天线实验5
喇叭天线的设计与分析
夏小波 09081329
1) 实验目的： 设计一个S 频段（1.55GHz~3.4GHz ）最佳增益矩形喇叭天线，其在2.4GHz 时的增益要大于19dB ，喇叭用WR430矩形波导来馈电，其尺寸a=4.30in 、b=2.15in ，激励信号由特性阻抗为50欧姆的同轴线导入。
2) 实验原理：喇叭天线，是最广泛使用的微波天线之一。它的出现与早期应用可追溯到19世纪后期。喇叭天线除了大量用做反射面天线的馈源以外，也是相控阵天线的常用单元天线，还可以用做对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准。 它的优点是具有结构简单、馈电简便、频带较宽、功率容量大和高增益的整体性能
喇叭天线由逐渐张开的波导构成。逐渐张开的过渡段既可以保证波导与空间的良好匹配，又可以获得较大的口径尺寸，以加强辐射的方向性。 喇叭天线根据口径的形状可分为矩形喇叭天线和圆形喇叭天线等。
先将增益由分贝值转换为无量纲值，
19dB 的增益转换成无量纲值约为79.4。
2.4GHz 工作频率对应的波长为4.92in 。
将增益的表达式代入 得到a1=20.50in ；
将增益和波长代入：
得到b1=15.18in ；Re=22.47in 。
3) 实验步骤：在设计中，波导长度取5/4波长；同轴线馈电点位于波导宽边中心，馈电点和波导底测短路板之间的距离为1/4波长，同轴线的外导体与波导的侧壁相连接，内导体从波导宽边中心处插入到波导内部场强最大处，形成电场激励方式。
同轴线的外导体圆半径为0.06in ，外导体长度为0.3in ；内导体半径为0.025in ，内导体在波导内的长度是波导窄边长度的一半，即b/2。
创建喇叭模型—创建WR430波导—创建同轴馈线—上述模型建好之后，使用布尔操作生成最终的矩形口径喇叭天线模型—把喇叭天线的外表面设置为理想导体边界条件—设置端口激励—设置边界辐射条件—求解设置
4) 实验结果：E 面和H 面增益方向图
224
212314132383a a ap ap G a bG a επλπελ=+-()11
213821a a a R R R b b b h e e λ
λ-==++=L H
L E y x b h a h z a b
增益方向图：
3D方向图：
查看回波损耗：
由纵坐标可以看出损耗比较大，需要进一步进行参数设计。
微波与天线实验报告
实验一基本辐射单元方向图 一、实验目的 基本辐射单元，指的是基本电振子（电偶极子），基本磁振子（磁偶极子），基本缝隙，惠更斯面元等。它们是构成实际天线的基本单元。通过本次实验了解这些基本辐射单元在空间产生的辐射场。二、实验指导 实验界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来显示基本辐射单元在空间产生的辐射场的立体方向图、E面方向图和H面方向图。界面下端有六个按钮：基本电振子、基本磁振子、基本缝隙、惠更斯面元、Return、Help。 点击按钮基本电振子，则基本电振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本电振子所辐射的电磁场强度不仅与r有关，而且与观察方向θ有关。在振子的轴线方向，场强为零；在垂直于振子轴的方向上，场强最大；在其它方向上，场强正比于sinθ。 点击按钮基本磁振子，则基本磁振子的方向图在显示区内显示
出来，由显示图形可见基本磁振子所辐射的电磁场的空间图形与基本电振子一样，这是因为基本电振子的辐射是振子上电流产生的辐射与基本磁振子的辐射是振子表面切向磁场产生的磁场是等效的。 点击按钮基本缝隙，则基本缝隙的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本缝隙所辐射的电磁场与基本磁振子完全相同，基本缝隙与基本磁振子是等效的。 点击按钮惠更斯面元，则惠更斯面元的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见惠更斯面元所辐射的电磁场在空间是一个对称于面元法线的心脏形方向图。
点击按钮Return ，返回天线实验总界面。 实验二对称阵子方向图分析 一、实验目的： 通过MATLAB 编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响 二、实验原理： 1．电基本振子的辐射 电基本振子（Electric Short Dipole ）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l 远小于波长λ，其半径a 远小于l ，同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。用这样的电流元可以构 成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天y x z l O I r ? θ E θH ? E r
实验六天线的方向性与驻波比测量
实验六天线的方向性与驻波比测量 一、实验目的 1.了解八木天线的阻抗特性，知道八木天线驻波比的测量方法。 2.加深对方向图的理解，了解方向图的测试方法。 3.了解两天线法测增益的原理，知道测试方法。 二、实验器材 1、PNA3621及其成套附件 2、偶极子天线两根 3、待测八木天线一个 4、短路器一只 5、半波振子和全波振子各一个。 三、实验步骤 1、仪器进行校准。 2、插损和增益测量。 3、接上待测八木天线，按【菜单】键将光标移到【驻波】处，再按【执行】键，用驻波测量，打出测试曲线。 4、设置参考方位，控制器置手动（MAN），接通电源；按控制器右转（或左）按键，将天线转到底使其限位停下；左右微动使得转台停在指示灯亮的方位上，以
