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、喇叭天线方向图得测量

一、 实验目得:

1、 了解喇叭天线得方向图特性;

2、 掌握天线方向图得测量方法。

,H 面与E 面方向图得计算公式为

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)]

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) u 1h /(λR H )1/2]+(λR H )1/2

[(1/a h )+(2sin θ/λ)]}

u 2h /(λR H )1/2]-(λR H )1/2[(1/a h )+(2sin θ/λ)]}

u 3=(1/2)1/2{[a h /(λR H )1/2]+(λR H )1/2[(1/a h )-(2sin θ/λ)]}

u 4=(1/2)1/2{[a h /(λR H )1/2]-(λR H )1/2[(1/a h )-(2sin θ/λ)]}

w 1=[b h /(2λg R E )1/2]+{[(2λg R E )1/2/λ]sin θ} w 2=[b h /(2λg R E )1/2]-{[(2λg R E )1/2

/λ]sin θ}

w 1=[b h /(2λg R E )1/2]+{[(2λg R E )1/2/λ]sin θ}

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:

测量方向图所需得基本设备可分为发射系统与接收系统两大部分。发射系统由信号源、传输系统与发射天线组成,接收系统一般由接收天线、检波装置与指示器组成。本实验将被测天线作为接收天线。实验所用设备方框图如下

1、选择测试距离。

2、测量角锥喇叭天线得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得方向。选择适当得角度间隔测量方向图(在方向图变化快得部分测试得点应密集一些,在方向图变化缓慢得部分测试得点可稀疏一些)。

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得

输出功率,使得检波电流得最大值不超过10微安,这样就可以认为检波器就是平方律检波。

2、由于测量天线方向图得仪器设备仅有一套,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得输出功率。

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、设计出记录数据得表格;

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得要求。

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得因素。

实验二、喇叭天线增益得测量

一、实验目得:

1、掌握用相同天线法测量天线增益得原理;

2、学会用相同天线法测量喇叭天线增益得方法。

二、测量原理:

根据收发天线在自由空间得最大功率传输公式(假定极化

匹配,无失配损耗)

P r =P 0G t G r [λ/(4πR)]2

式中: P r —为接收天线得接收功率;

P 0—为发射天线得输入功率;

G t 、G r —分别为发射、接收天线得增益系数;

λ—天线得工作波长;

R —收、发天线之间得距离(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 /P 0)1/2 由上式可见,测得了λ、R 与功率比P r /P 0,就不难由上式

求出待测天线得增益。

实用中,一般用分贝数表示天线得增益。故用分贝数表示

待测天线得增益为:

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:

(1)

(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得右端测出并记

录P0(注意:此时必须把功率计得量程置于最大量程档,

以防功率过大而烧坏功率计),测出收、发天线得距离

R。将所测结果代入公式计算即可得待测天线得增益。

要求至少测三次(在保证满足最小测试距离得条件下,

改变收、发天线得距离),分别计算出待测天线得增益,

取其算术平均值作为最终测试结果。

注意:在进行测量时,应尽量使收、发天线与传输系统匹配;

除了保证收、发天线得距离满足最小测试距离外,还必

须保证收、发天线得最大辐射方向对准。

四、预习要求:

1、熟悉测量原理与测量步骤;

2、了解存在电失配以及在有限距离测量时, 存在那些误差;

3、复习对最小测试距离得要求,并计算出最小测试距离;(喇

叭天线得口面尺寸及工作频率分别为:a h=140mm,b h=104mm, f=9、0GHz)

4、设计出记录数据得表格,写出预习报告。

五、实验报告要求:

1、写出实验名称、作者、同作者、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),

给出实验结果;

2、分析可能引起测量误差得因素。

实验三、带通滤波器得性能测试

一、实验目得

1.熟悉AV3616XA标量网络分析仪得使用;

2.掌握测试滤波器性能得方法;

3.了解微波器件驻波比得测试方法。

二、实验原理

P i与负