最新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

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 H

θ/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]1/2

cos 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。发射系统由信号源、传输系统和发射天线组成，接收系统

一般由接收天线、检波装置和指示器组成。本实验将被测天线

被测天线安装在方位角可旋转的支架上。

四、实验内容和步骤：

1、选择测试距离。

2、测量角锥喇叭天线的H面方向图（由于条件所限，暂不测

E面方向图）。测量时找准最大辐射方向，否则测试结果误差很大。

可以近似这样来找最大辐射方向，先粗略找出最大辐射方向，根据方向图对称性，左右旋转到读数相等处，此二方向之角平分线方向即为最大辐射方向，至少应检验两次。以此最大辐射方向作为θ=00的方向。选择适当的角度间隔测量方向图（在方向图变化快的部分测试的点应密集一些，在方向图变化缓慢的部分测试的点可稀疏一些）。

五、实验注意事项：

1、由于条件所限，不能测晶体定标曲线，故应适当选择信号

源的输出功率，使得检波电流的最大值不超过10微安，这样就可以认为检波器是平方律检波。

2、由于测量天线方向图的仪器设备仅有一套，要求在实验过

程中一定要注意正确使用仪器，避免损坏仪器；

3、在测试过程中不要改变信号源的输出功率。

六、预习要求：

1、计算测试距离；（喇叭口面尺寸为：a h=140mm,b h=104mm,工

作频率f=9.0GHz）

2、复习角锥喇叭天线方向图变化规律；

3、设计出记录数据的表格；

4、写出预习报告;

5、复习测试天线辐射特性时对最小测试距离的要求。

七、实验报告要求：

1、写出实验名称、作者、合作者、实验原理,画出实验装置

方框图,注明测试条件(包括测试距离、天线架设高度等);

2、根据测试结果在坐标纸上画出方向图；

3、根据所测方向图求出半功率波瓣宽度；

4、分析可能引起测量误差的因素。

实验二、喇叭天线增益的测量

一、实验目的：

1、掌握用相同天线法测量天线增益的原理；

2、学会用相同天线法测量喇叭天线增益的方法。

二、测量原理：

根据收发天线在自由空间的最大功率传输公式（假定极

化匹配，无失配损耗）

P r=P0G t G r[λ/(4πR)]2

式中: P r—为接收天线的接收功率;

P0—为发射天线的输入功率;

G t、G r—分别为发射、接收天线的增益系数;

λ—天线的工作波长;

R—收、发天线之间的距离(R必须满足远区最小测试

距离)。

假定两天线完全相同，即G t=G r=G X—两相同天线法，则

G X=[(4πR)/λ]（P r/P0）1/2

由上式可见，测得了λ、R和功率比P r/P0，就不难由上

式

求出待测天线的增益。

实用中,一般用分贝数表示天线的增益。故用分贝数表示待测天线的增益为:

G X (dB)=0.5{20*lg[(4πR)/λ]+10*lg(P r )-10*lg(P 0)}

三、测量方框图及测试步骤:

测量方框图如下:

测量步骤:

(1)、根据喇叭口面尺寸,工作频率确定最小测试距离; (2)、按测量方框图接好线路; (3)、使收发天线最大辐射方向对准;

(4)、先将功率计接于接收天线处测出并记录P r ，然后把发

射喇叭天线取下，将功率计接于隔离器的右端测出并记录P 0（注意：此时必须把功率计的量程置于最大量程档，以防功率过大而烧坏功率计），测出收、发天线的距离R 。将所测结果代入公式计算即可得待测天线的增益。要求至少测三次（在保证满足最小测试距离的条件下,改变收、发天线的距离），分别计算出