这点为参考方位。此点习惯上为-90°(或270°)；将待测天线的-90°(或270°，即天线讯号的最小值处)方向，对准发射天线并固定之。 5、校最大值，控制器置手动（MAN），左右转动以便找到最大值。找到最大值后，按下仪器执行键。即完成了校最大值步骤，此时屏幕右下角显示测试频率值。 6、测试，按控制器右转（或左）键将天线转到底使其限位停下，然后再按一次仪器执行键，仪器进入测试状态，画面转为直角坐标；再按入控制器自动（AUTO）键使天线按270°→ 0°→90°→180°方向旋转；过270°后仪器即进入记录状态，这样记的目的是为了得到完整的主瓣与尾瓣。 四、实验记录 1、偶极子天线的插损及增益： 2、全波振子方向图：
3、半波振子方向图： 4、八木天线方向图：
5、八木天线驻波比图： 五、实验分析 对于天线增益：天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想
螺旋天线原理与设计基础知识
一般成品螺旋天线都用导电性能良好的金属线绕成并密封好,其工作原理下： 图1 所示一般天线结构示意图。D是螺旋天线直径，L是螺旋天线长度，ρ是螺距，Ⅰ、Ⅱ是螺旋线上相对应两点。 一般可以认为，电磁波沿金属螺旋线以光速C作匀速运动。 从Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋，所需时间为 t = πD/C 而对螺旋天线而言，其轴向电磁波只运动行进了一个螺距ρ，其轴向等效速率 υ=ρ/t =ρ/C (πD) 这种关系也可用图2形式解释。由图2可知： υ=Csinθ=Cρ/（πD）≤C 由上式可以看出，υ总是小于等于C的。故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢，是一个慢波系统，其等效波长λ等效小于工作波长λ。对于螺旋天线而言，应谐振于其1/4等效波长，因而能缩短螺旋天线的几何长度。 对于工作于一定中心频率的通讯机来说，其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出：
螺距：υ=L/N 所需金属线长度：ι=NπD 对于一般通讯机可取 L=20~40cm D=10~20mm 下表是对一些常用频率螺旋天线的设计实例，其他频率也可类似设计。 f是工作中心频率； D是螺旋天线直径； L是螺旋天线长度； N是螺旋圈数； ι是所需金属线长度。 以上N、ρ为了实际制作需要均取近似值。 制作时可用直径0.5~1.5mm漆包线或镀银铜线或铝线在直径为D的有机玻璃或其他绝缘材料上绕制，并在棒的两头打上小孔，以利于固定金属线；在棒的底端焊上较粗的金属杆或插头固定在棒上，以利于与机器连接；整个螺旋天线的外面可用橡胶管或其他材料套封，并在顶端盖上橡皮帽或用其他材料密封，这样既美观大方，又防雨防蚀，经久耐用。如果没有上述金属丝，也可采用多股细绝缘导线代替，效果相同，只是绕制时固定较为困难。 以上螺旋天线也可用于各种小型遥控设备及其他类似机器上。 为了比较慢波天线与常规拉杆天线的不同，说明慢波天线尺寸较小的优点，我们可对拉杆天线作一计算。 设定参数如下：
天线等效接收增益测试系统
1.1.1.1天线等效接收增益测试系统 （1）用途 用于满足各型有源相控阵雷达天线接收状态天线等效接收增益自动测试与记录。 （2）必要性 第四代防空反导探测制导系统采用固态有源相控阵体制，天线与传统雷达天线的一个显著不同就是引入了有源T/R组件，在接收状态测试时天线系统中包含了R组件的参数。所以进行天线增益测试时，按原来无源天线增益的测试方法得到的结果就是不正确的，必须增加天线等效接收增益测试系统。 （3）工艺对系统的主要性能指标要求 系统主要指标如下所示： 信噪比测试系统可以同时满足4个波段的有源相控阵雷达天线接收增益测试需求； 能完成4个波段雷达发射信号的下变频功能； 能实现通道增益的自动控制，能设置合适通道信噪比； 能通过远程通讯控制设备控制标准信号源输出信号的频率，实现信号源的开关； 能实现阵面天线及标准天线的内部噪声的自动测试，完成通道信噪比测试与记录； 自动测试控制系统根据中频通道采样处理系统采样和处理的数据计算出天线阵面正面等效接收增益；
人机交互界面则可以对测试系统需要的参数进行设置并显示实时的天线增益测量值。 （4）系统组成及工作原理 天线等效接收增益测试系统主要包括雷达发射信号下变频组件、通用中频信号调理组件、中频通道信号采样处理系统、支持无线通讯控制的自动控制测试系统及标准信号源系统。其原理组成框图如下图所示： 图错误！文档中没有指定样式的文字。-1 天线等效接收增益测试系统原 理及组成框图 天线等效接收增益测试系统主要构成如下：
本振信号源； 无线通讯设备； 各波段一体化雷达信号下变频组件； 中频信号调理组件； 中频通道信号采样处理系统； 自动测试控制系统（含软件）； 人机交互系统。 理想情况下，被测天线被与其极化匹配的平面波所照射，并在匹配负载上测量接收功率。在其它条件相同的情况下，用增益标准天线替换被测天线，并再次测量进入其匹配负载的接收功率。雷达天线比较增益测量工作原理如下图所示。 T P S P 表 错误！文档中没有指定样式的文字。-1 雷达天线比较增益测量工作原 理 有弗里斯传输公式可得出分贝表示的被测天线的功率增益 ()T dB G ：
天线技术实验报告
天线技术实验报告 Harbin Institute of Technology 天线技术实验报告 姓名：班级：学号：院系：电信学院 xx年5月 实验一天线方向图的测量 一、实验目的 1、通过实验掌握天线方向图测量的一般方法。 2、喇叭口径尺寸对方向图影响，E面、角锥喇叭与圆锥喇叭的比较。 二、实验设备 发射源：信号发生器、测量线、被测天线、发射天线、天线转台、检波器或微波小功率计等。测量装置如图1所示。发射天线接收天线 匹配器衰减器信号源 图1 天线方向图测试系统 在接收端如有功率计，可直接用它测而不必用检波器，根据条件而定。
