试验四天线方向图测量试验

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电磁场与电磁波实验指导书(参考)

电磁场与电磁波实验指导书目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性。

二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用。

2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。

3、理解电磁波辐射原理。

三、实验原理随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。

电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。

能够辐射电磁波的装置称为天线，用功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。

图1 电磁感应装置如果将另一付天线置于电磁波中，就能在天线体上感生高频电流，我们可以称之为接收天线，接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强，感应电动势越大。

如果用小功率的白炽灯泡接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。

接收天线和白炽灯构成一个完整的电磁感应装置，如图1所示。

电偶极子是一种基本的辐射单元，它是一段长度远小于波长的直线电流元，线上的电流均匀同相，一个作时谐振荡的电流元可以辐射电磁波，故又称为元天线，元天线是最基本的天线。

电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式，相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等，如图2所示。

图2 接收天线本实验重点介绍其中的一种─—半波天线。

半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。

对称天线（或称对称振子）可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。

这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线。

而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。

半波振子因其一臂长度为/4λ，全长为半波长而得名。

其辐射场可由两根单线驻波天线的辐射场相加得到，于是可得半波振子（/L λ=4）的远区场强有以下关系式：()cos(cos )sin I I E f r rθπθθ==60602 式中，()f θ为方向性函数，对称振子归一化方向性函数为：()()maxcos(cos )sin f F f θθπθθ==2 其中max f 是()f θ的最大值。

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法郝延刚;李淑华【摘要】On the basis of the commonly used antenna pattern measurement method, is the size of a large array antenna taken into consideration, and designed a set of array antenna pattern testing method in an outdoor test field. According to this method, the array antenna pattern of a particular model of aircraft is firstly tested. Then the radiation pattern of the pitch surface is measured and compared with the theoretical simulation results thus proving the accuracy of the experimental program. Finally, the experimental error is analyzed.%在常用天线方向图测量方法的基础上,考虑大型阵列天线尺寸大的特殊性,并且结合实际测量条件,设计出一套在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法.按照此方法,对某型号飞机的阵列天线方向图进行测试.测得其俯仰面辐射方向图后与理论仿真结果对比,论证实验方案的准确性,并对实验误差进行分析.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)029【总页数】4页(P7745-7748)【关键词】阵列天线;方向图;室外测试场【作者】郝延刚;李淑华【作者单位】海军航空工程学院青岛分院,青岛266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛266041【正文语种】中文【中图分类】TN820.1阵列天线具有较强的方向性和较高的增益，并且能够实现方向图扫描等优点。

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法

络分析仪能接收记录被测天线在各个方位角所接
收到的相对信号电平，器动态范围不小于５Ｂ仪０ｄ。在系统规定频率范围内校准检验仪器和仪表。主
关键词
阵列天线
方向图
室外测试场文献标志码Ａ
中图法分类号
Ｔ８０１Ｎ２．；
阵列天线具有较强的方向性和较高的增益，并
状态［。
且能够实现方向图扫描等优点。随着无线通信的
迅猛发展，阵列天线越来越多地被应用其中。阵列
天线可以实现单个天线所无法实现的复杂功能，具有更大的灵活性和更高的信号容量，能显著提高系
本文以某型号飞机的雷达阵列天线为测试目标，对其辐射特性和端口特性进行测试。该天线以
件为：１辅助天线和被测天线之问的距离应满足（）最小测试距离。（）２气候条件和机械应力等应符合
天线产品规范的规定。（）避免或设法减少外界３应
统自带源天线（元为半波振子的１×３行阵）网阵，
２１０２年６月７日收到，６月２５１３修改第一作者简介：郝延刚（９７）男，１８一，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究牛，研究方向：军用飞行器天线设计。
度为５Ｉ，度为２ｉ，Ｉ宽Ｔ重量约为３０ｋ。由于室内ｎ０ｇ测试场受空问大小的限制，且该天线由于尺寸并

