哈工大电波与天线演示实验指导书
哈工大电波传播自由空间传播实验
Harbin Institute of Technology《电波传播》课实验报告实验一：电磁波在自由空间传播损耗实验*名：**学号： **********班级： 1605501同组同学：崔敬轩刘志成指导教师：***哈尔滨工业大学2019年 3月 30日实验题目：电磁波在自由空间传播损耗实验1.实验目的：学习使用FEKO-WinProp软件进行电波传播仿真，熟悉其Proman、Wallman和Aman等功能模块。
建立简单的自由空间传播模型，仿真场分布和路径损耗。
2.实验内容：1，安装FEKO软件，学习使用Winprop的电波传播仿真；2，设置自由空间的仿真环境，设置天线的工作频率；3，分别使用定向天线和全向天线仿真电场分布及路径损耗，作曲线图；4，可用Matlab软件计算路径损耗，并作出曲线；5，将Winprop的仿真结果与Matlab计算结果对比及分析。
3.实验背景及理论发射机发射信号后，经过dm的传播，功率因为辐射而受到损耗，这种损耗称为路径损耗。
路径损耗定义为有效发射功率与接收功率之间的差值。
路径损耗按有增益和无增益两种情况分别加以分析。
当在有增益的情况下，自由空间的路径接收功率为：仿真时假定天线发射增益，接收增益均为1，即无增益条件下。
可知路径损耗L bf=10Ig(p tp r )，matlab计算时选择使用经验公式L bf=32.44+20lgf MHz+20lgr km4.实验步骤：1.打开ProMan,选择Data功能中的tropography,建立地面模型，设置地面尺寸为20km*20km2.保存建立的模型3.新建工程，选择已保存模型，设置天线高度为1000m，天线的工作频率为2000MHZ,天线位置为（0，0，0）4.打开computation功能中的propagation：compute all计算仿真模型5.定向天线用Aman进行设计，天线增益为为17db5.实验数据及理论分析定向天线方向图全向天线Feko仿真图像定向天线feko仿真Matlab计算仿真实验中选择用提高天线高度，减效地面反射影响的方式模拟自由空间的电磁波的传播，从仿真结果可以看出，衰减范围为0db—130db，实际计算的模型衰减范围则是为0db--125db，衰减速度先快后慢，近似于指数衰减，满足公式中p r∝1。
天线与电波传播试验指导书天线与电波传播试验一辐射波幅值分布
天线与电波传播实验指导书天线与电波传播实验一辐射波幅值分布方向性测试一、实验目的1•掌握微波信号发生器及测量放大器的使用方法；2•了解水平面接收天线方向性的测量方法。
二、实验仪器1•标准信号发生器： YM1123或XB9A2.选频放大器： YM3892或XF— 013.喇叭天线4.波导调配器5.可变衰减器6 .波导元件三、实验原理及步骤对于辐射波传输方式，最重要的是测试其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线方向函数及方向图。
1.系统组成图1-1 系统组成原理框图2 .喇叭天线工程上常用的喇叭天线是角锥喇叭，原因是其匹配较好而效率接近100% （G- D）。
但是由于其口径场的幅值、相位不是均匀分布，虽然其辐射主向仍是口径面法线方向（波导轴线方向），但是主瓣宽度、方向系数的计算很复杂。
可用以下公式进行估算：E面（yoz面）主瓣宽度电子与通信工程实验室= 53—"OSE（ 1-1）bH面（xoz面）主瓣宽度天线与电波传播实验指导书2%5H =80 —a i(1-2 )= 0.51 4二(1-3) 方向系数（最佳尺寸的角锥喇叭）图1-2是角锥喇叭的三维标高方向图。
具体参数喇叭口径a1=5.5入，6=2.75入；波导口径a =0.5入，b =0.25入；虚顶点至口径面距离j 1 =出=6入。
图1-2 角锥喇叭的三维标高方向图图1-3为本实验所用喇叭天线示意图: E面八-mMHfjt-趴 e ■ 0° *:相对提幅图1-3 实验所用喇叭天线电子与通信工程实验室3•测水平面接收天线方向性图1-1为测量喇叭天线方向性的系统组成情况。
测量时改变接收喇叭天线的方位角，可测出喇叭天线水平面的方向性（按接收到信号的强弱）。
严格的测量应在微波暗室中进行，这样可以消除反射波影响。
但在微波段，因其传播方向性较强，而且房屋墙壁吸收较强，地面影响也可略去，因而这样在普通实验室内测量偏差也不很大。
测天线方向图应有专用天线转台，它有精确的角度（水平面方位角，垂直面俯仰角）刻度指示。
哈工程物理演示实验报告
闭合铝环的上跳演示二、实验目的通过闭合铝环的上跳实验，观察楞次定律的现象，加深对电磁感应和电磁力相互作用的理解。
三、实验原理本实验利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场与铝环的相互作用，演示楞次定律。
当线圈中突然通电流时，穿过闭合的小铝环中的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，闭合铝环中会产生感生电流、感生电流的方向和原线圈中的电流方向相反。
因此与原线圈相斥，相斥的电磁力使铝环上跳。
四、实验器材1. 电源插座2. 电源开关3. 铝环4. 铁棒5. 操作开关6. 有机玻璃骨架、0.7mm高强度漆色线五、实验步骤1. 将电源插座插入电源，打开电源开关。