可变衰减器检波器选频放大器三、实验原理 测量方法： 1、固定天线法：被测天线不动以它为圆心在等圆周上测得场强的方式。 2、旋转天线法：标准天线不动为发射天线，而待测天线为接收天线，而自身自旋一周所测的方向图。本实验采用的是旋转天线的方法。测量步骤： 无论是固定测量或者旋转天线法，他们都是可动天线每改变一个角度记录下来一个数值，改变一周即得到360度范围内的方向图。测量要求： ①测量天线时，收发天线应该保持水平和垂直方向上的对齐； ②调节发射天线的衰减，使接受天线上的感应电流大于60mA，以保证测得方向图的明显； ③在旋转天线的测量平面时，应该将收发天线同时旋转，避免产生极化垂直的问题，使得无法测量。 四、实验步骤 本试验是3公分波长的角锥喇叭，所用的仪器是微波分光仪，采用旋转天线法，标准天线不动，并将它 固定在旋转盘上，待测天线旋转一周所测数据。 1、把待测天线即3公分波长的角锥喇叭固定在微波分光议的旋转盘上，再将标准喇叭固定在信号发生器上面，首
第一讲 天线基本原理
第一讲天线基本原理 1、天线的基本概念 1．天线的作用 在任何无线电通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2．天线问题的实质 从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此，天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发，天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3．对天线结构的概念理解 采用不同的模型，对天线可以有不同的理解。典型的模型比如：开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔，无线电视或电台接收机，为什么能构成一个天线，其电流回路在什么地方？ 开放的传输线 从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰 开。 TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励
高次模。 由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹，可以使用点激励源产生波，并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去，这个肉包子可能产生不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地方了，都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低，波动性越强；频率越高，粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性，而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波，它既有显著的波动性，又有显著的粒子性。只要认清这一点，许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它，我们不能把一头驴当马使，否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂，有人认为很简单，就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见，摸不着，所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的，尽管不同的事物也有许多不相同点，但找到它们之间的联系，就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 2、电磁场基本方程 1．麦克斯韦方程 （电生磁。若电场变化，则磁场随之变化） （磁生电。若磁场变化，则电场随之变化） （磁力线是无始无终的封闭闭合曲线） （电力线出发和终止于自由电荷）
哈工大天线实验报告
Harbin Institute of Technology 天线原理实验报告 课程名称：天线原理 班级： 姓名： 学号： 同组人： 指导教师： 实验时间： 实验成绩： 注：本报告仅供参考 哈尔滨工业大学
一、实验目的 1. 掌握喇叭天线的原理。 2. 掌握天线方向图等电参数的意义。 3. 掌握天线测试方法。 二、实验原理 1. 天线电参数 (1).发射天线电参数 a.方向图：天线的辐射电磁场在固定距离上随空间角坐标分布的图形。 b.方向性系数：在相同辐射功率，相同距离情况下，天线在该方向上的辐射功率密度Smax与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度S0之比值。 c.有效长度：在保持该天线最大辐射场强不变的条件下，假设天线上的电流均匀分布时的等效长度。 d.天线效率：表征天线将高频电流或导波能量转换为无线电波能量的有效程度。 e.天线增益：在相同输入功率、相同距离条件下，天线在最大辐射方向上的功率密度Smax与无方向性天线在该方向上的功率密度S0之比值。 f.输入阻抗：天线输入端呈现的阻抗值。 g.极化：天线的极化是指该天线在给定空间方向上远区无线电波的极化。 h.频带宽度：天线电参数保持在规定的技术要求范围内的工作频率范围。 (2).接收天线电参数:除了上述参数以外，接收天线还有一些特有的电参数：等效面积和等效噪声温度。 a.等效面积：天线的极化与来波极化匹配，且负载与天线阻抗共轭匹配的最佳状态下，天线在该方向上所接收的功率与入射电波功率密度之比。 b.等效噪声温度：描述天线向接收机输送噪声功率的参数。 2. 喇叭天线 由逐渐张开的波导构成，是一种应用广泛的微波天线。按口径形状可分为矩形喇叭天线与圆形喇叭天线等。波导终端开口原则上可构成波导辐射器，由于口径尺寸小，产生的波束过宽；另外，波导终端尺寸的突变除产生高次模外，反射较大，与波导匹配不良。为改善这种情况，可使波导尺寸加大，以便减少反射，又可在较大口径上使波束变窄。 (1).H面扇形喇叭：若保持矩形波导窄边尺寸不变，逐渐张开宽边可得H面扇
