偶极子天线特性实验报告.docx

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1、偶极子天线特性实验学号：10329060姓名：林斋帆2010光信二班合作人：王贝珊实验日期：2013/4/11一、实验目的1、理解半波偶极子天线的基本功能2、测量半波偶极子天线E面得辐射模式3、测量半波偶极子天线H面的辐射模式二、实验原理图1所示的是半波偶极子天线的结构模型和电流分布图。在图a中，总长度是半个波长，图b中，电流的分布为在馈点值为最大，在两端点值为0。a)结构图b)电流分布图1半波偶极子天线的结构模型和电流分布图半波偶极子天线是一种谐振天线，它的输入阻抗为70+j0Ω。电流流过Z轴，分布由公式（1）进行计算：I

2、z=I0sinkλ4-z（1）其中馈电电流大小为10，端点的大小为0。电流引起的辐射电场为：Eθθ=jωμ2I0k∙e-jkr4πrFθ（2）波函数从公式（2）到下面的公式（3）中：Fθ=EθθEMAX=cosπ2cosθsinθ（3）功率的计算公式如下：6/6Pθ=Fθ2=cosπ2cosθsinθ2（4）根据公式（4）可绘出下面的辐射图。电流从南边流向北，沿着Z轴的正方向。在这个图中，最大辐射发生在θ=±90°的方向上，而在θ=0°，180°的方向上没有辐射。图2半波偶极子天线辐射模式在试验中使用的半波偶极子天线有两种：

3、914.5125MHz（将略写成914MHz）和2.45GHz，其波长大小分别为328.04mm和122.45mm。为了去掉天线输入阻抗中的电抗部分，我们只需使天线的长度稍短于半个波长即可，这个比率称为天线的缩短比例。还有，如果将天线印刷在绝缘的电路板上，由于绝缘的原因也将导致其性质会有一定的变化趋势。特别的，绝缘板引起的比例变化将使天线的有效波长减小从而导致天线的尺寸相比于在开阔场地要小一些。根据相对绝缘比例，波长的缩减比例大小如下所示：λeff=λ0εr（5）其中，λ0表示在开阔场地的波长大小，λeff代表有效波长。图（

4、a）在笛卡尔坐标系中的定义，粗的黑线画出的偶极子天线。图（b）所示的是当∅=0°、θ从0°到180°旋转时，在xz面测得的正面辐射图。测量结果显示，在θ=90°时辐射最大，在θ=0°或180°时辐射最小。图（c）显示在xy面上当θ角固定在θ=90°、∅角从0°旋转到360°时辐射模式的测量结果。测量结果显示当∅为任意角时的全方向性特性。6/6a)半波偶极子天线及坐标系b)xz平面测量结果c)xy平面测量结果图3半波偶极子天线在xz和xy平面的测量结果【实验数据与测量步骤】1.E面辐射的测量①分别在发射天线支架的一边和接收天线

5、支架的顶端放置天线，保持发射天线和接收天线互相平行、正对，间距为1~2m；②选择频率为2.45GHz，点击CAL图标，选择并记录AGC=-17.6dB。按自动方式测量E面辐射能量与角度图，如图4。图4用自动方式测量E面辐射能量与角度图6/6①将测量的数据按每隔3.6度和大小记录在表格1中，利用ORIGIN绘制成辐射方向图5。表格1：E面辐射中，辐射量对应的角度Angle/°Strength/dBAngle/°Strength/dBAngle/°Strength/dBAngle/°Strength/dB3.6-17.693.6

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.

7、0118.8-23.8208.8-20.7298.8-28.132.4-19.2122.4-23.1212.4-20.7302.4-27.036.0-19.9126.0-22.1216.0-21.3306.0-25.439.6-20.1129.6-21.7219.6-22.3309.6-24.843.2-20.5133.2-21.1223.2-22.9313.2-23.546.8-21.1136.8-20.9226.8-23.5316.8-23.350.4-21.9140.4-20.1230.4-24.8320.4-22.5

8、54.0-22.5144.0-19.9234.0-25.2324.0-21.357.6-22.9147.6-19.5237.6-25.8327.6-20.961.2-24.0151.2-19.4241.2-26.6331.2-20.164.8-25.8154.8-19.2244.8-29.