2. 将铝环套入铁棒内，按动操作开关。
3. 观察铝环的运动情况，记录现象。
4. 保持操作开关接通状态不变，观察铝环的稳定高度。
5. 断开操作开关，观察铝环的运动情况。
6. 重复上述步骤，将带孔的铝环套入铁棒内，按动操作开关，观察现象。
7. 重复上述步骤，将开口铝环套入铁棒内，按动操作开关，观察现象。
1. 当开关接通时，闭合铝环高高跳起。
2. 当保持操作开关接通状态不变时，铝环保持一定高度，悬在铁棒中央。
3. 当断开操作开关时，铝环落下。
4. 当使用带孔铝环时，开关接通瞬间，铝环上跳，但高度没有不带孔的铝环高；保持操作开关接通状态不变，铝环则保持某一高度不变，悬在铁棒中央某一位置，但没有不带孔的铝环悬的高；当把操作开关断开后，铝环落下。
5. 当使用开口铝环时，开口铝环静止不动。
七、实验结果分析1. 实验结果符合楞次定律，即当磁通量发生变化时，闭合铝环中会产生感生电流，感生电流的方向和原线圈中的电流方向相反，导致铝环上跳。
2. 带孔铝环的实验结果表明，孔的存在使得铝环与铁棒之间的电磁力减小，导致上跳高度降低。
3. 开口铝环的实验结果表明，开口的存在使得铝环无法形成闭合回路，无法产生感生电流，因此静止不动。
八、实验总结通过闭合铝环的上跳实验，我们验证了楞次定律的正确性，加深了对电磁感应和电磁力相互作用的理解。
《微波技术与天线》实验指导书(DOC)
微波技术与天线实验指导书南京工业大学信息科学与工程学院通信工程系目录实验一微波测量系统的熟悉和调整 - 2 -实验二电压驻波比的测量 - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 - 17 -实验一微波测量系统的熟悉和调整一、实验目的1. 熟悉波导测量线的使用方法；2. 掌握校准晶体检波特性的方法；3. 观测矩形波导终端的三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE10波的电场分量沿轴向方向上的分布。
二、实验原理1. 传输线的三种状态对于波导系统，电场基本解为(1) 当终端接短路负载时，导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。
在x=a/2处其模值为：最大值和最小值为：(2) 终端接任意负载时，导行波在终端部分被反射――行驻波状态。
在x=a/2处由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。
其模值为：可得到最大值和最小值为：(3) 终端接匹配负载时，导行波仅有入射波而无反射波――行波状态。
其模值为由上述可知，在测量线的终端分别接上短路器、任意负载和匹配负载，移动探针位置，都可以观测到测量线中不同位置的电场强度（复振幅大小）对应的电流指示读数。
2. 由测量线的基本工作原理可知，指示器的读数1是探针所在处|E|对应的检波电流。
任一位置处|E|与I的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。
一般，这种关系可通过对二极管定标而确定。
所谓定标，就是找出电场的归一化值|E’|与I的对应关系。
我们知道，当测量线终端短路时：如果我们取任意一零点（波节点）作为坐标起始位置，且坐标用d表示，则：晶体二极管上的检波电压u正比于探针所在处|E’|。
所以上式可用u的归一化值u’来表示。
即：晶体二极管的检波电流I与检波电压u之间的关系为：式中c为比例常数，n为检波率。
式中c’为比例常数。
3. 当测量线的探针插入波导时，在波导中会引入不均匀性，从而影响系统的工作状态。
探针在开槽线中与电场耦合，其效果相当于在等效传输线上并联了一个探针支路。
电波与天线实验教案
电波与天线实验教案第一章：电波概述1.1 电波的定义与分类1.2 电波的传播特性1.3 电波的传播介质1.4 电波的极化与相位第二章：天线基本原理2.1 天线的定义与作用2.2 天线的分类与结构2.3 天线的参数与计算2.4 天线的辐射特性第三章：天线的设计与制作3.1 天线设计的基本原则3.2 常见天线的设计与制作方法3.3 天线的优化与调整3.4 天线的测试与评估第四章：电波与天线的应用4.1 无线电通信与广播4.2 移动通信与卫星通信4.3 雷达与遥感技术4.4 无线传感器网络第五章：电波与天线的测量与实验5.1 实验器材与设备5.2 实验原理与方法5.3 实验操作步骤5.4 实验数据的处理与分析第六章：电磁波的产生与发射6.1 振荡器的工作原理6.2 电磁波的产生6.3 发射天线的设计与匹配6.4 发射功率与辐射效率第七章：电磁波的接收与处理7.1 接收天线的作用与设计7.2 放大器与滤波器7.3 信号的采样与量化7.4 数字信号处理技术第八章：无线通信系统的组成与工作原理8.1 无线通信系统的基本组成8.2 调制与解调技术8.3 信道编码与错误控制8.4 频率分配与干扰抑制第九章：天线的测量与性能评估9.1 天线参数的测量方法9.2 天线性能的评估指标9.3 测量误差的分析与处理9.4 天线测试系统的设计与实现第十章：实验案例分析与实践10.1 实验案例的选择与分析10.2 实验操作的安全注意事项10.3 实验数据的采集与分析重点和难点解析一、电波的定义与分类：理解电波的基本概念，区分不同类型的电波，如射频波、微波、红外线等。
