電磁場與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三對(duì)稱天線和天線陣的方向圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟習(xí)對(duì)稱天線和天線陣的觀點(diǎn)；、熟習(xí)不同樣長度對(duì)稱天線的空間輻射方向圖；3、理解天線陣的觀點(diǎn)和空間輻射特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理：天線陣就是將若干個(gè)單元天線按必然方式擺列而成的天線系統(tǒng)。擺列方式能夠是直線陣、平面陣和立體陣。實(shí)質(zhì)的天線陣多用相似元組成。所謂相似元，是指各陣元的種類、尺寸同樣，架設(shè)方向同樣。天線陣的輻射場是各單元天線輻射場的矢量和。只要調(diào)整好各單元天線輻射場之間的相位差，就可以獲得所需要的、更強(qiáng)的方向性方向圖乘積定理f(θ,φ)=f1(θ,φ)×fa(θ,φ)上式表示，天線陣的方向函數(shù)能夠由兩項(xiàng)相乘而得。第一項(xiàng)f1(θ,φ)稱為元因子（PrimaryPattern），它與單元天線的結(jié)構(gòu)及架設(shè)方向有關(guān)；第二項(xiàng)fa(θ,φ)稱為陣因子（ArrayPattern），取決于天線之間的電流比以及相對(duì)地址，與單元天線沒關(guān)。方向函數(shù)（或方向圖）等于單元天線的方向函數(shù)（或方向圖）與陣因子（或方向圖）的乘積，這就是方向圖乘積定理。已知對(duì)稱振子以波腹電流歸算的方向函數(shù)為實(shí)驗(yàn)步驟：1、對(duì)稱天線的二維極坐標(biāo)空間輻射方向圖（1）建立對(duì)稱天線二維極坐標(biāo)空間輻射方向函數(shù)的數(shù)學(xué)模型（2）利用matlab軟件進(jìn)行仿真（3）察看并解析仿真圖中不同樣長度對(duì)稱天線的空間輻射特點(diǎn)E面方向函數(shù)：、天線陣—端射陣和邊射陣（1）建立端射陣和邊射陣空間輻射方向函數(shù)的數(shù)學(xué)模型（2）利用matlab軟件進(jìn)行仿真（3）察看并解析仿真圖中兩種天線陣的空間輻射特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：（1）抓仿真程序結(jié)果圖2）理論解析與議論1、對(duì)稱天線方向圖01）clcL=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖clearlambda=1;%自由空間的波長L0=1;%改變L0值，獲得不同樣長度對(duì)稱陣子的方向圖

901120600.80.6150300.4L=L0*lambda;%分別令0.2L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ1800k=2*pi/lambda;%自由空間的相移常數(shù)theta0=[0.0001:0.1:360];210330theta=theta0*pi/180;240300270fori=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i)));endpolar(theta,fe/max(fe));%畫歸一化方向圖title('L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖')%L的長度不同樣，標(biāo)題不同樣02)clcclearlambda=1;%自由空間的波長L0=1/4;%改變L0值，獲得不同樣長度對(duì)稱陣子的方向圖L=L0*lambda;%分別令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ

L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖901120600.80.6150300.40.21800k=2*pi/lambda;%自由空間的相移常數(shù)theta0=[0.0001:0.1:360];theta=theta0*pi/180;fori=1:length(theta0)

210330240300270fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i)));endpolar(theta,fe/max(fe));%畫歸一化方向圖title('L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖')%L的長度不同樣，標(biāo)題不同樣3)clcclearlambda=1;%自由空間的波長L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖L0=1/2;%改變L0值，獲得不同樣長度對(duì)稱陣901子的方向圖120600.8L=L0*lambda;%分別令0.615030L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ0.40.2k=2*pi/lambda;%自由空間的相移常數(shù)theta0=[0.0001:0.1:360];1800theta=theta0*pi/180;210330fori=1:length(theta0)240300fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos270(k*L))/sin(theta(i)));endpolar(theta,fe/max(fe));%畫歸一化方向圖title('L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖')%L的長度不同樣，標(biāo)題不同樣4)clcclearlambda=1;%自由空間的波長L0=3/4;%改變L0值，獲得不同樣長度對(duì)稱陣子的方向圖