电磁场与电磁波实验指导书

《电磁场与电磁波》实验指导说明书一*同轴测量线西华师范大学计算机学院目录第一部分产品说明 (3)一、系统简介 (2)二、系统特点 (2)三、系统组成 (2)四、性能指标 (3)五、系统主要部件参数 (3)第二部分实验内容 (6)实验一电磁波的频率和功率测试 (6)实验二电磁波感应器的设计与制作 (9)实验三位移电流的测试及计算 (12)实验四天线方向图的测试--功率测试法 (15)实验五电磁波波节、波幅及波长的测试 (20)实验六电磁波的极化实验 (24)实验七电磁波的PIN调制特性 (27)实验八天线方向图的测试一电压测试法 (30)实验九同轴测量线的驻波测试 (34)实验十反射系数及驻波相位的测试 (37)第三部分射频连接器示意图 (40)第一部分产品说明一、系统简介电磁场电磁波及天线技术是通信工程、电子工程、电磁场与电磁波、微波技术、天线技术类专业必不可少的一门实验课程，本系统包含功率测试、频率测试、方波信号产生，电磁波产生器、功率放大器、选频放大器等，具有电磁波极化特性测试，天线方向图测试、静电场中位移电流测试等多种功能，加深学生对电磁波产生（调制卜发射、传输和接收（检波）过程及终端设备相关特性的认识，培养学生对电磁场电磁波及天线的理解、应用创新能力。

二、系统特点1实验系统面向《电磁场与电磁波》的课程建设，紧密配合教学大纲，通过直观生动的实验现象及操作，完成对电磁场与电磁波相关特性的测试。

2、系统内置1kHz方波可调信号源、选频放大器，在完成对电磁波PIN调制功能的同时，可用于对天线方向图的测试，而无需选配其他实验装置。

3、本装置电磁波发射可选大功率或小功率2路输出，方便做不同实验时的自由切换，输出端口均为标准的N型接头。

4、采用数字显示方式，在提高准确性的基础上，更能方便感应器在任何位置归零，直接读取数值。

5、实验系统自带频率计及功率计，用于对发射电磁波频率、功率的测试及校准。

6、完成电磁波的极化特性测试、场电流的测试及终端天线增益的测试。

天线方向图测量和波的极化测量

天线方向图测量和波的极化测量
刘放
【期刊名称】《电气电子教学学报》
【年(卷),期】1989(000)001
【摘要】在电类专业电磁场课程的教学中,为了使学生更好地理解天线方向性和波的极化的基本概念和性质,了解基本的测量方法,我们准备了这两个演示实验,利用
DH926A型电磁波综合测试仪测量喇叭天线的方向性和波的极化特性,并用SHARP PC-1500型微型计算机处理数据,绘制天线方向图,极化图和极化椭圆轨迹。

实验一:天线方向图测量1.天线的方向性:
【总页数】6页(P10-15)
【作者】刘放
【作者单位】西安交通大学电工原理教研室
【正文语种】中文
【中图分类】TN-4
【相关文献】
1.新体制极化测量雷达的瞬态极化测量性能分析 [J], 刘勇;戴幻尧;常宇亮;李永祯;
李棉全;王雪松
2.任意极化波的传输效率对天线测量的影响 [J], 田唯人;李娟妮
3.典型地物的毫米波双极化辐射特性测量技术研究 [J], 史强;张光锋;李珊;张琪
4.金属的冲击波温度测量(Ⅲ)——“基板/样品”界面间隙对辐射法测量冲击波温
度的影响 [J], 谭华
5.微机控制的短毫米波Mach—Zehnder极化干涉仪用于介质参数自动测量 [J], 杜正弥;林清;黄元福
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方向图测量