实验五天线的输入阻抗与驻波比测量
实验五天线的输入阻抗与驻波比测量 一、实验目的 1.了解单极子的阻抗特性，知道单极子阻抗的测量方法。 2.了解半波振子的阻抗特性，知道半波振子阻抗与驻波比的测量方法。 3.了解全波振子的阻抗特性，知道全波振子阻抗与驻波比的测量方法。 4.了解偶极子的阻抗特性，知道偶极子阻抗与驻波比的测量方法。 二、实验器材 PNA3621及其全套附件，作地用的铝板一块，待测单极子3个，分别为Φ1，Φ3，Φ9，长度相同。短路器一只，待测半波振子天线一个，待测全波振子天线一个，待测偶极子天线一个。 三、实验步骤 1.仪器按测回损连接，按【执行】键校开路； 2.接上短路器，按【执行】键校短路； 3.拔下短路器，插上待测振子即可测出输入阻抗轨迹。 4.拔下短路器，接上待测半波振子天线，按菜单键将光标移到【移+0.000m】处，设置移参数据约0.184m，再将光标上移到【矢量】处，按【执行】键。 5.拔下短路器，接上待测全波振子天线，按菜单键将光标移到【移+0.000m】处，设置移参数据约0.133m，再将光标上移到【矢量】处，按【执行】键。 6.拔下短路器，接上待测偶极子天线，按菜单键将光标移到【移+0.000m】处，设置移参数据约0.074m，再将光标上移到【矢量】处，按【执行】键。 四、实验记录
单极子?3： 单极子?2： 单极子?1： 偶极子： 半波振子： 全波振子： 五、实验仿真 以下为实验仿真及其结果： 六、实验扩展分析 单极子天线是在偶极子天线的基础上发展而来的。最初偶极子天线有两个臂，每个臂长四分之一波长，方向图类似面包圈；研究人员利用镜像原理，在单臂下面加一块金属板，变得到了单极子天线。单极子天线很容易做成超宽带。至于其他方面的电性能，基本与偶极子天线相似。 上图左边为单极子，右边为偶极子。虚线根据地面作为等势面镜像而来，单极子是从中心馈电点处切去一半并相对于地面馈电的偶极子。单极子是从中心馈电点处切去一半并相对于地面馈电的偶极子。因此可以理解为：上半个偶极子+对称面作为接地=单极子。由于单极子接地面就是偶极子的对称面，因此单极子馈电部分输入端的缝隙宽度只有偶极子的一半，根据电压等于电场的线积分，这导致输入电压只有偶极子的一半。又因为对称性，单极子和偶极子的电流大小相同，因此单极子的输入阻抗是偶极子的一半。同理，辐射电阻或辐射功率也是偶极子的一半。 由于单极子只辐射上半空间，而偶极子辐射整个空间，因此单极子的方向性是偶极子的
天线测试平台搭建方法介绍
NSAT-5000微波天线自动测试系统介绍 一、研发背景 天线测试一般有两方面的特性：电路特性（输入阻抗，效率等）和辐射特性（方向图，增益，极化，相位等）。天线测试系统的任务就是用实验的方法检定和检验天线的这些参数特性。 NSAT-5000微波天线自动测试系统突破单一测试的局限性，提供专业的测试步骤，实现天线电路特性和辐射特性测试，帮助用户大幅度的提高测试效率。借助系统软件可对系统内各个设备进行同步远程控制。 本测试系统由工业电脑、矢量网络分析仪、频谱分析仪、远程数据通信装置、合成信号源等设备搭配专业的天线测试系统软件所组成。能够实现对天线各端口进行自动化测试，用户只要录入被测天线的批次号、产品型号以及产品编号，便可对天线进行自动测试，保存测试数据到本地电脑。用户可根据需要查询测试数据并生成报表。 二、软件特点 ●兼容中电41所（思仪）、是德科技（Keysight）、安捷伦(Aglient)、 日本安立（Anritsu）、罗德与施瓦茨（R&S）、韩国兴仓（Protek）、 HP等主流仪器型号。 ●自动对系统内各个设备进行同步远程控制并对天线的电路特性（输入 阻抗，效率等）和辐射特性（方向图，增益，极化，相位等）完成测 试。 ●自动测量天线的幅度方向图、增益、相位中心等指标。
●自动保存配置信息、测试数据保存到本地电脑，方便随时查询。 ●自动生成测试报告，用户可根据需要定制报告模板。 ●操作方便简单，提高测试效率。 三、主要测试项目 测试项目所用仪器 主瓣电平信号源，矢网 旁瓣电平(dB)信号源，矢网 增益信号源，矢网 天线效率信号源，矢网水平面半功率波束宽度(°)信号源，矢网 垂直面半功率波束宽度(°)信号源，矢网 隔离度(dB)信号源，矢网 交叉极化比(dB)信号源，矢网 前后比(dB)信号源，矢网 电压驻波比信号源，矢网 输入阻抗信号源，矢网 主方向倾斜度信号源，矢网 方向图一致性(dB)信号源，矢网 四、基于硬件 ●信号源 ●矢量网络分析仪 ●频谱分析仪 ●远程数据通信装置 五、系统图示 NSAT-5000天线测试系统由工业电脑、频谱分析仪、远程数据通信装置、合成信号源转台等设备搭配专业的天线测试系统软件所组成。
HFSS天线仿真实验报告
HFSS天线仿真实验报告 半波偶极子天线设计 通信0905 杨巨 U200913892 2012-3-7
半波偶极子天线仿真实验报告 一、实验目的 1、学会简单搭建天线仿真环境的方法，主要是熟悉HFSS软件的使用方法 2、了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法 3、通过天线的仿真，了解天线的主要性能参数，如驻波比特性、smith圆图特性、方向图 特性等 4、通过对半波偶极子天线的仿真，学会对其他类型天线仿真的方法 二、实验仪器 1、装有windows系统的PC一台 2、HFSS13.0软件 3、截图软件 三、实验原理 1、首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。 2、 对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。 3、 在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。取图1的坐标，并忽略振子损耗，则其电流分布可以表示为： 式中，Im为天线上波腹点的电流；k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心店对称；超过半波长就会出现反相电流。 4、 在分析计算对称振子的辐射场时，可以把对称振子看成是由无数个电流I(z)、长度为dz的电流元件串联而成。利用线性媒介中电磁场的叠加原理，对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。