二、电波的传播特性：掌握电波在自由空间和介质中的传播规律，理解多径效应、折射、反射等现象。
三、天线的参数与计算：熟悉天线的主要参数，如阻抗、辐射电阻、方向性等，学会计算天线的基本参数。
四、天线的辐射特性：理解天线辐射的基本原理，掌握天线辐射图的绘制方法。
五、天线的设计与制作：掌握天线设计的基本原则，学会设计和制作常见类型的天线。
哈工大《电子系统》实验报告模板
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y《电子系统》实验报告院系：电信学院班级：设计者：学号：指导教师：孙思博实验一连续波雷达测速实验一、实验目的：1、掌握雷达测速原理。
2、了解连续波雷达测速实验仪器原理及其使用。
3、使用Matlab对实验数据进行分析，得到回波多普勒频率和目标速度。
二、实验原理：1、多普勒测速原理：由于运动目标相对辐射源的运动而引起发射信号的中心频率发生多普勒频移的现象称为多普勒效应。
目标运动方向的不同决定了多普勒频移的正负。
（如图1所示）图1.多普勒效应假设发射的是重复频率为错误！未找到引用源。
的脉冲串，雷达发射信号的波长为错误！未找到引用源。
时，设目标的速度为错误！未找到引用源。
，多普勒频率为错误！未找到引用源。
,以目标接近雷达为例，错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。
为接收脉冲串频率新频率错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。
为雷达发射信号的载频则：错误！未找到引用源。
，当|错误！未找到引用源。
|<<c时（1）2、多普勒信息的提取：在连续波工作状态时，利用相干检波器可以得到和错误！未找到引用源。
相关的一系列频谱分量，回波分量中的错误！未找到引用源。
、错误！未找到引用源。
、2错误！未找到引用源。
等高频分量被多普勒滤波器滤除，则最后获得就是多普勒分量，利用公式(1) 可以求得目标的速度。
本实验中发射波长为3cm,采样率是2048HZ。
三、实验仪器：实验装置如下：5402DSP测速传感器混频器连续波发射机传感器输出信号放大滤波AD 串行接口PC 机FFT图3-2 连续波雷达测速实验仪器原理框图图3. 测速雷达传感器三、 实验内容与步骤：1、 利用给定装置，使用一挡光板作为目标物体，移动该物体，则通过测速雷达传感器（如图3）能够获得回波数据，并被DSP 芯片采样，采样频率为2048HZ 。
2、 通过示波器观察波形，选择一高频干扰少的波形，利用软件获得其2048个数据，并存储在计算机中。
哈工大无线电定位原理与应用实验报告
无线电定位原理实验报告
课程名称： 无线电定位原理与应用
班级：
姓名：
学号：
同组人：
学号：
指导教师：
张云
实验时间：
实验成绩：
哈尔滨工业大学
1. 实验一 调频法测距实验
1.1 实验要求 （1）掌握雷达测距原理，了解雷达测距实验仪器原理及使用。 （2）采集静止目标的回波数据，对实验数据进行分析并计算目标的距离。
������ R = 2 ∗ ������ ∗ ∆F (其中 c—光速；������—线性调频波斜率，实验中的������=5 ∗ 1010Hz/s; ∆F—回波的固 定频差) 代入计算可得，带测距离: R=2.534m
2. 实验二 调频法测距实验
2.1 实验要求
（1）掌握雷达测速原理，了解连续波雷达测速实验仪器原理及使用。
3.3 实验内容 1、MATLAB 中导入线性调频脉冲信号，实际是长度为 400 的矩阵，realpart.txt
为信号实部，imagpart.txt 为信号虚部。 2、FFT 作出线性调频脉冲复信号的频谱 3、对信号频域取共轭，求出系统函数 ，IFFT 求出系统冲击响应 。 4、匹配滤波，复信号通过线性系统，即频域相乘，IFFT 求出匹配滤波后的信
LFM 信号的频谱近似为：
S ( )
A
2 exp{ j[ (0 )2 ]}
k
2k 4
0
0
2
others
近似程度取决于时宽带宽积 D， D 越大，近似程度越高，即频谱越接近于矩
形。
Real part of chirp signal
哈工大电信学院天线技术实验报告
实验报告课程名称：天线技术院系：电子于信息工程学院班级：姓名：学号：指导教师：授课教师：试验时间：2012年6月演示实验一超宽带天线的测试一、实验目的1、了解超宽带天线的概念及特点2、了解现代天线测试系统的组成3、了解现代天线测试仪器设备及其使用方法4、了解超宽带天线的测试方法二、实验原理超宽带天线是一种具有极宽阻抗带宽的天线，其比带宽一般可以达到2：1 以上，现代超宽带天线的阻抗带宽可以达到30：1 以上，可以覆盖多个波段，能够实现传统的多个天线的功能，所以受到了研究者的广泛关注。
超宽带天线不仅需要具有极宽的阻抗带宽，即它的阻抗要在极宽的频带内保持在一个范围内，还需要具有极宽的方向图带宽、增益带宽以及极化带宽。
现代的超宽带天线还需要具有稳定的相位中心，即可以不失真地辐射时域脉冲信号。