Ε=
U l eL
环天线的有效长度
l eL ≈
2πSN
匝数
l eL ≈ 2.096 × 10 −8 fSN
λ
环面积
直接代替法误差
•调谐环天线上的感应电压具有分布特性，而校准电压是在环的中心或某一端馈入的集中电压，因此，必然存在测量误差。 •此误差是由环天线分布电容所产生，它是待测场频率与环天线自然谐振频率之比的函数。若校准电压在环的中心馈入时，误差修正因子可以用下式近似计算
标准天线法标准场法
• 由标准天线的尺寸、型式及测得的电压来计算场强振幅值 • 由待测场强在天线中感应的电压与标准场强在天线中感应的电压相比较而求得场强振幅值
标准天线法
标准天线法是用感应电压易于计算的一些天线型式作标准天线。
待测场强E与其在标准天线中所感应的电压U之间有如下关系：
U Ε= le
源天线方向图之有用部份应尽可能均匀（即弱方向性或全方向性天线）较低频率
水平极化天线
垂直极化天线
空中测试法
较高频率
现场测试方向图都十分麻烦且精度较差。除非特殊情况，一般以采用测试场测量测试场测量为好。测试场测量
测试场测量
•辅助天线固定不动，待测天线绕自身的通过相位中心的轴旋转。 •通常，辅助天线作发射，待测天线作接收，待测天线装在特制的有角标指示的转台上。 •测试水平方向图时，可让待测天线在水平面内旋转，记下不同方位角时相应的场强响应，在适当的坐标纸上绘出方向图曲线。 •测试垂直面方向图时，可以将待测天线绕水平轴转动90°后，仍按测水平面方向图的办法得到；也可以直接在垂直面内旋转待测天线，测取不同仰角时的场强响应而得到。 •场强响应的读取方法有两种： •一种是由接收机检波输出指示器直接读取， •另一种是改变接收机衰减器的衰减量，使检波器输出指示器读数保持不变，由衰减量的衰减量差值来读取。

天线方向图测试系统操作说明

大连理工大学实验预习报告姓名：牛玉博班级：电通1202 学号：201201203实验六天线方向图测试本系统主要用于线天线E面方向图测试，可动态、实时绘制极坐标和直角坐标系方向图曲线，保存测试数据用于后续分析处理。

系统使用步骤示意如图0.1所示。

图0.1 系统使用步骤示意图1系统连接测试系统由发射装置、接收装置和控制器三大部分组成，三部分的连接示意如图1.1所示。

连接时注意信号线要根据待测工作频率接至对应端子，并将接收装置方向调整到正确姿态。

图1.1 系统连接示意图发射装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的发射电路和天线，如图1.2所示。

接收装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的接收电路和天线，并具有天线旋转机构，如图1.3所示。

控制器利用触摸屏完成所有测试操作和方向图曲线的实时绘制，如图1.4所示。

图1.2 发射装置图1.3 接收装置此处少一图（图1.4 测试控制器）、待发。

2 控制器操作2.1 打开控制器电源，等待系统启动，进入提示界面，如图2.1所示。

发射装置接收装置控制器电机线信号线图2.1 方向图测试系统提示界面2.2点击界面任意位置，进入“实测方向图”界面，如图2.2所示。

图2.2 实测方向图界面2.3点击图2.2中的“频率选择”按钮，选择与硬件链接对应的工作频率。

2.4点击“天线长度”数字框，输入实际天线长度（单位为毫米），并按“确定”确认，如图2.3所示。

图2.3 天线长度输入界面2.5点击“机械回零”按钮，接收天线旋转，当到达机械零点基准点时，自动停止旋转，如图2.4所示。

注意：机械回零完成之前不要做其它操作！图2.4 机械归零界面2.6点击“归一化”按钮，接收天线旋转，搜索信号最大值，并提示“归一化进行中”。

当到天线旋转一周时，搜索结束，如图2.5所示。

注意：归一化完成之前不要做其它操作！图2.5 归一化界面2.7当图2.5中“归一化控制”区提示归一化完成时，点击“启动”按钮，天线旋转，测试开始。

天线方向性图的测量[权威资料]

天线方向性图的测量[权威资料] 天线方向性图的测量对于一面发射天线，如果有另一面性能较好的接收天线相配合，就可以测定发射天线的发射方向图。

对于一面接收天线，如果有一面发射天线相配合，就可以测定接收天线的接收方向图。

只是在测定方向图时，不管被测的是发射天线还是接收天线，都需要有电动伺服系统，能够平稳地、连续地在方位面和俯仰面上进行调整。

用来配合测试的天线可以与被测天线处于同一地球站内，也可以处在地理位置相隔较远的地球站上。

这种测定天线方向性图的方法，称为“辅助地球站测量法”。

要想测定发射天线的方向性图，则与之配合的接收天线就是“辅助地球站”;要想测定接收天线，则与之配合的发射天线就是“辅助地球站”。

这种测量法与其它一些方法相比有以下优点:一是既能测接收方向图，又能测发射方向图;二是测量的角度范围比较大，能够测到远旁瓣;三是测量的结果比较准确，测量精度在可控范围内。

