北邮电磁场与电磁波实验报告用谐振腔微扰法测量介电常数天线的特性和测量Word格式.docx
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2.本实验中，谐振腔谐振时，为什么“必须是奇数”？
因为谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波才能在腔内连续反射，产生驻波。
n是半个波导波长的倍数，n是奇数时才满足条件。
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。
实验一天线的特性和测量
一、实验目的
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受强度的基本装置；
3.了解天线的接受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，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，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和发射天线之间夹角而改变和测量接收天线接收信号的强弱，掌握天线的接受强度和接收天线与发射天线之间夹角的关系。
1）辐射效率ηr
辐射效率ηr定义为：
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
用极坐标图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）在空间各点的分布情况。
天线方向图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则越分散
1.方向图主瓣宽度通常图形方向图有多个叶瓣，其中最大辐射方向是叶瓣，称主瓣，其余称为旁瓣。
在方向图中，主瓣信息使我们最关心的
2.方向图主瓣零点角
方向图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间的夹角，用2θ0来表示
3.方向图旁瓣电平旁瓣：
在主辐射波瓣旁，还有许多旁瓣，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。
4.方向图旁瓣功率电平
5.方向系数D
在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向上辐射功率密度Smax5.方向系数D在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向上辐射功率密度S0之比，用D来表示
可见，方向性越尖锐的天线D越大，相反则D越小；
若D=1，则表示为无方向性天线，是一个理想点源辐射场。
3）天线增益G
定义为
其中，Pr为被测天线距离R处所接收到的功率密度，单位为W/㎡;
Pr为全向天线距离R处所接收到的功率密度，单位为W/㎡。
增益为G的天线距离R处的功率密度应为接收功率密度，即：
4）天线输入阻抗Zin定义为
其中，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、天线方向图的测试内容与步骤
测量的方法有两种：
1.固定天线法：
北侧的天线不动，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，而待测天线为接受天线，而自身旋转一周所测的方向图。
演示实验采用的是旋转天线的方法。
测量步骤如下：
旋转天线法：
可动天线每改变一个角度（大约为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度范围内的方向图
方向图的自动测量与手动测量原理相同，不同的是利用电子和计算机技术，实现了数据采集、处理和方向图绘制的自动化。
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，并接受信号源通过喇叭天线发送的微波信号。
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。
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、方向图测试实验数据
（1）微波天线方向图测试报告
测试日期:
2016-04-1120:
20
测试人:
XXX
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:
21.88
-6db:
34.85
-10db:
50.21
-15db:
201.08
前后比:
19.16
轴比0:
0.00
轴比1:
11.00
轴比2:
5.00
轴比3:
轴比4:
22.00
轴比5:
轴比6:
6.00
轴比7:
10.00
轴比8:
20.00
轴比9:
轴比10:
4.00
轴比11:
12.00
轴比12:
（2）微波天线方向图
（3）测试数据
角度
幅度
0.00
-34.33
121.16
-59.65
241.99
-71.24
1.18
122.13
-58.51
243.11
-69.26
2.25
-34.43
123.07
-57.11
244.02
-66.73
3.30
-34.50
124.21
-56.50
244.98
-64.48
4.23
-34.48
125.15
-54.83
246.06
-62.43
5.31
-34.61
126.14
-54.17
247.02
-59.70
6.22
-34.89
127.21
-53.66
247.97
-58.83
7.31
-35.11
128.14
-53.59
249.06
-58.14
8.21
-35.30
129.08
-53.34
250.02
-57.83
9.30
-35.59
130.16
-53.15
250.96
-58.42
10.21
-35.97
131.10
-53.92
252.09
-59.05
11.30
-36.22
132.21
-53.91
252.99
-60.67
12.22
-36.63
133.17
-53.24
254.09
-61.70
13.30
-37.11
134.10
-53.32
255.00
-63.62
14.25
-37.44
135.07
-55.27
255.94
-62.77
15.32
-37.91
136.17
-55.84
257.02
-63.07
16.27
-38.39
137.14
-56.59
257.95
-62.84
17.18
-38.79
138.08
-56.46
259.04
-62.48
18.29
-39.37
139.20
-56.72
259.95
-63.56
19.18
-39.75
140.16
-55.44
261.07
-63.12
20.25
-40.32
141.11
-54.78
261.99
-64.92
21.18
-40.82
142.08
-54.36
262.96
-66.09
22.23
-41.11
143.19
-53.90
264.06
-68.28
23.32
-41.70
144.18
-53.31
264.99
-69.75
24.22
-42.13
145.09
-52.94
265.96
-72.21
25.32
-42.51
146.06
-52.47
267.06
-71.65
26.23
-42.78
147.16
-52.22
268.02
-71.72
27.17
-43.27
148.10
-52.01
268.97
-72.62
28.25
-43.63
149.05
-51.66
269.93
-71.81
29.17
-43.97
150.15
-51.49
271.01
-69.71
30.25
-44.61
151.11
-51.69
271.95
-67.26
31.18
-44.98
152.05
-51.98
273.04
-65.76
32.28
-45.39
153.17
-52.02
273.97