根据以上对超宽带天线的要求，可以结合所学习的天线原理进行如下天线测试的内容：（1）天线阻抗带宽的测试：测试天线的反射系数（S11），需要用到公式（1-1）：根据公式（1-1），只要测试出来的|Γ|值低于某个特定的值，就可以说明在此条件下天线的阻抗Z A 接近于所要求的阻抗Z0（匹配），在天线工程上，Z0 通常被规定为75Ω 或者50Ω，本实验中取Z0=50Ω。
天线工程中通常使用电压驻波比（VSWR）ρ 以及回波损耗（Return Loss，RL）来描述天线的阻抗特性，它们和|Γ|的关系可以用公式（1-2）和（1-3）描述：对于不同要求的天线，对阻抗匹配的要求也不一样，该要求列于表1-1 中。
（2）主极化方向图的测试方向图的测试需要测试天线在阻抗带宽内的各个频点的远场的方向图，一般最少要测试3 个频点，即下限频点f1、上限频点f2 和中心频点f0，对于更宽的频带，要根据具体情况多测试一些频点的方向图，以便全面了解天线的参数。
在工程上，一般不需要远场的三维方向图，而只需要测试两个主平面的方向图曲线，对于线极化天线来说，这两个主平面为E 面和H 面。
微波技术天线课程实验指导书
实验一 微波发送系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。
2、利用实验模组的实际测量了解射频前端发射器的特性。
二、原理分析微波电视传输系统是一套短距离、点对点的微波电视发送和接收系统，它将现场摄得的电视视频、音频信号以微波方式传送，再向电视中心站或有线电视站发送。
三、实验框图四、实验设备五、主要技术指标1. 一路电视图像信号和一路拌音信号。
系统可多路组合使用；2. 传输距离优于4km;（开阔无阻挡）图1-1微波电视传输系统方框图3. 工作频率S波段（2.1-2.7GHz），频率点可由用户选定；4. 发射机输出功率≥100mW;10 ;5. 频率稳定度：5×67. 视频输入/输出电平：1V(75Ω);8．视频调制方式：FM9. 音频输入/输出电平：2.2V(p-p) (600Ω不平衡)；10．音频调制方式：FM-FM11．频带宽度：27MHz12. 微分增益：≤±3%;13. 微分相位：≤±2°;14. 工作电源：发射机：+12V一体化电池可充电电池连续工作10小时以上；六、实验步骤和方法⑴如图所示，接好视频信号发生器和微波调制器的发射支路，如有可能测量微波发射频谱特性。
⑵将接收支路连接好，在图像监视器上应能看到较大的调频雪花噪声颗粒。
⑶对接受机进行调谐，选择频道，首先调出图像信号，然后对伴音信号进行调谐，是伴音信号清晰悦耳。
⑷如图所示，按微波数字信号传输系统方框图进行连接，发射端接上数字信号发生器，接受端接上示波器观察接收数字信号波形。
七、实验预习要求1、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的原理的理论知识。
2、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的设计原理。
八、实验报告要求1、画出实验系统的连接方框图并叙述实验原理。
2、调谐不同的频段，观察输出端实验现象。
3、写出实验的心得体会。
实验二 微波接收系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。
高频电子线路基础实验
哈尔滨工程大学电工电子教学基地
附录1 基础实验报告模板
哈尔滨工程大学高频电子线路课程组
附录2 课程设计报告模板
哈尔滨工程大学高频电子线路课程组
基础实验一
小信号谐振放大器的设计哈尔滨工程大学电工电子学基地一、实验目的
1、熟悉小信号谐振放大器的工作原理及工程估 算的方法。 2、掌握小信号谐振放大器主要性能指标（电压 增益、选择性、通频带）的调试方法。 3、研究电路参数对小信号谐振放大器技术指标 的影响。 4、了解函数/任意波形发生器、数字示波器、 数字合成扫频仪、高频Q表的基本原理，学习 它们的使用方法。
2f (1 ~ 2)MHz。 f 10MHz， A 20dB ， 1、实验电路技术指标要求： 2、在印制电路板上焊接电路，焊接完毕检查无误后方可 进行通电调试。 3、调整并测试三极管的静态工作点。 4、用逐点法测试并调整放大器的各项技术指：中心频率 、电压增益、通频带、矩形系数，使其符合技术指标要 求。 5、研究电路参数（静态工作点、回路阻尼电阻）对放大 器技术指标和的影响。 6、用数字频率特性扫频仪测量放大器的各项技术指标。 （选作）
实验步骤
7、自拟实验方案，研究静态工作点、回 路阻尼电阻对放大电路的影响。 8、用数字频率特性扫频仪测量放大器的 各项技术指标。（选作）
五、思考题
1、电路参数对放大器技术指标Au0和 2△f0.7的影响。 2、电路参数对放大器增益带宽积的影响。 3、调谐放大器电路中谐振电容和电感的 选取。 4、提出您宝贵的建议：实验内容、教学 方法等。
哈尔滨工程大学电工电子教学基地
二、实验原理及电路
（1）调制电路的工作原理 （2）解调电路的工作原理
哈工大电磁场实验报告
哈工大电磁场实验报告电磁波波动特性的实验研究1．实验目的无线电的使用频率在不断提高，微波（超高频），由于它的波长短、频率高、方向性强，所以广泛的应用在雷达、遥控、电视、射电天文学、接力通讯和卫星通讯等方面。
微波通常指分米波、毫米波的电磁波，它的频率极高，一般在300~300000兆赫，所以有关微波的产生、放大、发射、接收、测量、传输等和一般的无线电波不尽相同。