L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖901120600.80.6150300.40.21800210330240300270L=L0*lambda;%分別令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λk=2*pi/lambda;%自由空間的相移常數(shù)theta0=[0.0001:0.1:360];theta=theta0*pi/180;fori=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i)));endpolar(theta,fe/max(fe));%畫歸一化方向圖title('L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖')%L的長度不同樣，標(biāo)題不同樣5)clcclearlambda=1;%自由空間的波長L0=3/2;%改變L0值，獲得不同樣長度對(duì)稱陣子的方向圖L=L0*lambda;%分別令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λk=2*pi/lambda;%自由空間的相移常數(shù)theta0=[0.0001:0.1:360];theta=theta0*pi/180;fori=1:length(theta0)

L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖901120600.80.61500.40.2180210240300270

300330fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i)));endpolar(theta,fe/max(fe));%畫歸一化方向圖title('L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖')%L的長度不同樣，標(biāo)題不同樣6)clcclearlambda=1;%自由空間的波長L0=2;%改變L0值，獲得不同樣長度對(duì)稱陣子的L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖90方向圖1120600.8L=L0*lambda;%分別令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ150k=2*pi/lambda;%自由空間的相移常數(shù)theta0=[0.0001:0.1:360];180theta=theta0*pi/180;fori=1:length(theta0)210fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*240L))/sin(theta(i)));endpolar(theta,fe/max(fe));%畫歸一化方向圖title('L=λ時(shí)對(duì)稱陣子天線的方向圖')%L的長度不同樣，標(biāo)題不同樣解析對(duì)稱振子天線的方向圖（以上圖形）能夠看出：

0.60.40.2300270

300330l<0.5λ時(shí)，隨著振子長度的增添，其方向圖波瓣變尖利，其最大輻射方向在q=90o，無副瓣；②當(dāng)l>0.5λ時(shí)，開始出現(xiàn)副瓣，但最大輻射方向仍在q=90o的方向上；③當(dāng)l>0.625lλ時(shí)，最大輻射方向?qū)⑵xq=90o的方向；（當(dāng)l>0.5λ，出現(xiàn)反向電流，場為反向疊加）；q上場將完整抵④當(dāng)l=λ時(shí)，天線上的反向電流與正向電流同樣，故在=90ol消，其總場為零，但在q=60o的方向上，因?yàn)閳龅男谐滩钜鸬南辔徊詈碗娏鞯南辔徊钕嗷サ窒?，進(jìn)而形成場的最大值。2、十二元平均直線陣的方向圖間距為/2的十二元平均端射陣的解析十二元平均直線函數(shù)為A1sin6，此中：kdcos，其零點(diǎn)12sin/2發(fā)生在,,,2,5,處。632361十二元平均直線陣歸一化方向圖將陣間距d/2代入上式，得cos。0.90.8clearallN=12;%天線陣的元數(shù)x=0:0.01:pi;y=abs(sin(N*x./2)./sin(x/2))/N;plot(x,y)title('十二元平均直線陣歸一化方向圖')xlabel('ψ')ylabel('|A(ψ)|')holdoff

0.70.6|)(0.5|0.40.30.20.100.511.522.533.50ψ由圖形解析可得：該直線陣的頻率在[0,1]方向的場富強(qiáng)好多倍，而且隨著d的增添頻率漸漸的減少。十二元平均端射陣方向圖clearallN=12;%天線陣的元數(shù)a=pi;%a=ξx=-pi:0.01:pi;A=abs(sin(N*(pi*cos(x)+a)./2)./sin((pi*cos(x)+a)/2))/N;polar(x,A);title('十二元平均端射陣方向圖');holdoff

之間，主瓣方向的場強(qiáng)比旁瓣十二元平均端射陣方向圖901120600.80.6150300.40.21800210330240300270從圖形解析可得：振元間相位差為-kd時(shí)形成端射陣，最大輻射方向在陣軸的方向；增添振元個(gè)數(shù)其實(shí)不能夠把端射陣變?yōu)檫吷潢?，但能增添旁瓣的個(gè)數(shù)，而且減小主瓣的寬度。(3)十二元平均邊射陣方向圖0clearall

十二元平均端射陣方向圖901120600.8a=0;%a=ξ0.6N=12;%天線陣的元數(shù)x=-pi:0.