實驗二對稱振子輻射分析

1、實驗二 對稱振子輻射分析1、實驗?zāi)康模?、實現(xiàn)數(shù)對稱振子天線學(xué)建模、編程、仿真實現(xiàn)圖形可視化。2、通過本實驗使學(xué)生掌握matlab7.0仿真軟件在電磁場編程中的應(yīng)用。2、實驗設(shè)備：計算機、matlab7.0仿真軟件3、實驗原理 3.1對稱振子對稱振子（Symmetrical Center-Fed Dipole）是中間饋電，其兩臂由兩段等長導(dǎo)線構(gòu)成的振子天線。一臂的導(dǎo)線半徑為，長度為。兩臂之間的間隙很小，理論上可忽略不計。所以振子的總長度。對此振子的長度與波長相比擬，本身已可以構(gòu)成實用天線。理論和實踐都已證實，細對稱振子的電流分布與末端開路線上的電流分布相似，即非常接近與正弦駐波的分布，其電流分

2、布的形式為： ，式中為電流波腹點的復(fù)振幅；為相移常數(shù)。根據(jù)正弦分布的特點，對稱振子的末端為電流的波節(jié)點；電流分布關(guān)于振子的中心點對稱；超過半波長就會出現(xiàn)反相電流。 3.2數(shù)學(xué)模型對稱振子在遠區(qū)的輻射電場為：，仍為球面波；其極化方式仍為線極化；輻射場的方向性不僅與有關(guān)，也和振子的電長度有關(guān)。其中，對稱振子未歸一化的方向性函數(shù)，這實際上也是對稱振子面得方向函數(shù)；在對稱振子的面上，方向函數(shù)與無關(guān)，其方向圖為圓。為半波振子，歸一化方向性函數(shù)；為全波振子，歸一化方向性函數(shù)為28。 3.3 對稱振子的輻射對稱振子是中間饋電，其兩臂由兩段等長導(dǎo)線構(gòu)成的振子天線。一臂的導(dǎo)線半徑為a，長度為l。兩臂之間的間隙很

3、小，理論上可忽略不計，所以振子的總長度L=2l。對稱振子的長度與波長相比擬，本身已可以構(gòu)成實用天線。   圖3-1 對稱振子結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)圖對稱振子輻射場為（2-7）根據(jù)方向函數(shù)的定義，對稱振子以波腹電流歸算的方向函數(shù)為 ： （2-8）上式實際上也就是對稱振子E面的方向函數(shù) 圖3-2 對稱振子E面方向圖4、實驗內(nèi)容及步驟： 4.1對稱振子E方向圖程序根據(jù)電基本振子和對稱振子的方向函數(shù)利用MATLAB編程并畫出其方向圖。% 此程序是通過輸入偶極子天線的長度及工作波長繪出其方向圖lamda=input('enter the value of wave length= ');

4、%輸入波長l=input('enter your dipole length l= '); %輸入偶極子天線長度2L（注意不是單個振子長度L）ratio=l/lamda; B=(2*pi/lamda); theta= pi/100:pi/100:2*pi; if ratio<= 0.1 %分析是否是短偶極子天線 E=sin(theta); En=abs(E); polar(theta,En) %天線在方向圖中水平放置else f1=cos(B*l/2.*cos(theta); %不是短偶極子天線則可用公式（2-8）進行計算 f2=cos(B*l/2); f3=sin(th

5、eta); E=(f1-f2)./f3; En=abs(E); polar(theta,En) %天線在方向圖中水平放置end輸入波長=10，天線長度2L=2，畫出天線方向圖：圖4-1 天線長度為2時的方向圖輸入波長=10，振子長度2L=4，畫出天線方向圖：圖4-2 天線長度為4時的方向圖輸入波長=10，振子長度2L=13，畫出天線方向圖：圖4-3 天線長度為13時的方向圖輸入波長=10，振子長度2L=15，畫出天線方向圖：圖4-4 天線長度為15時的方向圖輸入波長=10，振子長度2L=20，畫出天線方向圖：圖4-5 天線長度為20時的方向圖輸入波長=10，振子長度2L=30，畫出天線方向圖：

6、圖4-6 天線長度為30時的方向圖4.2對稱振子立體方向圖程序clear;m=moviein(20);for i=1:20; sita=meshgrid(eps:pi/180:pi); fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)' l=i*0.1; r=abs(cos(2.*pi.*l.*cos(sita)-cos(2*pi*l)./(sin(sita)+eps); rmax=max(max(r); x,y,z=sph2cart(fai,pi/2-sita,r/rmax); mesh(x,y,z); axis(-1 1 -1 1 -1 1);title('對稱振子空間主體方向圖'); m(:,i)=getframe;end;運行結(jié)果如圖3.15圖4-6對稱振子空間主體方向圖五、實驗小結(jié)通過MATLAB編程，熟悉對稱振子的輻射特性，了解影響對稱振子