使用这种测量方法，不论是测量发射方向性图还是测量接收方向性图，都必须向卫星发射一个不加调制的单载波，且要求其频率和功率都十分稳定。

上行功率的确定要考虑两个方面的因素，一方面上行功率要足够大，以保证在天线转动到远旁瓣时仍能接收到信号;另一方面，上行功率又不能过大，避免使卫星转发器进入饱和状态，一旦转发器处于饱和状态，会影响方向性图在主瓣附近的细节，还会影响主瓣与旁瓣之间的电平关系。

如图1(a)所示，某天线在测试时因为上行发射功率太大导致转发器饱和，主瓣被压缩，主瓣与旁瓣的电平差不符合指标要求;而在调小发射功率后再测，结果就正常了，见图1(b)。

所以，确定上行功率时需要得到卫星测控站的帮助，只要确认在天线主瓣对准卫星时转发器未饱和即可。

上行功率的确定还要兼顾测试接收机的性能，以保证接收机工作在线性范围内，避免由于接收机的原因导致测量误差。

在测量中还需注意，尽可能不使用LNB(低噪声下变频单元)，而应使用LNA(低噪声放大器)，且放大器中不可启用AGC(自动电平调整)功能。

西安电子科技大学《天线测量》教学大纲

西安电子科技大学《天线测量》教学大纲一、课程地位、基本要求以及与其他课程的联系本课程是微波电信专业选修的专业课，通过该课程的学习使学生掌握天线测量的基本理论和方法，培养学生分析和解决实际问题的能力以及实际动手的能力，为学生今后走上工作岗位打下一个良好的基础。

基本要求是通过课程教学、实验、示教等教学环节使学生掌握天线测试场的设计与鉴定准则；掌握天线基本参数的测量原理和方法；学会常规测量仪器和先进测量仪器基本操作方法以及测量原理。

本课程是《天线原理》课程内容的补充与应用。

《天线原理》课程完成天线基本理论的教学；《天线测量》课程完成天线基本参数测量原理和实验的教学。

二、课程内容和学时分配（1）理论教学绪论1学时天线场地设计与鉴定8学时天线方向图的测量2学时天线增益的测量3学时天线极化的测量6学时天线阻抗的测量4学时天线相位方向图的测量4学时天线源场测量2学时天线近场测量6学时用射电源测量天线的电参数和现代天线测量设备与系统介绍2学时（2）实验教学每个实验2小时，共计4个实验，具体内容为：1实验一：对称阵子和无源阵子天线方向图的测量实验二：对称阵子输入阻抗的测量实验三：喇叭天线增益的测量实验四：天线计划参数的测量（3）示教教学用矢量网络分析仪测量天线的阻抗特性；微波暗室的设计与建造三、实验要求（1）实验前必须充分理解实验测量原理，会出测量方框图，熟悉所用仪器的使用方法和注意事项，给出测量参数的理论数值；（2）记录实验数据和实验测量条件，试验现场测量数据必须交在场指导老师审阅后方能离开实验现场；（3）做出实验报告，前一个实验报告未交者不能参加下一个实验，实验报告占总成绩的50%；四、考核方式独立作业或者命题考察；五、教材及参考书《天线测量》林昌禄成都电讯工程学院出版社2。

天线方向图的理论分析及测量原理分析

实验四、电波天线特性测试一、实验原理天线的概念无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。

电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。

可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。

天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。

对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。

选择合适的天线天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。

具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。

选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。

天线的方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。

衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。

全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。

定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。

垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图。

立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。

天线的增益增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。

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 ϕθ表示。

这里，)(`ϕθE 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。

图8 方向图表示法（a）极坐标（b）直角坐标本实验测量一种天线的方向图，测试系统框图如图9所示。

其中，辅助天线作发射，由功率信号发生器激励产生电磁波；被测天线作接收，被测天线置于可以水平旋转的实验支架上，接收到的高频信号经检波后送给电流指示器显示。

(整理)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 Hθ/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。