在微波技术中，需要微波电子管、晶体管、波导、同轴线和一些诸如衰减器，谐振腔等特殊元件。
从电磁波的本质来说，微波也具有波动的共同特点，如反射、折射、衍射、干涉、偏振等。
我们根据它们的这种共同的通性，以及微波波长接近光波波长的特点，模仿光学实验的方法，来做电磁波波动特性的实验。
我们的实验目的是，以微波作波源，用模拟光学实验的方法，来研究电磁波所具有的传递能量和波动的特性。
2．微波实验主要仪器简介1）三厘米固态信号源三厘米固态信号源结构简单、体积小、重量轻、输出功率大、性能稳定、携带使用方便。
主要技术指标：工作频率范围：9370±50MHz 在工作频率范围内，输出功率≥20mW工作模式：等幅波、方波输入电源：220V±10%2）微波分度计其总体结构如图1-1所示，可分为三个部分。
1、发射部分它是由固定臂及臂上的发射喇叭和可变衰减器组成，其微波信号是由三厘米固态信号发生器经同轴电缆馈电送至发射天线。
2、接收部分它由可绕中心轴转动的悬臂和臂上端的接收喇叭，检波器组成。
3、在两喇叭之间的中心轴自由转动的圆形小平台，平台被均分为360等分。
图1-1（一）电磁波的反射实验1、实验目的任何波动现象（无论是机械波、光波、无线电波），在波前进的过程中如遇到障碍物，波就要发生反射。
本实验就是要研究微波在金属平板上发生反射时所遵守的波的反射定律。
2、实验原理电磁波从某一入射角i射到两种不同介质的分界面上时，其反射波总是按照反射角等于入射角的规律反射回来。
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）。
微波与天线实验报告
微波与天线实验报告学生姓名：班级：专业：指导老师：2015.11实验一基本辐射单元方向图一、实验目的基本辐射单元，指的是基本电振子（电偶极子），基本磁振子（磁偶极子），基本缝隙，惠更斯面元等。
它们是构成实际天线的基本单元。
通过本次实验使学员们了解这些基本辐射单元在空间产生的辐射场。
二、实验指导实验界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来显示基本辐射单元在空间产生的辐射场的立体方向图、E面方向图和H面方向图。
界面下端有，则基本电振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本电振子所辐射的电磁场强度不仅与r有关，而且与观察方向θ有关。
在振子的轴线方向，场强为零；在垂直于振子轴的方向上，场强最大；在其它方向上，场强正比于sin。
，则基本磁振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本磁振子所辐射的电磁场的空间图形与基本电振子一样，这是因为基本电振子的辐射是振子上电流产生的辐射与基本磁振子的辐射是振子表面切向磁场产生的磁场是等效的。
，则基本缝隙的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本缝隙所辐射的电磁场与基本磁振子完全相同，基本缝隙与基本磁振子是等效的。
，则惠更斯面元的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见惠更斯面元所辐射的电磁场在空间是一个对称于面元法线的心脏形方向图。
点击按钮三、实验结果1.基本电振子2.基本磁振子3.基本缝隙4.惠更斯面源实验二对称振子方向图一、实验目的通过实验了解对称振子的远区空间辐射场的具体情况。
了解对称振子的方向性函数与振子的臂长l有关，是振子臂电气长度的函数。
振子臂长较短时，波瓣较宽，方向性较差；随着臂长增加，方向性逐渐改善；但是臂长超过半个波长时,会出现一些边波瓣，甚至会使主波瓣发生分裂。
使学员明白对称振子的臂长在四分之一波长附近时，没有边波瓣，主波瓣随臂长的变化也不显著，半波对称振子在天线中得到普遍应用。
二、实验指导界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来同时显示对称振子的立体图、E面方向图、H面方向图。
哈工程物理演示实验报告
哈工程物理演示实验报告实验目的，通过物理实验，展示哈工程物理课程中的相关知识和实验技能，加深学生对物理学原理的理解，培养学生的实验操作能力和科学研究精神。
实验仪器和材料，小球、斜面、计时器、直尺、磁铁、铁砂、电磁铁、电源等。
实验一，斜面上的运动。
首先，我们用直尺测出斜面的高度和长度，确定斜面的倾角。
然后，在斜面上放置一个小球，用计时器记录小球从斜面顶端滚到底端所用的时间。
通过实验数据的记录和分析，我们可以得出小球在斜面上的运动规律，验证动能和势能的转化关系。
实验二，磁场对铁砂的影响。
在实验台上放置一个磁铁，然后在磁铁周围撒上一层铁砂。
当我们移动磁铁时，观察铁砂的变化。
通过这个实验，我们可以直观地感受到磁场对铁砂的影响，了解磁力线的分布规律，以及磁场对物质的作用。
实验三，电磁铁的原理和应用。
我们利用电源和导线制作一个简单的电磁铁，然后在电磁铁的两端放置铁砂。
当通电时，观察铁砂的变化。
通过这个实验，我们可以了解电流通过导线时产生的磁场，以及电磁铁的原理和应用。
实验四，声音的传播。
我们利用音叉和共振管进行实验，观察声音在不同介质中的传播情况。
