(D i<*弓305.h* 厶七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)天線的原理有了更深刻的理解。試驗(yàn)中我們小組對(duì)四種不同的喇叭天線 進(jìn)行了功率測(cè)量，并且通過(guò)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件來(lái)觀測(cè)了天線的方向圖。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和測(cè)量的結(jié)果的分析，可以看岀E面和H面的輻射場(chǎng)分別與天線開(kāi)口口徑存在線性關(guān)系，所 以可以通過(guò)調(diào)整天線口徑大小從來(lái)調(diào)整天線的輻射方向圖的主瓣的寬度，從而滿足不同的需 求。雖然實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)

36、驗(yàn)設(shè)備互相干擾等實(shí)驗(yàn)環(huán)境因素導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論間確實(shí)存在一定的 差距，但仍在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是成功的。希望自己在今后可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到更多的提升。演示實(shí)驗(yàn)1 .通過(guò)觀看“微波暗室測(cè)試天線”視頻教學(xué)內(nèi)容你了解了幾個(gè)問(wèn)題？將這些問(wèn)題概括岀 來(lái)并作簡(jiǎn)要回答。(1).微波暗室構(gòu)成:屏蔽室：由屏蔽殼體、屏蔽門(mén)、通風(fēng)波導(dǎo)窗及各類(lèi)電源濾波器等組成，其中門(mén)的造價(jià)最 咼。吸波材料：錐形含碳海綿吸波材料，錐形含碳海綿吸波材料是由聚氨脂泡沫塑料在碳膠溶其它：主要有信號(hào)傳輸板、轉(zhuǎn)臺(tái)、天線、監(jiān)控系統(tǒng)等。(2).功能：提供人為空曠的“自由空間”條件，用吸波材料來(lái)制造一個(gè)封閉空間，這樣就可 在暗室內(nèi)制造岀一個(gè)純

37、凈的電磁環(huán)境。在暗室內(nèi)做天線、雷達(dá)等無(wú)線通訊產(chǎn)品和電子產(chǎn)品測(cè)試 可以免受雜波干擾，提高被測(cè)設(shè)備的測(cè)試精度和效率。(3).工作原理：根據(jù)電磁波在介質(zhì)中從低磁導(dǎo)向高磁導(dǎo)方向傳播的規(guī)律，利用高磁導(dǎo)率吸波 材料引導(dǎo)電磁波，通過(guò)共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過(guò)耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)變成 熱能。2 .通過(guò)觀看“矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用”視頻教學(xué)內(nèi)容你了解了幾個(gè)問(wèn)題？將這些問(wèn)題概 括岀來(lái)并作簡(jiǎn)要回答。(1) .什么是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀?矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀器是一種電磁波能量的測(cè)試設(shè)備。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理與使用力直接決 于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)。相位波動(dòng)參數(shù)的測(cè)試是利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的電子延遲功能來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。(2) .為何矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀這么貴?矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀除信號(hào)捕獲