电流元I(z)dz所产生的辐射场为 图2 对称振子辐射场的计算 如图2 所示，电流元I(z)所产生的辐射场为 其中 5、方向函数 四、实验步骤 1、设计变量 设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。 提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化 2、创建偶极子天线模型，即圆柱形的天线模型。 其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。 3、设置端口激励 半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面。 4、设置辐射边界条件 要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。这里创建一个沿Z轴放置的圆柱模型，材质为空气。把圆柱体的表面设置为辐射边界条件。 5、外加激励求解设置 分析的半波偶极子天线的中心频率在3G Hz，同时添加2.5 G Hz ~3.5 G Hz频段内的扫频设置，扫频类型为快速扫频。
试验四天线方向图测量试验
实验四 天线方向图测量实验 一、预习要求 1、什么是天线的方向性？ 2、什么是天线的方向图，描述方向图有哪些主要参数？ 二、实验目的 1、通过天线方向图的测量，理解天线方向性的含义； 2、了解天线方向图形成和控制的方法； 3、掌握描述方向图的主要参数。 三、实验原理 天线的方向图是表征天线的辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。完整的方向图是一个空间立体图形，如图7所示。 它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成的。测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图；测量极化就得到极化方向图；测量相位就得到相位方向图。若不另加说明，我们所述的方向图均指场强振幅方向图。空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面的方 向图就行了。 图7 立体方向图 天线的方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。但当天线方向图的主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1o的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。一般绘制方向图时都是经过归一化的,即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是以相对场强max `)(E E ?θ表示。这里，)(`?θE 是任一方向的场强值，max E 是最大辐射方向的场强值。因此，归一化最大值是1。对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。图8所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。
各种近远场天线测量系统比较
按照天线场区的划分，天线测量系统可分为远场测量系统和近场测量系统。 1. 远场测量系统 远场测量系统按使用环境可分为室外远场测量系统和室内远场测量系统。 室外远场需要较长的测量距离，通常用天线高架法来尽量减小地面反射，其他架设方法还有地面反射法和斜距法。室外远场测量需要在合适的外部环境和天气下进行，同时，室外远场对安全和电磁环境有较高要求。 室内远场在微波暗室中进行，暗室四周和上下铺设吸波材料来减小电磁反射。如果暗室条件满足远场测量条件，可选择传统远场测量法，如果测量距离不够远场条件，可以选择紧缩场，通过反射天线在被测天线处形成平面电磁波。 2. 近场测量系统 近场测量在天线辐射近场区域实施。在三至五个波长的辐射近场区，感应场能量已完全消退。采集这一区域被测天线辐射的幅度和相位数据信息，通过严格的数学计算就可以推出被测天线测远场方向图。 按照扫描方式的不同，常用的近场测量系统可以分为平面近场系统、柱面近场系统和球面近场系统。 （1）近场测量系统 平面近场测量系统在辐射近场区的平面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于增益>15dBi的定向天线、阵列天线等，最大测量角度<± 70 º。
（2）柱面测量系统 柱面近场测量系统在辐射近场区的柱面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于扇形波束和宽波瓣的天线。 （3）球面测量系统 球面近场测量系统在辐射近场区的球面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于低增益的宽波瓣或全向天线。 3.如何选择天线测量系统，需要考虑到的几个重要的特性和指标： 1.天线应用领域； 2.远场角度范围：远场波瓣图坐标系、各种天线性能参数定义、副瓣和后瓣特性； 3.电尺寸：根据电尺寸和计算出远场距离； 4.方向性指标：宽波瓣或窄波瓣； 5.工作频率和带宽：工作频率设计到吸波材料尺寸和暗室工程设计及造价； 6.环境和安全性要求：天气、地表环境等因素； 7.其他因素：转台或铰链、通道切换开关等。 近场（平面、柱面、球面）测量系统与远场|（室外、室内、紧缩场）测量系统的能力比较
