偶極子天線特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告

5/6偶極子天線特性偶極子天線特性實(shí)驗(yàn)學(xué)號(hào)：10329060姓名：林齋帆2010光信二班合作人：王貝珊實(shí)驗(yàn)日期：2013/4/11一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解半波偶極子天線的基本功能2、測(cè)量半波偶極子天線E面得輻射模式3、測(cè)量半波偶極子天線H面的輻射模式二、實(shí)驗(yàn)原理圖1所示的是半波偶極子天線的結(jié)構(gòu)模型和電流分布圖。在圖a中，總長(zhǎng)度是半個(gè)波長(zhǎng)，圖b中，電流的分布為在饋點(diǎn)值為最大，在兩端點(diǎn)值為0。a)結(jié)構(gòu)圖b)電流分布圖1半波偶極子天線的結(jié)構(gòu)模型和電流分布圖半波偶極子天線是一種諧振天線，它的輸入阻抗為70+j0Ω。電流流過(guò)Z軸，分布由公式（1）進(jìn)行計(jì)算：Iz=I其中饋電電流大小為10，端點(diǎn)的大小為0。電流引起的輻射電場(chǎng)為：Eθθ=jωμ波函數(shù)從公式（2）到下面的公式（3）中：Fθ=E功率的計(jì)算公式如下：Pθ=F根據(jù)公式（4）可繪出下面的輻射圖。電流從南邊流向北，沿著Z軸的正方向。在這個(gè)圖中，最大輻射發(fā)生在θ=±90°的方向上，而在圖2半波偶極子天線輻射模式在試驗(yàn)中使用的半波偶極子天線有兩種：914.5125MHz（將略寫(xiě)成914MHz）和2.45GHz，其波長(zhǎng)大小分別為328.04mm和122.45mm。為了去掉天線輸入阻抗中的電抗部分，我們只需使天線的長(zhǎng)度稍短于半個(gè)波長(zhǎng)即可，這個(gè)比率稱(chēng)為天線的縮短比例。還有，如果將天線印刷在絕緣的電路板上，由于絕緣的原因也將導(dǎo)致其性質(zhì)會(huì)有一定的變化趨勢(shì)。特別的，絕緣板引起的比例變化將使天線的有效波長(zhǎng)減小從而導(dǎo)致天線的尺寸相比于在開(kāi)闊場(chǎng)地要小一些。根據(jù)相對(duì)絕緣比例，波長(zhǎng)的縮減比例大小如下所示：λeff=λ其中，λ0表示在開(kāi)闊場(chǎng)地的波長(zhǎng)大小，λ圖（a）在笛卡爾坐標(biāo)系中的定義，粗的黑線畫(huà)出的偶極子天線。圖（b）所示的是當(dāng)?=0°、θ從0°到180°旋轉(zhuǎn)時(shí)，在xz面測(cè)得的正面輻射圖。測(cè)量結(jié)果顯示，在θ=90°時(shí)輻射最大，在θ=0°或a)半波偶極子天線及坐標(biāo)系b)xz平面測(cè)量結(jié)果c)xy平面測(cè)量結(jié)果圖3半波偶極子天線在xz和xy平面的測(cè)量結(jié)果【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與測(cè)量步驟】1.E面輻射的測(cè)量分別在發(fā)射天線支架的一邊和接收天線支架的頂端放置天線，保持發(fā)射天線和接收天線互相平行、正對(duì)，間距為1~2m；選擇頻率為2.45GHz，點(diǎn)擊CAL圖標(biāo)，選擇并記錄AGC=-17.6dB。按自動(dòng)方式測(cè)量E面輻射能量與角度圖，如圖4。圖4用自動(dòng)方式測(cè)量E面輻射能量與角度圖將測(cè)量的數(shù)據(jù)按每隔3.6度和大小記錄在表格1中，利用ORIGIN繪制成輻射方向圖5。表格1：E面輻射中，輻射量對(duì)應(yīng)的角度Angle/°Strength/dBAngle/°Strength/dBAngle/°Strength/dBAngle/°Strength/dB3.6-17.693.6-34.8183.6-19.2273.6-57.87.2-17.897.2-32.0187.2-18.8277.2-45.910.8-18.0100.8-30.7190.8-19.4280.8-39.514.4-17.8104.4-28.9194.4-19.4284.4-36.518.0-17.8108.0-27.0198.0-19.7288.0-33.821.6-18.6111.6-25.6201.6-19.9291.6-31.925.2-18.6115.2-24.4205.2-20.5295.2-30.128.8-19.0118.8-23.8208.8-20.7298.8-28.132.4-19.2122.4-23.1212.4-20.7302.4-27.036.0-19.9126.0-22.1216.0-21.3306.0-25.439.6-20.1129.6-21.7219.6-22.3309.6-24.843.2-20.5133.2-21.1223.2-22.9313.2-23.546.8-21.1136.8-20.9226.8-23.5316.8-23.350.4-21.9140.4-20.1230.4-24.8320.4-22.554.0-22.5144.0-19.9234.0-25.2324.0-21.357.6-22.9147.6-19.5237.6-25.8327.6-20.961.2-24.0151.2-19.4241.2-26.6331.2-20.164.8-25.8154.8-19.2244.8-29.3334.8-18.468.4-26.8158.4-18.8248.4-29.9338.4-19.572.0-28.5162.0-18.8252.0-31.3342.0-19.275.6-30.9165.6-18.8255.6-33.4345.6-19.279.2-32.4169.2-18.8259.2-33.8349.2-18.682.8-35.2172.8-19.0262.8-38.5352.8-18.486.4-36.7176.4-18.8266.4-41.6356.4-18.090.0-36.3180.0-18.8270.0-49.6360.0-18.0記錄整個(gè)輻射過(guò)程的最大輻射功率及對(duì)應(yīng)的角度、低于最大功率-3dB的左半功率和右半功率對(duì)應(yīng)的角度，計(jì)算半功率波瓣寬度，具體數(shù)據(jù)如表2.表2：最大輻射功率、左右半功率及其對(duì)對(duì)應(yīng)的角度項(xiàng)目值最大功率點(diǎn)左半功率點(diǎn)右半功率點(diǎn)功率/dB-17.6-20.5-20.5角度/°3.6330.343.2計(jì)算半功率波瓣寬度：2，反極化波接收實(shí)驗(yàn)

①將發(fā)射天線向上旋轉(zhuǎn)90度來(lái)得到垂直極化波，保持接收天線位置不變，測(cè)量接收波的大小，記錄接收數(shù)據(jù)的最大值，測(cè)得的圖像為圖6。測(cè)得ACG=-29.3dB圖6：垂直極化波輻射圖②對(duì)比兩種輻射方式，計(jì)算K值。【實(shí)驗(yàn)分析】1.根據(jù)理論分析，理想的E面輻射圖應(yīng)該是呈左右對(duì)稱(chēng)的8字型分布，但是我們實(shí)際測(cè)得的圖像卻在90°的位置沒(méi)有達(dá)到最低的功率，這可能是由實(shí)驗(yàn)室中的其他輻射造成的。可能有以下個(gè)原因：實(shí)驗(yàn)未嚴(yán)格在暗室進(jìn)行并隔絕除實(shí)驗(yàn)設(shè)備外的其他輻射，實(shí)驗(yàn)室中的日光燈、電腦屏幕、手機(jī)等都會(huì)發(fā)射出輻射，也可能是實(shí)驗(yàn)室其他實(shí)驗(yàn)組的輻射傳