-64.86
33.20
-46.09
154.10
-52.34
275.06
-63.83
34.31
-46.52
155.07
-52.73
275.99
-62.55
35.23
-47.30
156.19
-53.12
276.93
-61.80
36.19
-47.90
157.13
-53.64
278.02
-60.73
37.24
-48.52
158.09
-54.10
278.96
-59.57
38.17
-49.38
159.06
-54.64
280.06
-58.90
39.24
-50.28
160.20
-54.85
281.02
-58.47
40.16
-51.12
161.14
-54.89
281.95
-58.84
41.24
-52.00
162.15
-54.90
282.92
-59.61
42.15
-52.85
163.07
-55.10
284.02
-59.92
43.26
-53.44
164.17
284.97
-61.37
44.15
-54.09
165.11
-54.60
285.94
-62.17
45.26
-54.39
166.06
-54.59
287.05
-63.08
46.17
-55.22
167.17
288.02
-64.66
47.26
-55.79
168.11
-54.65
288.91
-64.96
48.19
169.05
-54.51
290.01
-65.22
49.27
-56.77
170.15
290.93
-64.79
50.23
-57.93
171.13
292.04
51.15
-58.31
172.07
292.97
-62.44
52.26
-58.80
173.05
-54.52
293.92
-61.93
53.18
-60.19
174.15
295.02
-61.24
54.15
-60.99
175.12
-54.19
295.95
-60.23
55.21
-62.80
176.08
-54.23
296.91
-58.96
56.28
-64.05
177.04
-54.47
298.01
-58.33
57.20
-66.59
178.17
-54.03
298.98
-58.05
58.26
-67.35
179.13
-54.34
299.92
59.20
-68.10
180.13
-53.85
301.04
-57.86
60.28
-62.61
181.02
-53.97
302.01
61.22
-61.49
182.10
-54.04
302.96
-58.95
62.27
-61.44
183.00
-53.96
303.91
-60.21
63.21
-61.05
184.08
-54.08
305.04
-60.79
64.14
-60.92
185.16
-53.87
306.03
65.25
-61.10
186.06
306.93
-62.87
66.18
-61.22
187.00
-53.43
308.03
-64.52
67.12
-61.97
188.07
-53.55
308.97
-65.07
68.22
-63.51
189.01
-53.14
309.92
-66.12
69.15
-65.46
190.07
-53.05
311.00
-66.95
70.27
-67.66
191.02
-52.63
311.95
-66.24
71.21
-70.23
192.09
-51.99
312.89
-65.79
72.18
-70.11
193.01
-51.54
314.00
-64.01
73.24
-69.21
194.12
-50.97
314.97
-62.30
74.17
-65.29
195.06
-50.18
315.90
75.25
-63.33
196.02
-49.87
316.87
-59.49
76.17
-61.71
197.09
-49.31
317.97
-57.84
77.25
198.06
-48.63
318.94
-56.47
78.16
199.10
-48.40
319.90
-55.48
79.12
-57.87
200.03
-47.91
320.87
-54.20
80.19
-57.18
201.09
-47.65
321.99
-53.62
81.15
-56.92
202.01
-47.49
322.95
-52.99
82.22
-56.74
203.07
-47.60
323.94
-52.24
83.17
-57.57
203.99
-47.36
325.01
-51.75
84.26
-58.88
205.08
-47.59
325.97
-51.11
85.19
-60.59
206.00
-47.38
326.89
-50.59
86.15
-62.92
207.10
-47.70
328.00
-50.08
87.24
-65.27
208.03
-47.80
328.93
-49.54
88.22
-63.95
208.98
-48.22
329.89
-49.12
89.14
-62.73
210.05
-47.77
331.01
-48.59
90.12
-61.32
211.00
-48.82
331.94
-48.20
91.19
-60.36
212.09
-49.34
332.91
-47.68
92.12
-60.07
213.04
-49.49
333.87
-47.34
93.22
214.00
-49.82
335.00
-46.62
94.14
-61.01
215.10
-50.29
335.95
-46.37
95.24
-62.22
216.05
-50.57
336.92
-45.69
96.16
-64.67
217.10
-51.58
337.89
-45.34
97.11
-68.51
218.03
-51.87
339.00
-44.36
98.19
-71.97
219.09
-52.52
339.99
-43.82
99.14
-71.62
220.02
-52.71
340.94
-43.34
100.23
-68.67
221.11
-53.25
341.92
-42.79
101.18
-66.20
222.03
-54.26
342.85
-41.78
102.11
222.97
-54.38
343.97
-41.57
103.23
-62.78
224.04
-55.72
344.90
-40.72
104.17
225.00
-55.88
345.87
-40.28
105.12
-63.76
226.08
-58.03
346.96
-39.58
106.23
227.03
-59.30
347.92
-39.02
107.17
-71.18
228.11
-61.23
348.87
-38.56
108.15
-77.00
229.06
-62.95
349.99
-38.09
109.24
-72.34
230.01
-64.75
350.95
-37.90
110.17
-66.14
231.10
-70.02
351.90
-37.31
111.09
-63.72
232.07
-72.68
352.88
-36.97
112.19
-62.72
233.00
-75.22
353.99
-36.80
113.12
-61.48
233.97
-74.46
354.97
-36.28
114.22
235.04
-78.33
355.91
-35.98
115.17
-61.74
235.97
-76.25
356.89
-35.87
116.09
237.04
-73.67
357.85
-35.55
117.22
-61.03
237.96
-73.94
358.97
-35.56
118.15
-61.40
239.05
-72.93
359.97
-35.21
119.12
239.97
-75.53
360.87
-35.29
120.22
241.05
-74.83
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