微波与天线实验报告
课程名称微波与天线实验报告 实验项目迈克尔逊干涉实验成绩 学院信息学院专业通信工程学号姓名 实验时间实验室指导教师 一、实验目的 1、通过实验观察迈克尔逊干涉现象。 2、掌握利用迈克尔逊干涉测量平面波长的方法。 二、实验设备 DH926B型微波分光仪，DH1121B型三厘米固态信号源，喇叭天线，DH926AD型数据采集仪，反射板，半透射玻璃板。 三、实验原理 如图5.1所示，在平面电磁波前进的方向放置一块与传播方向成450夹角的半透射板(实验中用玻璃板)，由于该板的作用，将入射的电磁波分成为两束，一束穿透玻璃板继续前进，向反射板B方向传播，另外一束被玻璃板反射后，向反射板A方向传播。到达可移动反射板B 的波，被反射板B反射后，又到达玻璃板，其中一部分被玻璃板反射后到达接收喇叭；而到达反射板A的波，被反射板A反射后，又到达玻璃板，其中一部分穿过玻璃板也到达接收喇叭，因此接收喇叭接收到的是这两束电磁波的和，当两束电磁波的传播路程相同，或相差波长的整数倍时，接收喇叭接收的信号最强，当他们传播的路程相差为半个波长的奇数倍时，
接收喇叭接收到的信号最弱。通过移动反射板B ，可以改变这两束电磁波的传播路程，使得接收喇叭接收到的信号由弱变强，或由强变弱，测得两个相邻最强或最弱时反射板所移动的距离L ，就可以得到电磁波的波长，即等于2L 。实验中直接观察电压表的读数，当表头指示从一次极小变到又一次极小时，则B 处的反射板就移动了2λ的距离，由此距离就可求得平面波的波长。 四、实验内容及步骤 1、如图5.2，连接仪器。 图5.2 迈克尔逊干涉实验系统 2、使两喇叭口面互成900。 3、半透射板与两喇叭轴线互成450。 4、将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上，使其固定在底座上，再插上反射扳，使固定反射板的法线与接受喇叭的轴线一致，可移反射板的法钱与发射喇叭轴线一致。 5、按信号源操作规程接通电源，调节衰减器使信号电平读数指示合适值。 6、将可移反射板移到读数机构的一端，在此附近测出一个极小的位置，然后旋转读数机构上的手柄使反射板移动，从表头上测出(n ＋1)个极小值，并同时从读数机构上得到相应的位移读数，从而求得可移反射板的移动距离L ，则波长n L 2=λ。 五、实验记录 1、根据实验步骤，记录数据，绘制结果曲线，计算平面波波长。 L(mm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
远场天线测试系统
远场天线测量系统 睿腾万通 科技有限公司
目录 1概述 (3) 2用户需求分析 (4) 2.1用户需求 (4) 2.2用户远场环境 (4) 3远场天线测量系统特点 (5) 4远场天线测量系统 (5) 4.1系统组成 (5) 4.2系统清单 (6) 4.3系统布局 (8) 4.4系统原理 (8) 4.5系统测试能力 (11) 4.6射频链路预算 (11) 4.7系统扩展性 (12) 5分系统设计 (12) 5.1机械子系统 (12) 5.2控制子系统 (16) 5.3射频子系统 (17) 5.4天线测量软件 (20) 6培训 (21) 6.1安装期间培训 (22) 7系统维护、保修等 (23) 7.1服务优势 (23) 7.2专业的售后服务保障团队 (23) 7.3系统维护服务保障 (24)
1概述 成都睿腾万通科技有限公司很高兴能有机会为客户推荐一套由本公司研发、集成的的远场天线测量系统。睿腾万通公司是一家专门从事天线测量产品的研发、集成、生产与销售的高科技企业。公司以电子科技大学为技术依托，技术团队由多名业内资深的技术专家组成，团队成员的专业领域覆盖电磁场与微波技术，软件工程，自动化控制，结构机械等，具有博士、硕士学历人员占40%。公司具体从事业务覆盖通用近场、远场的开发与集成，基于通用天线测量系统的功能升级，数字阵、相控阵列快速测量与诊断的解决方案，以及天线测量技术咨询与服务。公司掌握远近场天线测量的核心算法与控制，具有丰富的系统集成与研发能力。 我们为国内多个用户提供过系统集成方案，测试频率从500MHz至110GHz，集成系统包括室内远场、室外远场、平面近场及紧缩场。 本方案推荐了一套多轴转台远场天线测量系统，以满足客户的当前以及未来产品的测量需求。推荐的远场测量系统采用4轴被测天线转台，集成是德科技的射频组建，使用睿腾万通公司自主开发的远场天线测量软件及控制系统，构成一套具有高可靠性，高性能的远场测量系统，测量系统除了能够进行常规的远场测量外，还具天线罩参数测量、相控阵及数字阵列的扩展功能。更进一步的细节将在后面的章节有所描述。 为了使客户充分地了解和使用此套天线测量系统的特性和功能，睿腾万通将在现场安装验收期间提供近场测量系统涉及到的测量理论、系统应用、实际操作和维护的详细培训。并在用户使用过程中提供良好的技术服务的咨询。 我们衷心希望能够同用户的专家合作，提供一套高性能远场测试系统。这是一个令人兴奋的工程，我们期待与客户在此项目上完美愉快和顺利的合作。
北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二
北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二
信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告
实验二网络分析仪测试八木天线方向图 一、实验目的 1．掌握网络分析仪辅助测试方法； 2．学习测量八木天线方向图方法； 3．研究在不同频率下的八木天线方向图特性。 注：重点观察不同频率下的方向图形状，如：主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等; 二、实验步骤: (1) 调整分析仪到轨迹（方向图）模式; (2) 调整云台起点位置270°； (3) 寻找归一化点(最大值点); (4) 旋转云台一周并读取图形参数; (5) 坐标变换、变换频率（f600Mhz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性； 三、实验测量图 不同频率下的测量图如下： 600MHz：