移动通信中的天线标准及测试

磁路径只能进行直线传输，任何其它反射到被测天线方
向的电磁波对实验结果都会产生非常大的影响，从而导
致测试的错误。这就要求在实验场地内不仅消除在测试频点上的其它信号干扰，还要避免源天线发射的信号通过反射产生的干扰信号，这些反射包括地面反射和实验
场地内任何物体所产生的不期望的反射；（）３场地均匀性，在源天线进行发射的情况下，在
幅定向天线合二为一的产品，在体积没有明显增加的情
况下扩充了网络的容量。这种天线的馈点通常置于底部。天线图的特点与定向天线一致。由于这种天线有两个馈入口，所以两个端口都需要分别的进行测试。每个端口的测试与常规的定向天线相
一
ｌ一７
维普资讯
ｌ０．８０
被测天线有效体积的空间内进行场强测量，要求电场强
度的变化不能超过１５Ｂ。．ｄ
图２天线指标定义
针对这些要求，我们推荐在电波暗室中进行实验，
电波暗室除了在场地大小方面有限制外，在消除干扰和场地均匀性方面相对外场测试都有很好的优势。
被测天线正向最大接收电平与已知增益的标准天线
２０．０电信工０６１
同，方向图指标大部分也与定向天线类似。增加了两端ＺＩ之间的电性能参数，ｌ包括端Ｉ之间隔离度，Ｚｌ天线方向
转动轴
Ｌ
图上的交叉极化比等指标。
．
一
—— — —— —— —— —— — —— —— —Ｔ —— — —一
对天线的测量进行了详细的规定和说明。
标准覆盖了我国现有大部分移动通信频段及规划中

天线方向图实验指导书

天线方向图实验实验指导书刘淑华刘玮信息对抗技术专业目录第一部分系统说明及试验原理 (2)一、系统组成 (2)二、系统硬件资源介绍及天线工作原理 (2)三、天线方向图测量方法 (4)四、注意事项 (4)第二部分实验项目 (5)实验一偶极天线方向图的测定 (5)第一部分实验系统简介一、系统组成本实验系统包含一个脉冲发生器、一个水平偶极天线、一个场强仪组成。

框图如图1所示。

图1 系统组成二、系统硬件资源介绍及天线工作原理1. 脉冲发生器脉冲信号发生器是能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以测试线性系统的瞬态响应，或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。

本实验中所用的脉冲发生器的型号为：可发射最高频率为2G的正弦波、方波等基本信号。

2. 水平偶极天线（1）天线的工作原理偶极天线用来发射和接收固定频率的信号。

偶极天线由两根导体组成，每根为1/4波长，即天线总长度为半波长。

所以偶极子天线叫半波振子。

偶极天线的振子可以水平放置，也可垂直放置。

它的方向图以馈电点为对称。

馈电点在半波振子的中心。

馈电点的阻抗为纯电阻，近似75Ω(约73Ω)。

偶极天线是短波和超短波波段中使用最为广泛的天线。

对于中心点馈电的对称振子天线，其结构可看做是一段开路传输线张开而成。

根据微波传输线的知识，终端开路的平行传输线，其上电流呈驻波分布，如果两线末端张开，辐射将逐渐增强。

当两线完全张开时，张开的两臂上电流方向相同，辐射明显增强，后面未张开的部分就作为天线的馈电传输线。

馈电时，在对称振子两臂产生高频电流，此电流将产生辐射场。

由于对称振子的长度与波长比拟，因而振子上电流幅度和相位已不能看作处处相等，所以对称振子的辐射场显然不同于电基本振子。

但是可以将对称振子分成无数小段，每一小段都可以看成电基本振子，则对称振子辐射场就是这些无数小段电基本振子辐射场的总和。

（2）天线的主要参数之一——天线方向图所谓天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示（超高频天线通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示，即E平面方向图，H平面方向图）。

