偶極子天線特性實驗報告

5/6偶極子天線特性偶極子天線特性實驗學號：10329060姓名：林齋帆2010光信二班合作人：王貝珊實驗日期：2013/4/11一、實驗目的1、理解半波偶極子天線的基本功能2、測量半波偶極子天線E面得輻射模式3、測量半波偶極子天線H面的輻射模式二、實驗原理圖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，總長度是半個波長，圖b中，電流的分布為在饋點值為最大，在兩端點值為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Z軸，分布由公式（1）進行計算：Iz=I其中饋電電流大小為10，端點的大小為0。電流引起的輻射電場為：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中使用的半波偶極子天線有兩種：914.5125MHz（將略寫成914MHz）和2.45GHz，其波長大小分別為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度稍短于半個波長即可，這個比率稱為天線的縮短比例。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致其性質(zhì)會有一定的變化趨勢。特別的，絕緣板引起的比例變化將使天線的有效波長減小從而導致天線的尺寸相比于在開闊場地要小一些。根據(jù)相對絕緣比例，波長的縮減比例大小如下所示：λeff=λ其中，λ0表示在開闊場地的波長大小，λ圖（a）在笛卡爾坐標系中的定義，粗的黑線畫出的偶極子天線。圖（b）所示的是當?=0°、θ從0°到180°旋轉(zhuǎn)時，在xz面測得的正面輻射圖。測量結(jié)果顯示，在θ=90°時輻射最大，在θ=0°或a)半波偶極子天線及坐標系b)xz平面測量結(jié)果c)xy平面測量結(jié)果圖3半波偶極子天線在xz和xy平面的測量結(jié)果【實驗數(shù)據(jù)與測量步驟】1.E面輻射的測量分別在發(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，間距為1~2m；選擇頻率為2.45GHz，點擊CAL圖標，選擇并記錄AGC=-17.6dB。按自動方式測量E面輻射能量與角度圖，如圖4。圖4用自動方式測量E面輻射能量與角度圖將測量的數(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，輻射量對應的角度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記錄整個輻射過程的最大輻射功率及對應的角度、低于最大功率-3dB的左半功率和右半功率對應的角度，計算半功率波瓣寬度，具體數(shù)據(jù)如表2.表2：最大輻射功率、左右半功率及其對對應的角度項目值最大功率點左半功率點右半功率點功率/dB-17.6-20.5-20.5角度/°3.6330.343.2計算半功率波瓣寬度：2，反極化波接收實驗

①將發(fā)射天線向上旋轉(zhuǎn)90度來得到垂直極化波，保持接收天線位置不變，測量接收波的大小，記錄接收數(shù)據(jù)的最大值，測得的圖像為圖6。測得ACG=-29.3dB圖6：垂直極化波輻射圖②對比兩種輻射方式，計算K值。【實驗分析】1.根據(jù)理論分析，理想的E面輻射圖應該是呈左右對稱的8字型分布，但是我們實際測得的圖像卻在90°的位置沒有達到最低的功率，這可能是由實驗室中的其他輻射造成的?？赡苡幸韵聜€原因：實驗未嚴格在暗室進行并隔絕除實驗設備外的其他輻射，實驗室中的日光燈、電腦屏幕、手機等都會發(fā)射出輻射，也可能是實驗室其他實驗組的輻射傳