北邮微波 天线的特性特性和研究 实验报告Word下载.docx

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4．通过调节波长计可见示波器上波长计产生的吸收峰在谐振腔产生的吸收峰上滑动，此时可通过波长计测量谐振频率f0，半功率点f1、f2。

5．测量空腔的有载品质因数，注意：

f1，f2与f0的差别很小，约0．003GHz。

6．加载样品，重新寻找其谐振频率，测量其品质因数。

7．测量介质棒及谐振腔的体积。

8．计算介质棒的介电常数和介电损耗角正切。

五、实验数据（介质棒颜色为白色）

由样品谐振腔的长66mm，宽22.86mm，高10.16mm可得其体积

V0=15329.000立方毫米

由样品半径0.7mm，高10.16mm可得其体积

Vs=15.632立方毫米

由样品谐振频率以及半功率点频率可以计算出样品谐振腔的品质因数（f0=9.093GHzf1=9.088GHzf2=9.096GHz）

=1136.625

样品插入后，由谐振频率以及半功率点频率可以计算出样品放入后的品质因数（fs=9.070GHzf1=9.064GHzf2=9.075GHz）

=824.545

联立实验原理中的各式可求得介质棒的介电常数与介电损耗角正切。

=2.24-j0.0816

=0.0364

六、思考题

1.如何判断谐振腔是否谐振？

答：

谐振腔发生谐振时，电磁波在腔里连续反射，产生驻波，反映在示波器上是会出现吸收峰，从而判断。

2.本实验中，谐振腔谐振时，为什么“必须是奇数”？

为了得到单一的电磁波。

在本实验所使用的仪器安装及测量方式中，诸如TE102等n为偶数的模式会受到抑制。

对于TE101模式的电磁场，各边缘中心处切向磁场均可达到最大值，此四处开耦合窗均可达到电感耦合的效果；

而TE102模式的电磁场在本装置开窗处所有分量全部为零，能量无法耦合到下一个谐振腔。

3.若用传输式谐振腔如何测量介质的介电常数，可否画出实验装置。

传输式谐振腔与反射式谐振腔的最大差别在于谐振时达到最大值的峰值而非吸收峰，因此下图模式的接法（与本实验基本相同）即可，只不过观察吸收峰变为了观察极大值点。

实验一天线的特性特性和测量

1.了解天线的发射和接收信号的基本工作原理。

2.认识和了解测量天线接收强度的基本装置。

3.了解天线的接收强度和接收天线与发射天线之间夹角的关系。

4.了解喇叭天线的方向图特性。

5.掌握天线方向图的测试方法。

二、天线工作原理

天线是一种变换器，它把传输线上的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。

天线特性测量实验，将通过控制接收天线与发射天线之间的夹角进而改变和测量接收天线接收信号的强弱，掌握天线的接收强度和接收天线与发射天线之间夹角的关系。

天线有些重要参数，下面给出：

1）辐射效率

式中，Pr为天线辐射出的功率，单位为W；

Pi为馈入天线的功率，单位为W。

2）辐射方向图

用极坐标来表示天线的辐射场强度与辐射功率的分布，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况。

天线方向图能直观地反映出天线辐射能量集中的程度，方向图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。

若天线将电磁能量均匀地向四周辐射，方向图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。

天线方向图可以通过测试来绘制，如测得的是场强，则绘出场强方向图，但两者图形形状是完全一样的。

3）方向性图主瓣宽度

最大辐射方向的叶瓣，称为主瓣，其余称副瓣。

4）方向性图主瓣零点角

主瓣两侧零辐射方向之间夹角

5）方向性图副瓣电平

旁瓣：

在主辐射波瓣旁，还有许多副瓣，其中HPBW为半功率波束宽度，辐射最大功率下降3dB时的角度；

FNBW为第一零点波束宽度；

SLL为旁瓣高度，辐射最大功率与最大旁瓣的差。

6）方向性图副瓣功率电平表示副瓣功率电平相对于主瓣功率电平的比值，一般用分贝（dB）表示。

7）方向性系数D 

在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向性上辐射功率密度（或场强平方）与无方向天线辐射功率密度（或场强平方）之比。

8）天线增益G、天线输入阻抗

=

P为被测天线距离R处所接收到的功率密度，单位为W/m2；

Pi为全向性天线距离R处所接到的功率密度，单位为W/m2。

天线输入阻抗

定义为：

U为在馈入点上的射频电压；

I为在馈入点上的射频电流。

三、实验内容与步骤

测量方法有两种：

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。

演示实验采用的是旋转天线的方法。

测量步骤：

旋转天线法：

可动天线每改变一个角度（大约1°

）记录下来一个数值（检波器或小功率计指示），改变一周即得到360°

范围内的方向图。

方向图的自动测量属于动态测量。

测量时被测天线连续转动，并接收信号源通过喇叭天线发射的微波信号，接收信号送天线幅度信号采集电路，经变换放大及A/D转换后送给微机。

天线转动的同时，天线角度信号录取装置将天线位置转换成角度数字信号送给微机。

这样就可以得到测量范围内每一位置的幅度信号电平，根据这组数据，微机就可以进行数据处理并由输出装置输出计算结果。

四、实验结果

微波天线方向图测试报告：

测试日期:

2016-04-1620:

08

测试人:

詹雪娇，康铭全，马依拉·

阿不力肯木

测试内容:

3G4单元板状-1920-E-1

极化方式:

水平极化

旁瓣宽度---频谱1

-3db:

22.89

-6db:

33.84

-10db:

44.86

-15db:

273.12

前后比:

0.00

轴比0:

轴比1:

61.00

轴比2:

6.00

轴比3:

85.00

轴比4:

39.00

轴比5:

15.00

轴比6:

18.00

轴比7:

轴比8:

2.00

轴比9:

244.00

轴比10:

9.00

轴比11:

轴比12:

265.00

轴比13:

5.00

轴比14:

4.00

轴比15:

微波天线方向图的绘制

表格：

角度（曲线1-marker1）

幅度（曲线1-marker1）

角度（曲线1-marker2）

幅度（曲线1-marker2）

最大:

360.95

-41.28

0.00

-41.36

1.19

2.27

-41.28

3.33

-41.30

4.24

-41.35

5.31

-41.49

6.22

-41.79

7.30

-41.87

8.20

-42.19

9.31

-42.49

10.20

-42.75

11.29

-43.15

12.21

-43.50

13.31

-44.05

14.24

-44.25

15.17

-44.87

16.29

-45.31

17.20

-45.98

18.31

-46.36

19.20

-47.23

20.28

-47.48

21.20

-47.98

22.26

-48.90

23.19

-49.39

24.24

-50.00

25.19

-50.56

26.25

-51.09

27.19

-51.67

28.27

-52.33

29.19

-52.90

30.28

-53.47

31.20

-53.91

32.31

-54.59

33.24

-55.19

34.19

-55.86

35.27

-56.74

36.23

-57.77

37.28

-58.45

38.20

-59.94

39.25

-60.96

40.18

-63.30

41.25

-64.12

42.18

-65.03

43.26

-68.56

44.18

-71.15

45.29

-74.46

46.20

-76.60

47.15

-80.75

48.23

-73.57

49.18

-72.05

50.28

-70.12

51.22

-70.53

52.18

-68.80

53.27

-68.61

54.23

-68.54

55.13

-67.24

56.22

-66.97

57.13

-67.00

58.21

-66.50

59.16

-66.84

60.23

-66.58

61.18

-67.32

62.26

-66.22

63.20

-67.48

64.27

-67.28

65.21

-67.59

66.16

-68.72

67.25

-69.76

68.19

-71.82

69.13

-73.67

70.23

-77.11

71.17

-81.23

72.14

-83.39

73.21

-78.45

74.15

-74.56

75.22

-70.93

76.15

-71.77

77.23

-69.90

78.15

-69.49

79.24

-70.37

80.15

-70.55

81.12

-72.62

82.18

-72.44

83.15

-78.79

84.24

-80.72

85.19

-83.82

86.15

-78.73

87.24

-85.09

88.20

-81.96

89.14

-86.46

90.12

-81.82

91.20

-80.64

92.14

-78.47

93.21

-74.63

94.13

-71.68

95.24

-70.54

96.15

-68.31

97.10

-66.04

98.19

-65.32

99.14

-65.09

100.23

-64.98

101.16

-64.93

102.10

-64.59

103.21

-64.69

104.16

-64.29

105.12

-63.89

106.24

-63.26

107.18

-61.61

108.15

-61.74

109.22

-60.63

110.16

-60.13

111.08

-60.34

112.17

-59.72

113.10

-59.84

114.22

-60.02

115.16

-59.44

116.10

-59.34

117.21

-58.91

118.13

-58.60

119.10

-58.13

120.19

-57.34

121.14

-56.68

122.08

-55.89

123.19

-55.25

124.17

-54.84

125.10

-54.34

126.07

-54.29

127.14

-54.19

128.10

-54.12

129.18

-54.25

130.11

-54.39

131.21

-54.81

132.13

-55.12

133.09

-55.50

134.20

-55.77

135.17

-55.92

136.10

-56.58

137.06

-56.31

138.19

-56.62

139.14

-57.14

140.09

-57.64

141.06

-57.58

142.17

-57.54

143.12

144.09

145.17

-58.83

146.12

-59.07

147.04

-59.54

148.15

-60.20

149.09

-60.90

150.04

-61.97

151.15

-61.79

152.09

-63.71

153.05

-65.41

154.14

-67.19

155.12

-70.28

156.07

-75.10

157.04

-82.14

158.16

-76.52

159.11

-72.60

160.09

-69.23

161.05

-67.01

162.19

-65.79

163.10

-65.31

164.06

-63.40

165.14

-63.41

166.08

-62.84

167.04

-62.35

168.13

-62.48

169.09

-61.99

170.04

-61.77

171.17

-61.95

172.10

-61.75

173.06

-61.92

174.04

-62.27

175.03

176.15

-62.81

177.11

-63.68

178.08

-64.33

179.06

180.03

-64.19

181.07

-63.87

182.13

-64.08

183.03

-64.44

184.11

-65.06

185.02

-66.35

186.10

-65.78

187.01

-65.62

188.08

-65.90

189.01

-67.21

190.07

-67.39

191.02

-68.00

192.08

-68.97

193.03

-70.80

194.12

-71.07

195.05

-70.43

196.02

-69.04

197.10

-67.6