通过这个实验，我们可以了解声音的传播规律，以及共振现象对声音传播的影响。
实验五，光的折射和反射。
我们利用凸透镜和凹透镜进行实验，观察光线在不同介质中的折射和反射现象。
通过这个实验，我们可以了解光的折射定律和反射定律，以及光的成像规律。
实验六，热的传导和膨胀。
我们利用导热棒和热传导实验装置进行实验，观察热的传导和物质的膨胀现象。
通过这个实验，我们可以了解热的传导规律和物质的热膨胀规律。
实验七，电路的搭建和分析。
我们利用电源、导线、电阻、电容等元件进行电路实验，观察电流、电压和电阻的变化。
通过这个实验，我们可以了解电路的搭建方法和基本原理，加深对电路的理解。
结论，通过以上实验，我们深入了解了物理学中的各种现象和规律，提高了实验操作能力和科学研究精神。
希望通过这些实验，能够激发学生对物理学的兴趣，培养他们的科学探究精神，为未来的科学研究打下坚实的基础。
哈工大2016高级电子技术综合实验
高级电子技术综合实验电子仪器仪表的使用姓名：学号：学院：专业：日期：2016年6月实验一Agilent DSO-X 2002A示波器基本应用1.必备知识Agilent InfiniiVision 2000X系列拥有入门级的价位和卓越的性能，以及同类产品不能提供的可选功能。
安捷伦的突破性技术可在同等预算条件下提供性能更优异的示波器。
它具有同档产品中的最大显示屏、最深存储器和最快波形更新速率，可以观察更长时间的信号，并观察更多信号的细节。
它将示波器和WaveGen内置函数发生器的功能集于一身，能够执行更多测量。
1）最大显示屏为获得最佳信号可视性，Agilent 2000 X系列示波器配备了业内同档次中最大的显示屏。
8.5 英寸WVGA 显示屏与同档的其他示波器相比，显示面积至少大两倍，分辨率至少高五倍。
2）最快更新速率InfiniiVision 2000X系列采用安捷伦的MegaZoom IV定制ASIC技术，具有高达每秒50,000 个波形的更新速率。
利用这个速度，能观察到某段时间内的更多信号细节和偶发异常。
3）更深的存储器，更长的捕获时间Agilent 2000X系列具有高达100 kpts的存储器，比同档的其他示波器至少高40 倍，能够捕获长时间的信号，同时在调整水平设置时，可以在较大的时间/格时仍维持高采样率，并且可以对感兴趣的区域进行迅速缩放。
深存储器使示波器可在更长时间内保持高采样率。
4）业内独有的WaveGen内置函数发生器2000X系列是业界首款集成了20MHz函数发生器的波器，特别适合非常注重工作台空间和预算的教学实室或设计实验室使用。
集成的函数发生器能为被测件出正弦波、方波、斜波、脉冲、直流和噪声波形等激励。
示波器探头用来连接测试设备与示波器的输入接口。
为了保证在测试过程中，示波器及其探头不能改变测试信号的特征，需要高阻抗连接将示波器与测试电路分隔开。
示波器探头在测试点提供相对较高的输入阻抗。
天线原理实验报告
Harbin Institute of Technology天线原理实验报告课程名称：天线原理院系：电信学院班级：姓名：学号：同组人：指导教师：刘北佳实验时间：2015/5/13实验成绩：哈尔滨工业大学一、实验目的1.掌握喇叭天线的结构、分类和特性参数。
2.掌握天线方向图的意义和测量方法。
3.对比分析几种天线的辐射特性和性能。
二、实验原理1.天线电参数天线电参数主要包括：方向图、方向性系数、有效长度、增益、效率、输入阻抗、极化、频带宽度。
1）方向图：天线的辐射电磁场在固定距离上随空间角坐标分布的图形，称为辐射方向图或辐射波瓣图。
2）方向性系数：在相同辐射功率，相同距离情况下，天线在某方向上的辐射功率密度与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度之比。
3）有效长度：在保持天线最大辐射场强不变的情况下，假设天线上的电流为均匀分布时的等效长度。
4）增益：在相同输入功率，相同距离情况下，天线在某方向上的辐射功率密度与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度之比。
5）效率：天线将导波能量转换成电波能量的有效程度。
6）输入阻抗：天线输入端呈现的阻抗值。
7）极化：天线在给定空间方向上远区无线电波的极化，即时变电场矢量端点运动轨迹的形状、取向和旋转方向。
8）频带宽度：天线电参数保持在要求范围内的工作频率范围。
2.喇叭天线喇叭天线由逐渐张开的波导构成。
按口径形状可分为矩形喇叭天线与圆形喇叭天线等。
波导终端开口原则上可构成波导辐射器，由于口径尺寸小，产生的波束过宽；另外，波导终端尺寸的突变除产生高次模外，反射较大，与波导匹配不良。
为改善这种情况，可使波导尺寸加大，以便减少反射，又可在较大口径上使波束变窄。
3.方向图测量（测试环境、最小测试距离、极化）测试环境：最理想的场地是自由空间，可以通过微波暗室来模拟，本次实验在实验室进行测量，测量过程中存在一定干扰；最小测试距离：实际测量中，发射天线到接收天线距离有限，为保证测量精度需规定被测天线入射波的幅度、相位条件来确定最小测试距离；极化：天线在给定空间方向上远区无线电波的极化，通常指天线在其最大辐射方向上的极化。
