实验六天线的方向性与驻波比测量
天线驻波比测试方法
天线xx测试方法SX－400驻波比功率计是日本第一电波工业株式会社的“钻石天线”系列产品，它是一种无源驻波比功率计，将它连接在电台与天线之间，通过简单的操作可测量电台发射功率、天线馈线与电台不匹配引起的反射功率及驻波比，此外在单边带通信中本功率计还可作为峰值包络功率监视器。
本仪表作为电信、军队、铁路(无线检修所)等无线通信部门的常用仪表被广泛使用，由于使用说明书为日文，阅读不便，为便于现场人员正确使用，现将使用方法和注意事项介绍如下。
1仪表表头、开关、端口功能仪表表头、开关、端口位置见图1①表头：用于指示发射功率、反射功率、驻波比及单边带应用时峰值包络功率的数值。
表头上共有5道刻度。
从上往下，第1、2道刻度为驻波比刻度值，第一道刻度右侧标有“H”，当电台输出功率大于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第二道刻度右侧标有“L”，当电台输出功率小于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第3、4、5道刻度为功率值刻度，分别对应功率值满量程200W、20W、5W 档位。
②RANGE(量程开关选择功率测量量程，共三档，分别为200W、20W、5W。
③FUNCTION(测量功能选择开关置于“POWER”时，进行发射功率(FWD)、反射功率(REF)测量。
'置于“CAL”时，进行驻波比(SWR)测量前的校准。
置于“SWR”时，进行驻波比(SWR)测量④CAL(校准旋钮)进行驻波比(SWR)测量前(被测电台处于发射状态下)，用此旋钮进行校准，应将指针调到表头第一道刻度右侧标有“”处。
⑤POWER(功率测量选择开关置于“FWD”时，进行电台发射功率测量。
置于“REF”时，进行反射波功率测量。
置于“OFF”时，停止对电台各种功率的测量。
⑥AVG、PEPMONI(平均值或峰值包络功率测量选择开关)测发射功率、反射波功率、驻波比时，该开关应弹起，呈“■”状态，此时表头所指示的是功率的平均值(AVG)。
作为单边带峰值包络功率(PEPMONI)监视器时，该开关应按下，呈“━”状态。
实验6天线的辐射特性测量 - 副本
实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：_____成绩：__________________实验名称：波导传输线与负载特性测量实验类型：验证型同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、揭示喇叭天线的辐射特性2、覆盖的基本概念：●天线辐射方向图●波束宽度●天线的极化特性●电磁波在空间传播中与距离的关系二、实验原理和内容描述天线的参量很多，择其主要有：天线方向性、辐射方向图、波束宽度、旁瓣电平、工作频率与响应、频率等等。
除此之外，天线发射（或接收）的电磁波都具有极化特性，所谓极化是指电磁波电磁矢量的方向，所以接收机接收到的信号大小跟收、发天线的安装方向有关（以下简称发射天线的极化方向或接收天线的极化方向）。
如果发射天线所发射电磁波的极化方向与接收天线的极化方向一致，接收信号最大，若两者正交，接收机则接收不到信号。
实验用3公分波段（8-12GHz）喇叭天线揭示天线方向性、波束宽度、波的极化特性。
实验装置包括三部分：分别是信号发射端、接收端和天线移动架。
发射端由固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线连接组成，并装在一个云台上。
发射端喇叭天线可以绕矩形波导轴向旋转，由此可以改变发射电磁波的极化方向，其极化角度可从指示刻度盘读出；发射功率的大小可用微波衰减器来调节。
云台可在垂直面和水平面上转动，用于测量发射天线的方向性特性；发射端还装有一个可移动的金属栅栏；天线移动架可以使发射端沿着移动架轨道平移，从而改变收、发喇叭天线之间的距离，其测量值可以从移动架上的刻度读取。
接收端将喇叭天线与微波晶体检波器连接在一起固定不动。
用到的方程为：P r=P t G t G rλ2/（4πR）2（W）其中R为收、发天线间距离最佳角锥喇叭天线增益：G=0.51*4πA P/λ2（AP为喇叭口的面积）喇叭天线半功率波束宽度：H面：2θ0.5≈1.18*λ/D H（rad）E面：2θ0.5≈0.89*λ/D E（rad）远区场条件：R>>2D H D E/λ三、主要仪器设备固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线、天线移动架、选频放大器、金属栅网。
实验六射频放大器的设计
实验六射频放⼤器的设计实验六射频放⼤器的设计、仿真和测试⼀、实验⽬的1、了解描述射频放⼤器的主要性能参数及类型2、掌握放⼤器偏置电路设计⽅法3、了解最⼩噪声、最⼤增益放⼤器的基本设计⽅法4、掌握放⼤器输⼊、输出⽹络的基本结构类型5、掌握⽤ADS 进⾏放⼤器仿真的⽅法与步骤⼆、实验原理常⽤的微波晶体管放⼤器有低噪声放⼤器、宽带放⼤器和功率放⼤器。
⽬的是提⾼信号的功率和幅度。
低噪声放⼤器的主要作⽤是放⼤天线从空中接收到的微弱信号，减⼩噪声⼲扰，以供系统解调出所需的信息数据。
