文档介绍：北京邮电大学
电磁场与电磁波测量实验
实验报告
实验内容：微波天线方向图测试实验
学院：
电子工程学院
班级：
2010211203 班
学号：
10210863
姓名：张俊鹏
2013年 5月23日
、实验口面上电磁场振幅分布和相位分布决定的。
当口面分布均匀且同相时，n e=l,可获得最大增益，由（7）式可
见：
Se = S・n e
Se 称为天线口径有效面积。
对于无方向天线(理想点源)来说，G=D=1,它的有效面积为:
Se = 一 = S (9)
4n 0
增益系数一般用分贝表示：
GdB = 101gG (dB) (10)
天线阻抗
天线阻抗是指天线输入端口向天线辐射口方向看过去的输入阻 抗，它取决于天线结构和工作频率。只有天线的输入阻抗与馈线阻抗 良好匹配时，天线的转换效率才最高(参见4 式)，否则将在天线输 入端口上产生反射，在馈线上形成驻波，从而增加了传输损耗。大多 数天线输入阻抗的匹配是在工程设计中采用近似计算，然后通过实验 测量，修正来确定的。
天线极化
天线极化是指天线最大辐射方向上的电场强度(E)矢量的取向。
由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为 天线辐射电磁波的极化方向。线极化是一种比较常用的极化方式，线 极化又可分为“垂直极化和水平极化”，前者电场矢量与地面垂直， 后者则与地面平行。
频带宽度
天线所有的电参数都与工作频率有关，任何天线的工作频率都有 一定服务。当工作频率偏离中心工作偏离f0时，天线的电参数将变差。 天线的频带宽度是指天线可以正常工作的频率范围，在这范围内天线 的方向性图、增益、阻抗等技术参数都在指标允许的范围内变化。
三、实验仪器
矢量网络分析仪
网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。标量网络 分析仪只能测量网络的幅频特性，而矢量网络分析仪可同时测量被测 网络的幅度信息和相位信息。通过测量被测网络（被测件）对频率扫 描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性 因此，矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪，是微波电路设 计和测试工程师必不可少的测量仪器。主要用于测量放大器、天线、 微波元器件（电缆、滤波器、分路器、开关、接插件）参数的测试验证。
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图 3 网络分析仪的 4 个主要部分
虽然不同的网络分析仪在设计细节方面有所差别，但所有的网络 分析仪都包含4个基本部分，如上图3所示。
•提供入射信号的信号源。
•信号分离器分离入射、反射和传输信号。
•接收机把高频信号转换为较低频率（中频）的信号。
•处理和显示系统对较低频率的信号进行处理，并显示经检测和 导出的信息。
（1） 信号源
为激励被测器件，信号源必须在整个感兴趣的频率范围内提供入 射波。被测器件通过传输和反射对激励波做出响应。被测器件的频率 响应通过信号源扫频确定。测量结果受到多种信号源参数的影响，包 括频率范围、功率范围、频率稳定度和信号纯度等。在矢量网络分析 仪中广泛采用合成扫频信号源。
（2） 信号分离
网络分析仪的下一项任务是分离入射、反射和传输信号，从而测 量它们各自的幅度和相位。矢量网络分析仪均采用定向耦合器方法分 离信号。用做信号分离功能的硬件通常称为“测试装置”。测试装置 可能是单独的盒子，或者集成在网络分析仪内部。
（3） 接收机
网络分析仪的接收机把RF或微波能量转换为较低的IF信号，从而 简化了精确的检测任务。标量网络分析仪采用宽带的晶体检波技术， 矢量网络分析仪采用窄带的锁相接收机技术。采用调谐接收机能提供 最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。窄带中频滤波 器产生相当低的本底噪声，结果显著地改善了灵敏度。矢量网络分析 仪的接收机的最小等效带宽达
10Hz。
（4） 处理和显示系统
一旦检测到RF或微波能量，矢量网络分析仪必须处理和显示各种 测量。矢量网络分析仪是一种多通道仪器，至少有一个通道作为基准 通道，一个通道作为测试通道。矢量网络分析仪的显示功能强大灵活， 如多种标记功能、极限线功能，为测试带来很大便利。
角锥喇叭天线
本实验测量系统采用的是天线是一对角锥喇叭天线。这是一种广 泛使用的微波天线，它具有结构简单，馈电方便，频带较宽，增益高 等整体优点，不仅在微波通信工程中大量用作反射面通信的馈源，且 还用来作文对其它通信进行校正和测量的通用标准通信。
喇叭天线是由逐渐张开的波导构成。如图 4 所示。逐渐张开的过 渡段既可以保证波导与空间的