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天线原理演示实验指导书王楠楠，林澍编哈尔滨工业大学微波工程系2013年5月目录实验一半波振子天线的制作与测试 (1)一、实验目的 (1)二、实验原理 (1)三、实验仪器 (2)四、实验步骤 (2)1、半波振子天线的制作 (2)2、天线阻抗带宽测试 (3)3、实验数据和实验报告 (4)五、思考题 (4)实验二超宽带天线测试（演示实验） (4)一、实验目的 (4)二、实验原理 (5)三、实验内容 (6)1、实验仪器与实验环境 (6)2、实验装置图 (9)3、实验步骤 (9)4、记录表格 (11)四、实验报告内容 (13)五、思考题 (13)实验三圆极化天线的测试（演示实验） (14)一、实验目的 (14)二、实验原理 (14)三、实验内容 (15)1、实验仪器与实验环境 (15)2、实验装置图 (15)3、实验步骤 (15)4、记录表格 (16)四、实验报告内容 (17)五、思考题 (17)实验一 半波振子天线的制作与测试一、实验目的1、掌握50欧姆同轴电缆与SMA 连接器的连接方法。
2、掌握半波振子天线的制作方法。
3、掌握使用“天馈线测试仪”测试天线VSWR 和回波损耗的方法。
4、掌握采用“天馈线测试仪” 测试电缆损耗的方法。
二、实验原理（1）天线阻抗带宽的测试测试天线的反射系数（S 11），需要用到公式（1-1）： )exp(||0011θj Z Z Z Z S A A Γ=+-= （1-1）根据公式（1-1），只要测试出来的|Γ|值低于某个特定的值，就可以说明在此条件下天线的阻抗Z A 接近于所要求的阻抗Z 0（匹配），在天线工程上，Z 0通常被规定为75Ω或者50Ω，本实验中取Z 0=50Ω。
天线工程中通常使用电压驻波比（VSWR ）ρ以及回波损耗（Return Loss ，RL ）来描述天线的阻抗特性，它们和|Γ|的关系可以用公式（1-2）和（1-3）描述： ||1||1Γ-Γ+=ρ （1-2）|)lg(|20Γ-=RL [dB]（1-3） 对于不同要求的天线，对阻抗匹配的要求也不一样，该要求列于表1-1中。
表1-1 工程上对天线的不同要求（供参考）（2）同轴电缆的特性阻抗本实验采用50欧姆同轴电缆，其外皮和内芯为金属，中间填充聚四氟乙烯介质（相对介电常数 2.2r ε=）。
其特性阻抗计算公式如下：0b Z a ⎛⎫= ⎪⎝⎭ （1-4）式中 a ——内芯直径；b ——外皮内直径。
三、实验仪器（1）Anritsu S331D天馈线测试仪图1-1 Anritsu S331D天馈线测试仪表1-2 Anritsu S331D天馈线测试仪主要性能指标支撑和固定天线）和酒精棉等。
（3）工具，主要包括：裁纸刀、尖嘴钳子、斜口钳子、砂纸、挫、尺和电烙铁等。
四、实验步骤1、半波振子天线的制作制作天线时要主要安全，使用电烙铁和裁纸刀时应倍加注意。
（1）截取一段长度为10cm的50欧姆同轴电缆。
（2）用裁纸刀将电缆两端蓝色的电缆护套各剥去3cm。
（3）将SMA同轴连接器与电缆相连接，具体操作步骤如下：●用裁纸刀将电缆一端的外皮和聚四氟乙烯介质切掉1cm，保留电缆内芯。
注意：在环切外皮和介质时，尽量不要切到内芯；在切断外皮和介质后，可以用尖嘴钳夹住待去掉的部分左右晃动并拔下。
●用斜口钳子剪断电缆内芯的一部分，留下约3mm~4mm的长度。
●用砂纸打磨电缆内芯和金属外皮，并用酒精棉擦拭干净。
●将电缆内芯插入针内，并用焊锡焊接牢固。
●将SMA连接器的J头（内螺纹）与K头（外螺纹）相连（目的是防止焊接时由于过热，连接器内的聚四氟乙烯膨胀变形，高出金属部分），将针和电缆插入SMA连接器的另一端，用力推紧，然后用电烙铁将SMA连接器与电缆外皮焊接。
注意：焊锡要充分熔化，直至流入SMA连接器与电缆的缝隙内（即在SMA连接器的孔内看到焊锡，若很难熔化，是由于铜散热过快，可采用两个电烙铁同时加热）。
●剪适当长度的热塑管，套在同轴电缆上，覆盖住露出外皮的同轴电缆，使用电烙铁或热风枪对热塑管加热，使其收缩。
（4）制作半波振子天线●计算谐振频率f=2.4GHz的半波振子的每个臂长l/2，用斜口钳子截取两端铜丝，长度均为l/2。
注意：组1采用直径为0.5mm的铜丝，组2采用直径为2.5mm的铜丝。
●将制作好的同轴电缆的一侧（另一侧为SMA连接器）去掉2cm蓝色护套，再去掉1cm金属外皮，最后去掉8mm聚四氟乙烯介质。
●截取长10cm×宽4cm的泡沫，用锥子在其中心打个孔，并在其表面制作出一条沟（长度略长于半波振子，宽度和深度约为半波振子直径）。
●将制作好的同轴电缆从泡沫的中心孔插入，截取一小段细铜丝，在同轴电缆的金属外皮上缠绕2-3圈，留出约0.5cm-1cm的长度，用于与半波振子的一个臂进行焊接。
同时，将同轴电缆的内芯与半波振子的另一个臂进行焊接。
●将制作好的半波振子固定在泡沫上（预先制作好的沟内），用透明胶带固定好。
半波振子制作完成。
2、天线阻抗带宽测试（1）开机与校准●点击on/off按键，来启动Anritsu S331D天馈线测试仪。
●点击数字1，以打开背景灯。
●点击MODE，利用上下键选择回波损耗。
●点击FREQ，再点击F1，输入1800，点击ENTER；点击F2，输入2600，点击ENTER。