功率放⼤器⼀般在系统的输出级，为天线提供辐射信号。
微波低噪声放⼤器的主要技术指标有:噪声系数与噪声温度、功率增益、增益平坦度、⼯作频带、动态范围、输⼊输出端⼝驻波和反射损耗、稳定性、1dB 压缩点。
1、⼆端⼝⽹络的功率与功率增益及主要指标信号源的资⽤功率实际功率增益转换功率增益资⽤功率增益*max in sin a in P P P Γ=Γ==*out LL L max an =P P P ==ΓΓ22212222(1)1(1)L Lin L in S P G P S -Γ==-Γ-Γ222210222211/11s LT L a s Ls in LG P P S G G G S -Γ-Γ===-ΓΓ-Γ()22212211(1)/11s avsan a soutS GP P S -Γ==-Γ-Γ2.放⼤器的稳定性⽆条件稳定：不管源阻抗和负载阻抗如何，放⼤器输⼊输出端反射系数的模都⼩于1，⽹络⽆条件稳定（绝对稳定）条件稳定：在某些范围源阻抗和负载阻抗内，放⼤器输⼊输出反射系数的模⼩于1，⽹络条件稳定（潜在不稳定）由于放⼤器件内部S12产⽣的负反馈导致放⼤器⼯作不稳定！稳定性设计是设计放⼤器时⾸要考虑的问题。
匹配⽹络与频率有关；稳定性与频率相关；可能情况是设计的频率稳定⽽其他频率不稳定。
⽆条件稳定的充分必要条件：稳定性系数K输⼊、输出稳定性圆(条件稳定)：|Гin|=1 或 |Гout|=1在Smith 圆图上的轨迹输出稳定性圆判别该输出稳定性区域？稳定圆不包含匹配点，|S11|<1时： |Гin|<1，稳定，匹配点在稳定区 |S11|>1时： |Гin|>1，不稳定，匹配点在不稳定区输⼊稳定性圆（条件稳定）3.最⼤增益放⼤器设计（共轭匹配）源和负载与晶体管之间达到共轭匹配时，可实现最⼤增益。
天线测试方法
天线测试方法一、测试依据。
天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。
在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。
因此, 移动网络的好坏也就自然与天线密切相关。
为了便于介绍天线测试方法先从天线的几个基本特性谈起。
1、天线辐射的方向图天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。
反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。
我们通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。
同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束见度。
2、天线的增益天线通常是无源器件，它并不放大电磁信号，天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束以后比起理想的参考天线，在输入功率相同条件下，在同一点上接收功率的比值，显然增益与天线的方向图有关。
方向图中主波束越窄，副辩尾辩越小，增益就越高。
可以看出高的增益是以减小天线波束的照射范围为代价的。
3、天线的驻波比天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。
驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的. VSWR越大，反射越大，匹配越差.那么，驻波比差，到底有哪些坏处?在工程上可以接受的驻波比是多少? 一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。
4、天线的极化天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。
由于电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化的水平线极化的圆极化的，因而天线也就相应的垂直线极化的天线水平线极化的天线。
特别值得一提的双极化天线，它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线。
二、测试方法用移动基站给待测天线发送一个GSM频段中的频点，并且配合天线转台匀速旋转一周同时用高灵敏度频率扫描仪为数据采样接收机采集所用频点的场强。
天线驻波比测试方法
天线驻波比测试方法SX－400驻波比功率计是日本第一电波工业株式会社的“ 钻石天线” 系列产品，它是一种无源驻波比功率计，将它连接在电台与天线之间，通过简单的操作可测量电台发射功率、天线馈线与电台不匹配引起的反射功率及驻波比，此外在单边带通信中本功率计还可作为峰值包络功率监视器。
本仪表作为电信、军队、铁路(无线检修所)等无线通信部门的常用仪表被广泛使用，由于使用说明书为日文，阅读不便，为便于现场人员正确使用，现将使用方法和注意事项介绍如下。
1 仪表表头、开关、端口功能仪表表头、开关、端口位置见图 1①表头：用于指示发射功率、反射功率、驻波比及单边带应用时峰值包络功率的数值。
表头上共有5道刻度。