900MHz：
1200MHz：
四、结果分析 在实验中，分别对八木天线在600MHz、900MHz、1200MHz频率下的辐射圆图进行了测量，发现频率是900MHz的时候效果是最好的，圆图边沿的毛刺比较少，方向性比较好，主瓣的面积比较大。 当频率为600 MHz的时候，圆图四周的毛刺现象比较严重，当频率上升到1200MHz时，辐射圆图开始变得不规则，在某些角度时出现了很大的衰减，由对称转向了非对称，圆图边缘的毛刺现象就非常明显了，甚至在某些角度下衰减到了最小值。 从整体来看，八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候周围的人应该避免走动，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 由实验结果分析可知：最大辐射方向基本在90°和270°这条直线上，图中旁瓣均较小，及大部分能量集中在主瓣。 八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候应当尽量保持周边环境参数一定，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 五、实验总结
北邮天线实验报告
北邮天线实验报告 篇一：北京邮电大学电磁场与电磁波实验报告《天线部分》《电磁场与微波实验》 ——天线部分实验报告 姓名：班级：序号：学号： 实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗 一、实验目的 1. 掌握网络分析仪校正方法； 2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法； 3. 研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。 二、实验原理 当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。 由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一半。当h ?2。由于天 线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称
振子天线的一半，为 ?2h??60?ln()?1?。 a?? 三、实验步骤 1. 设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪; 2. 设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗; 3. 调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据； 4. 更换不同电径（φ1，φ3，φ9）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况; 设置参数：BF=600，?F=25，EF=2600，n=81。 校正图： 测量图 1mm天线的smith圆图： 3mm天线的smith圆图： 9mm天线的smith圆图： 篇二：北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告一信息与通信工程学院 电磁场与微波实验报告 实验一网络分析仪测量阵子天线 输入阻抗 一、实验目的：
天线_RCS近场测量系统的研究
天线/RCS 近场测量系统的研究 a 张士选,郑会利,尚军平 (西安电子科技大学,710071)摘要:给出了由HP 8530B 组成的天线/RCS 近场测量系统的有关技术指标。利 用该系统对典型天线进行了分析测量。结果表明,所研制的近场系统可提供各种天线的精确测量结果。 关键词:近场测量;天线;采样;收发系统;精度 中图分类号:T N957.2 文献标识码:B 文章编号:1005-0388(1999)01-0092-5 Study on Antenna /RCS Near Field Test System ZHANG Shi -xuan ,ZHENG Hui -li ,SHANG Jun -ping (Xidian University,Xian 710071Chian) Abstract :Antenna/RCS near field test system w ith HP8530B m icrow ave rceiv- er is intro duced in this paper.Som e pr oblem in the desig ning and realizing the sy s-tem are analy sised.The technolo gical index of the sy stem is g iven.So me ty piced an-tenna are tested w ith this sysem .It is concluded that the accurate testing results of various antenna can be prov ided with this system . Key words :Near field test;Antenna ;Sam ple;T ransmitter and receiver sy s- tem Accuracy 1 引言 天线近场测试技术越来越受到人们的重视。由于科学技术发展的要求,人们在天线研究中发现,一些高性能指标天线的研究,利用原有的远场技术已无法解决所出现的问题。例如在低副瓣天线研究中,要求测量-50dB 电平时精度优于±5dB,常规的远场技术已无能为力。在相控阵天线研究中,由于各种实际条件的限制,实际的天线口径分布和设计值总存在一定的误差,如何使天线性能尽可能的逼近设计结果,迫切要求人们研究新型的近场测量技术。本文介绍了一种大型高精度天线/RCS 近场测试系统,对该系统的各部分技术性能进行了分析,并给出了该系统的技术指标,对典型天线进行了测量研究。结果表明,利用此系统可完成各种高性 第14卷 第1期 1999年3月 电 波 科 学 学 报CH INESE JOURNAL O F RADIO SCIENCE M arch,1999a 收稿日期:1998-04
