文档介绍：天线的方向图测量(设计性)试验
理学院材料物理专业
近代物理实验(设计性)试验报告
2012年6月23号
中国石油大学近代物理实验报告
班级: 材料物理10-2 姓名: 同组者:
设计性实验不同材质天线的方向图测量(measurement of antenna parameters)
【中国石油大学(华东)理学院材料物理专业10-2 】
摘要:
天线的作用首先在于辐射和接收无线电波,但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。任何高频电路,只要不被完全屏蔽,都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波,或从周围空间或多或少地接收电磁波。但是任意一个高频电路并不一定能用作天线,因为它的辐射或接收效率可能很低。
天线辐射的是无线电波,接收的也是无线电波,然而发射机通过馈线送入天线的并不是无线电波,接收天线也不能把无线电波直接经馈线送入接收机,其中必须进行能量的转换。
研究天线问题,实质上是研究天线所产生的空间电磁场分布,以及由空间电磁场分布所决定的天线特性。我们知道电磁场满足麦克斯韦(Maxwell)方程组。因此,求解天线问题实质上是求解满足一定边界条件
的电磁场方程,它的理论基础是电磁场理论。
研究天线主要是得到天线的相关特性,天线特性一般由电路特性和辐射特性两个方面表征。电路特性包括天线的输入阻抗、效率、频率宽度和匹配程度等;辐射特性包括方向图、增益、极化、相位等,为了达到最佳的通信效果,要求天线必须具备一定的方向性,较高的转换效率,以及满足系统工作的频带宽度。
根据无线电技术设备的任务不同,常常要求天线不是向所有方向均匀地辐射(或对所有方向具有同等的接受能力),而是只向某个特定的区域辐射(或只接受来自特定区域的无线电波),在其它方向不辐射或辐射很弱(接受能力很弱或不能接收),也就是说,要求天线具有方向性。
天线所辐射的无线电波能量在空间方向上的分布,通常是不均匀的,这就是天线的方向性。即使最简单的天线也有方向性,完全没有方向性的天线实际上不存在。
通过天线方向图可以方便的得到表征天线性能的电参数。用来描述天线方向图的参数通常有主方向角、主瓣宽度、半功率角、副瓣宽度、副瓣电平等。
关键词:天线、无线电波、能量转换、电磁场、辐射或接收
引言:
通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备,都是通过无线电波来传播信息,都需要有无
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线电波的辐射和接收。在无线电技术设备中,用来辐射和接收无线电
波的装置称为天线。天线和发射机、接收机一样,是无线电技术设备的一个重要组成部分。图1是测量通过天线相位中心各平面内的方向图的方案
之一。图中天线1为被测天线,与信号发生器相连用作发射,
它装在旋转平台上能作360°转动;天线2为辅助天线,它
与电场强度计相连以便测得离被测天线一定距离处的场强。
两天线的极化特性要求相同,为了近似满足远场条件,两天线间的距离应满足,式中&λ为测试工作波长;r和D
的意义见图1。当转动被测天线1时,可在天线2处测得以
转动角θ表示的函数的电场强度E(θ),于是就可画出转动
平面内的天线 1的方向图。若被测天线为半波天线,它的
子午面内的方向图如图2a,当把天线转动90°使之垂直于
转动平面时,可测得赤道面内的方向图(图2b)。若把天线任
意倾斜安装,则可测得任意面内的方向图。此外,也可固
定被测天线1,而把辅助天线2沿以被测天线为中心,距离
为半径的圆周运动,同样可以测得天线的方向图。若把收
发条件互换,即把被测天线用作接收,辅助天线用作发射,最终测得的天线方向图并无变化,这是符合天线互易定理的。 r
【实验目的】
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。
4、通过对不同材质的天线的方向图的研究,探究其中的联系与规律。
【实验原理】
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天线的作用首先在于辐射和接收无线电波,但是能辐
射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。任何高
频电路,只要不被完全屏蔽,都可以向周围空间或多或少
地辐射电磁波,或从周围空间或多或少地接收电磁波。但
是任意一个高频电路并不一定能用作天线,因为它的辐射
或接收效率可能很低。要能够有效地辐射或者接收电磁波,
天线在结构和形式上必须满足一定的要求。图B1-1给出由
高频开路平行双导线传输线演变为天线的过程。开始时,
平行双导线传输线之间的电场呈现驻波分布,如图B3-1a。
在两根互相平行的导线上,电流方向相反,线间距离又远
远小于波长,它们所激发的电磁场在两线外部的大部分空
间