SJ 2534.3-84 天线测试方法在天线测试场测量天线辐射方向图

中华人民共和臣电子工业部部标准天线测试方法在天线测试场测量天线辐射方向图本标准适用予在天线潞试场测量天线的辐射方向图，重点放在天线辐度方向图的测量。

本标准中始终假定受试天线是一个无源，线性，可逆的装置，所以它的辐射特性既可以在发射状态也可以在接收状态下测量。

否则应当在天线系统所设计的使用状态下进行测量。

本标准中如无特殊说明，则受试天线是用于接收状态。

工作坐标系与测量的基本考虑1.1天线辐射方向图是任何一个天线的主要特性．为了全面地表征一个天线的辐射场，应测量以受试天线为中心（严格地说是以受试天线的相位中心为中心>的某一球面上的相对幅度，相对相位，极化及功率增益。

这些辐射特性中的任何一个作为空间坐标系的函数被显示出来就定义为受试天线的辐射方向图或天线方向图．1.2应将一个工作坐标系（通常是球坐标系）与受试天线联系在一起．此坐标系由天线使用时所处的系统而定。

特殊天线的测量可以规定不同的坐标系．天线测量中采用的标准球坐标系示予图1．一种专门用于火箭、导弹和宇宙飞船的坐标系示于图2．1．3 天线的坐标系一般根据天线上某一机械基准来规定．因此，应当提供一种建立这个机械基准的手段．图1 天线测量中使用的标准球坐标系1.4在一个给定的辐射方向图中两个角型标是变量，而受试天线到测量点阿距离R是不变的。

通常射频工作频率和天线极化状态作为参变量来处理．辐射方向图应在规定的频率上和指定的极化状态下泓量。

对某些天线的应用必须使频率作为一个变量。

如果频率是连续可变的，则此种测量方法叫做扫频技术．。

1.5完全测出天线的辐射方向图是不现实的，所以必须使用各种采样技术。

如固定工作频率和极化而坐标步进地改变，对的每一增量在给定的范围内连续地测出所徭要的天线特性。

根据实际情况，只要增量足够小，便可以获得近予完整的实用天线方向图。

对所有增量得到的方向图通常叫做一个辐射方向图组。

1.6当源天线照射到它紧邻区域内的构件上时，这些构件会改变孤立天线的辐射场．因此对辐射场的测量必须把那些构件的有关部分包括在内。

天线方向图的测试(功率测试法)

天线方向图的测试
实验成绩指导老师签名
【实验目的】
(1)了解八木天线的基本原理
(2)了解天线方向图的基本原理。

(3)用功率测量法测试天线方向图以了解天线的辐射特性。

【实验使用仪器与材料】
(1)HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台
(2)八木天线
(3)电磁波传输电缆
【实验原理】
八木天线的概念：由一个有源半波振子，一个或若干个无源反射器和一个或若干个无源引向器组成的线形端射天线。

八木天线有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。

用它来测向、远距离通信效果特别好。

方向图是表征表示场强对方位角变化的极性图形，在本实验中，接收端用功率计来测量接收天线的辐射特性。

连接示意图：
【实验步骤】
首先将八木天线分别固定到支架上，平放至标尺上，距离保持在1米以上。

(一)发射端
1.将八木天线固定在发射支架上。

2.将“输出口2”连接至发射的八木天线。

3.电磁波经定向八木天线向空间发射。

(二)接收端
1.接收端天线连接至“功率频率检测”，测量接收功率。

2.调节发射与接收天线距离，使其满足远场条件。

3.将两根天线正对保持0度。

4.记录下天线的接收功率值。

5.转动接收天线，变换接收天线角度，记录下天线接收功率值。

北理工电磁场实验报告

北理工电磁场实验报告北理工第四次实验报告、实验四实验报告实验名称：一条指令的执行过程学号姓名班级：实验时间：年月日实验报告表4-1 一条指令执行过程记录表12篇二：电磁场实验报告CENTRAL SOUTH UNIVERSITY题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名刘畅学号0917110121 班级电气试验1101班任课老师李志勇实验日期2013年11月10日一、实验目的：1、熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况；2、学会使用Matlab进行数值计算，并绘出相应的图形；二、实验原理：根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F满足：F?kQ1Q2?R2R(式1)由电场强度E的定义可知：E?kQ?RR2 (式2)对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E的势函数为U?kQR(式3)而EU(式4) 在Matlab中，由以上公式算出各点的电势U，电场强度E后，可以用Matlab自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。