●点击START CAL，屏幕出现“连接开路器到信号输出端口”，从屏幕右侧的袋子里取出校准器件，将OPEN端连接至天馈线测试仪的电缆（注意，先将电缆上的N转SMA连接头拧下），连接后点击ENTER。
当屏幕上出现“连接短路器到信号输出端口”时，将SHORT端连接至天馈线测试仪的电缆，连接后点击ENTER。
当屏幕上出现“连接负载到信号输出端口”时，将校准件负载端（除了open和short外的第三个端口）连接至天馈线测试仪的电缆，连接后点击ENTER。
至此校准完毕。
●将校准件拧下，放回原处，将N转SMA连接头与天馈线测试仪电缆连接好，准备测试。
（2）天线回波损耗和VSWR测试●将所制作的天线连接至天馈线测试仪电缆的SMA端口。
观察天线的回波损耗随频率的变化。
此时，横轴共10格，包含了1800MHz~2600MHz的频率范围，每格80MHz。
点击MARK，再点击M1，点击编辑，输入频率（如2000），按ENTER键。
再添加3个MARK，找到回波损耗小于10dB的频点。
●点击MODE，利用上下键选择VSWR，点击ENTER。
观察VSWR<2的频带范围。
●保存天线回波损耗和VSWR测试结果，撰写实验报告。
3、实验数据和实验报告1、观察所制作的半波振子天线，测量天线的总长度和直径，填入表I-1。
2、观察待测天线的回波损耗，将回波损耗小于10dB的低频点、高频点和中心频点填入表I-1，并计算中心波长，填入表I-1。
3、观察待测天线的VSWR，将VSWR小于2的低频点、高频点填入表I-1。
4、计算半波振子天线长度直径比和长度波长比，填入表I-1。
5、写出天线的工作频率范围、绝对带宽、相对带宽、比带宽，填入表I-2。
请回答：该带宽属于那一种带宽______________（阻抗带宽、方向图带宽、增益带宽、极化带宽）。
表I-1 天线参数表I-2 天线带宽计算五、思考题1、根据天线的测试结果，解释“末端效应”。
实验二超宽带天线测试（演示实验）一、实验目的1、了解超宽带天线的概念及特点2、了解现代天线测试系统的组成3、了解现代天线测试仪器设备及其使用方法4、了解超宽带天线主要参数的测试方法二、实验原理超宽带天线是一种具有极宽阻抗带宽的天线，其比带宽一般可以达到2：1以上，现代超宽带天线的阻抗带宽可以达到30：1以上，可以覆盖多个波段，能够实现传统的多个天线的功能，所以受到了研究者的广泛关注。
超宽带天线不仅需要具有极宽的阻抗带宽，即它的阻抗要在极宽的频带内保持在一个范围内，还需要具有极宽的方向图带宽、增益带宽以及极化带宽。
现代的超宽带天线还需要具有稳定的相位中心，即可以不失真地辐射时域脉冲信号。
根据以上对超宽带天线的要求，可以结合所学习的天线原理进行如下天线测试的内容：（1）天线阻抗带宽的测试参见实验一中二（1）内容。
（2）主极化方向图的测试方向图的测试需要测试天线在阻抗带宽内的各个频点的远场的方向图，一般最少要测试3个频点，即下限频点f 1、上限频点f 2和中心频点f 0，对于更宽的频带，要根据具体情况多测试一些频点的方向图，以便全面了解天线的参数。
在工程上，一般不需要远场的三维方向图，而只需要测试两个主平面的方向图曲线，对于线极化天线来说，这两个主平面为E 面和H 面。
因此，在天线测试前，还需要判断天线的极化方式。
在满足天线测试的极化匹配和阻抗匹配的条件下，所测试的方向图为单一频点的功率方向图，所依据的原理为公式（2-1）： )(42θπλGP S A S P i e i r == （2-1）在不同角度θ的时候，接收天线接收的功率与自身的功率方向性函数P (θ)有关，因此将待测天线作为接收天线放置在一个可以接收到单一方向传播的均匀平面波的区域，并且绕自身轴线转动一周，这样不同角度θ处就可以接收到不同大小的功率，据此天线的功率方向图就可以绘制出来。
以上的测试方法涉及到了以下的条件：①天线可以接收到单一方向传播的均匀平面波的区域，这需要一个无外界干扰的模拟自由空间的环境，还需要一个均匀平面波的发射源；②天线可以绕着自身轴线转动，这需要一个转台；③天线的接收功率可以测试，这需要一个功率计。
上述三条的解决方法是：①无外界干扰的模拟自由空间的环境：在微波暗室内测试，微波暗室的工作频带需要符合天线测试所需要的频率范围，微波暗室的大小需要满足天线工作的远场条件，这个远场条件需要用公式（2-2）进行判定。
λ2min )(2r t D D d += （2-2）式中：d min 是最小测试距离，λ是工作波长，D t 是发射天线的口径最大尺寸，D r 是待测天线（接收天线）的口径最大尺寸。
②将天线安装在一个可以进行360°转动的转台上，转台的转动参数要满足所需要的测试精度。
③发射源和接收装置可以共用一个网络分析仪，因为发射天线（输入端可视为端口1）和接收天线（输入端可视为端口2）合起来组成了一个二端口网络，对于这个二端口网络来说，|S21|即为1端口发射时，2端口接收所得到传输系数，天线的不同的方向所得到的|S21|也是不同的。
因此，根据所得到的|S21|也可以得到天线的功率方向图。
所测试的方向图曲线均需要进行归一化处理。
(3)增益的测试本实验的增益测试使用的是比较法。
将接收天线的最大辐射方向和发射天线对准，保证极化匹配和阻抗匹配时，测试此时的|S21|，记录为|S21|X，然后用标准增益天线（通常为喇叭天线）重复上述测试，记录的值为|S21|S，然后按照公式（2-3）（或者公式2-4）进行增益计算。