电磁兼容天线仿真实验报告
电磁场与电磁兼容 实验报告 学号： 姓名： 院系： 专业： 教师： 05月20日
半波对称振子天线阵最大辐射方向控制 实验工具 ?Expert MININEC Classic电磁场数值仿真软件 实验目的 根据要求的参数，利用仿真软件设计和分析自由空间或地面上的细、直线天线的电磁场数值，并完成以下要求： ?改变每幅天线馈电电流的相位控制最大增益的方向：要求的最大增益方向是：1. 00 ；2. 400；3. 800 （选择与自己学号后2位数最近的度数） ?根据运行结果指出： 1.增益方向性图； 2.最大增益； 3.最大增益方向。 实验参数 ?频率 f = 300MHz，波长λ = 1m ?四分之一波长单极子天线L=λ，四个半波长对称振子排列在一条直线上，相邻两幅天线的间隔是四分之一波长 实验过程 ?建立几何模型：点—> 线，尺寸，环境，坐标等 半波对称振子放在 YOZ 平面内，相邻振子的间距是四分之一波长。
图1 问题描述图2 –图4 几何模型 图3 图4 ?定义电特性：频率，电压，当前节点 ZENITH(DEG) 对应球坐标系中的θ， AZIMUTH (DEG) 对应球坐标系中的φ 图5 电特性—频率图6 馈电电流相位设置
图7 球坐标参数θ、ψ以及间隔设置 ?选择模式：辐射模式 ?求解项：近场 ?调试、运行 表格中出现“No detected violations ”表明设置正确 图8 选择运行平面图9 调试结果 ?显示结果 3D display 显示所设计天线的图形 天线增益方向性图中给出了最大增益值和最大增益方向、以及半功率增益带宽的计算结果。
最新天线测量与微波测量实验讲义
天线测量与微波测量 实验讲义
天线测量与微波测量实验讲义（试用） 实验一、喇叭天线方向图的测量 一、 实验目的： 1、 了解喇叭天线的方向图特性； 2、 掌握天线方向图的测量方法。 二、 实验原理： H 面和E 面方向图的计算公式为 E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR H θ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)] +exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2 ][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]} E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2 ±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)
u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]} u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]} u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} 三、实验装置： 测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。发射系统由信号源、传输系统和发射天线组成，接收系统 一般由接收天线、检波装置和指示器组成。本实验将被测天线 被测天线安装在方位角可旋转的支架上。
收音机实验报告
《高频电子线路》课程设计报告 题目SD-105 七管半导体收音机 学院（部）信息学院 专业通信工程 班级2011240401 学生姓名张静 学号33 指导教师宋蓓蓓，利骏
目录 一、概括……………………………………页码 二、收音机工作原理……………………………………页码 三、各部分设计及原理分析……………………页码 四、实验仿真及结果……………………………页码 五、结论…………………………………………页码 六、心得体会……………………………………页码 七、参考文献……………………………………页码
调幅半导体收音机原理及其调试 一概述：收音机的发明人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性、通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。接收信息所用的接收机，俗称为收音机。目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。 随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。 1947年、美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后．开始了收音机的晶体管时代．并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。 调幅收音机：由输入回路、本振回路、混频电路、检波电路、自动增益控制电路（AGC）及音频功率放大电路组成输入回路由天线线圈和可变电容构成，本振回路由本振线圈和可变电容构成，本振信号经内部混频器，与输入信号相混合。混频信号经中周和455kHz陶瓷滤波器构成的中频选择回路得到中频信号。至此，电台的信号就变成了以