从上往下，第 1、 2道刻度为驻波比刻度值，第一道刻度右侧标有“ H” ，当电台输出功率大于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第二道刻度右侧标有“ L” ，当电台输出功率小于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第 3、4、5道刻度为功率值刻度，分别对应功率值满量程200W、20W、5 W档位。
②RANGE(量程开关选择功率测量量程，共三档，分别为200W、 20W、 5W。
③FUNCTION(测量功能选择开关置于“ POWER” 时，进行发射功率(FWD)、反射功率(REF)测量。
'置于“ CAL” 时，进行驻波比(SWR)测量前的校准。
置于“ SWR” 时，进行驻波比(SWR)测量④CAL(校准旋钮)进行驻波比(SWR)测量前(被测电台处于发射状态下)，用此旋钮进行校准，应将指针调到表头第一道刻度右侧标有“ ” 处。
⑤POWER(功率测量选择开关置于“ FWD” 时，进行电台发射功率测量。
置于“ REF” 时，进行反射波功率测量。
置于“ OFF” 时，停止对电台各种功率的测量。
⑥AVG、PEP MONI(平均值或峰值包络功率测量选择开关) 测发射功率、反射波功率、驻波比时，该开关应弹起，呈“ ■” 状态，此时表头所指示的是功率的平均值(AVG)。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告6-驻波比-阻抗
北邮电磁场与电磁波测量实验报告6-驻波比-阻抗————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波驻波比的测量阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013年5月17日实验三 微波驻波比的测量一、实验目的1.了解波导测量系统，熟悉基本微波原件的作用。
2.掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。
3.掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
二、实验原理驻波测量是微波测量中，最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗波长相位和Q 值等其他参量。
在传输线中，若存在驻波，将使能量不能有效的传给负载，因而会增加损耗，在大功率情况下，由于驻波存在可能发生击穿现象，；此外驻波促奈还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度，因此驻波测量非常重要，在测量时通常测量电压驻波系数，即波导中，电场最大值与最小值之比，即 minmaxE E =ρ （2.1）测量驻波系数的方法与仪器种类很多，本实验着重熟悉用驻波测量线测驻波系数的几种方法。
1.直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强如图1所示，从而求得驻波系数的方法叫做直接法。
若驻波腹点和节点处电表读数分别为min max ,I I 则电压驻波系数ρ:minmaxmin maxI I E E ==ρ（2.2）当电压驻波系数1.05<ρ<1.5时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值。
nn I I I I I I min 2min 1min max 2max 1max ......++++++=ρ （2.3）wIm2I kI 图2 节点场强分布EmiEmaE l图1 沿线驻波场分布图当驻波系数1.5<ρ<3之间时，可直接读出min max ,I I 即可。
驻波比测量实验报告
驻波比测量实验报告驻波比测量实验报告引言：驻波比测量是电磁波传输中常用的一种测量方法，通过测量驻波比可以了解电磁波在传输线上的传输情况以及传输线上的阻抗匹配情况。
本实验旨在通过实际操作，掌握驻波比测量的原理和方法，并通过实验数据的分析，加深对驻波比的理解。
实验原理：驻波比是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比，用VSWR （Voltage Standing Wave Ratio）表示。
传输线上的驻波比与传输线的特性阻抗有关，当传输线的特性阻抗与负载阻抗不匹配时，会产生反射波，从而导致驻波比的增大。
实验器材：1. 驻波比测量仪2. 信号发生器3. 50欧姆传输线4. 负载电阻5. 连接线缆实验步骤：1. 将信号发生器与驻波比测量仪连接，并设置信号发生器的频率为所需测量频率。
2. 将驻波比测量仪与传输线连接，确保连接稳固。
3. 将负载电阻与传输线的末端相连。
4. 打开信号发生器和驻波比测量仪，调节信号发生器的输出功率，使其适合测量范围。
5. 通过驻波比测量仪的显示屏，记录下测量得到的驻波比数值。
6. 将负载电阻更换为其他数值的电阻，并重复步骤5，记录下不同负载电阻下的驻波比数值。
实验结果与分析：根据实验步骤得到的驻波比数据，我们可以进行进一步的分析和计算。