三、实验内容：1．根据库伦定律，利用Matlab强大的绘图功能画出单个点电荷的电场分布情况，包括电力线和等势面。

实验代码：r0=0.12; %取射线半径th=linspace(0,2*pi,13); %电力线的角度[x,y]=pol2cart(th,r0); %将极坐标转化为直角坐标x=[x;0.1*x]; %插入X的起始坐标y=[y;0.1*y]; %插入Y的起始坐标plot(x,y,'b') %用蓝色画出所有电力线grid on %加网格Hold on %保持图像plot(0,0,'o','MarkerSize',12) %画电荷xlabel('x','fontsize',16) %用16号字体标出X 轴ylabel('y','fontsize',16) %用16号字体标出Y轴k=9e9; %设定K值q=1e-9; %设定电荷电量r1=0.1; %设定最大等势线的半径u0=k*q/r1; %算出最小的电势u=linspace(1,3,7)*u0; %求出各条等势线的电势大小x=linspace(-r0,r0,100); %将X坐标分成100等份[X,Y]=meshgrid(x); %在直角坐标中形成网格坐标r=sqrt(X.+Y.); %各个网格点到电荷点的距离U=k*q./r; %各点的电势contour(X,Y,U,u); 画出点电荷的点失眠title('单个正点电荷的电场线与等电势','fontsize',20); %显示标题截图：2．根据库伦定律,利用Matlab强大的绘图功能画出一对点电荷的电场分布情况,包括电力线的分布和等势面。

大型固定式米波有源相控阵天线方向图测试方法

大型固定式米波有源相控阵天线方向图测试方法阐述了地面反射场法、波束扫描法、聚焦法的原理，给出了这三种方法相结合在固定式米波阵列天线的方向图测试中的应用实例，结果表明，该方法具有较高的测试精度，适合大型固定式米波阵列天线的方向图测试。

标签：地面反射场法；波束扫描法；聚焦法；方向图测试0 引言天线测试是天线系统工程研制的重要环节之一，测试方法的选择是天线测试的核心问题，其决定了测试场地的选择、天线架设高度等。

米波天线阵列频段低、尺寸、重量大，一般室内近场暗室无法满足测试要求，通常选择室外远场测试。

室外远场测试方法包括等高场法、斜距场法等近似自由空间测试方法及地面反射场法[1]。

近似自由空间测试方法的关键是控制地面反射场的影响，地面反射场法利用直射场与地面反射场的干涉方向图的第一瓣的最大值指向天线阵列口面中心，在天线阵列口面近似得到等幅同相入射场。

大型米波阵列天线的重量大，难架高，辅助天线波瓣宽，近似自由空间测试方法很难完全抑制地面反射波的影响，副瓣电平的测试精度不高；地面反射场法将天线阵列和辅助天线低架设在地面附近，在测试距离、场地的不平坦度、开阔度和周围无遮挡物等条件满足要求的条件下，调整架设高度，在天线阵列口面上形成满足测试精度要求的近似等幅同相的入射场，比较适合大型米波阵列天线。

固定式大型米波阵列天线难以架设在测试转台上。

对相控阵来说，可利用相控阵波束扫描灵活的优点，采用波束扫描法进行波瓣测试。

大型米波阵列天线的远场距离可能很大，一般需要几百米，甚至数公里，标准的外场远场测试方法对测试场地尺寸的要求太高，给测试场地的选择带来困难。

采用聚焦法测试相控阵方向图，测试距离可以缩小到天线阵列口径最大尺寸的几倍[2]。

聚焦法通过补偿有限距离引起的口径相位差，使聚焦区测试的方向图等效为远场方向图。

1 测试方法基本原理1.1 地面反射场法地面反射场法将待测天线阵列和辅助天线低架在地面附近，在测试距离、场地的不平坦度、开阔度和周围无遮挡物等条件满足要求的条件下，利用直射场和地面反射场的干涉方向图的第一个瓣照射待测天线阵列，在待测天线口面上形成满足测试精度要求的近似等幅同相的入射场。

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