首先，我们可以观察不同负载电阻下的驻波比变化情况。
当负载电阻与传输线的特性阻抗相等时，驻波比最小，接近于1；当负载电阻与传输线的特性阻抗不匹配时，驻波比会增大。
通过这一现象，我们可以判断传输线与负载之间的阻抗匹配情况。
另外，我们还可以计算驻波比与反射系数之间的关系。
反射系数（Reflection Coefficient）是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比。
反射系数与驻波比之间的关系可以通过以下公式计算得到：反射系数 = (VSWR - 1) / (VSWR + 1)通过测量得到的驻波比数据，我们可以计算出相应的反射系数，并进一步分析传输线上的反射情况。
天线驻波比测试方法
天线驻波比测试方法1 天线驻波比（VSWR）测试天线驻波比就是信号反射再次回到发射端时，改变发射端阻抗与传输线阻抗之比的概念。
它可以表示收发信号强度及品质，是评价良好RF连接质量的重要指标。
天线驻波比测试是检查天线及RF模块安装质量及性能的重要指标，也是衡量许多电子设备的效率水平的参考指标。
1.1 测量原理驻波比测试，Working Voltage Standing Wave Ratio（VSWR），也称为综合驻波值（S11），是接入了收发电路的天线实际所提供的反射信号强度比。
它由发射到天线，以及天线所发射回到原点的信号之间的比值确定，其方法是：信号从发射端通过一根传输线的负载端将信号输送到重力天线，信号再从重力天线发射回发射端，然后再次由发射端经同一根传输线发出。
1.2 测量方法测量天线驻波的方法有VNAs（Vector Network analysers），VSWR meters和return loss bridges。
1）VNAs：VNAs可以看成是一种多端口网络分析仪，它能以频率和阻抗为参数测量天线的参数，也能测量天线系统中发射信号和反射信号之间的差别。
2） VSWR meter：它可以同时测量发射、反射和总体驻波值。
它一般都是使用平衡和非平衡进行测量，测量结果一般以VSWR值来表示，1:1.5即为1.5：1，表示发射信号有1.5倍的反射，1:1.5显示结果为“1.5”，越接近1越接近理想状态。
3） Return loss bridge：它的原理与VSWR meter相同，但它的数字化显示方式为以dB为单位的反射率。
1.3 应用VSWRL测试在各类无线通信设备，包括射频模块和天线的安装与检测通常可以作为校准或查找正常状态的有效手段，常见的应用场景有无线电设备、无线网络等等。
2 结论由上文可知，VSWR测试是评价良好RF连接质量的重要指标，常用于检测天线及RF模块安装质量及性能，除此之外还可以用于校准或查找正常状态的有效手段。
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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
的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。
增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。
一般来说，增益的提高主要是依靠减少垂直面向辐射的波束宽度，而在水平面上保持全向的辐射特性。
在本实验中，天线的插损为25.61dB,属于较好的结果范围内，实验相对较成功。
所谓方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强随方向变化的曲线图。
由方向图可以看出半波振子可以达到-60dB，而全波振子天线可以达到-76dB 左右。
半波振子天线的方向图是“8”字形，无副瓣，在一般性应用中，有一定优势。
且半波振子当长度超过半波长时，线上出现反相电流，使得天线的方向性下降，增益降低。
对于八木天线它的振子为全波振子。
相对于基本的半波对称振子天线，八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远，并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。
因为八木天线有着很好的方向性，被广泛的用于微波通信、雷达、电视等无线电系统中。
配上仰角和方位旋转控制装置，可较为灵活的与各个方向上的电台联络。
可被用于无人机的地面遥控天线。
六、实验小结
通过本次实验我们学会了天线方向图的测试方法，加深了对天线方向图的理解与认识。
天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。
且天线方向图是用来表示天线的方向性的图，所谓的“天线方向性”，就是指在远区相同距离R的条件下，天线辐射场的相对值与空间方
向的关系。
同时在实验中还了解到两天线法测增益的原理及其测试方法，实验中也对偶极子天线的插损与增益进行了测量，测试数据也相对较好。
此外，又对上节课遗留下的八木天线的驻波比进行了测试。
另外，在课后也查找了半波振子，全波振子和八木天线的相关资料，进行了相关的对比，丰富了自己的知识库。
总之，此次实验收获到了许多东西。