学院 | 物理与电子工程学院 | 年级、专业、班 | 姓名 | 学号 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
课程名称 | 电磁波与电磁场 | 实验项目名称 | 成绩 | 指导教师签名 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1、实验目的 1. 掌握喇叭天线的原理。 2. 掌握天线方向图等电参数的意义。 3. 掌握天线测试方法。 2、实验原理 1. 发射天线电参数 (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。 (2) 方向性系数：在相同辐射功率，相同距离情况下，天线在该方向上的辐射功率密度Smax与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度S0之比值。 (3) 有效长度：在保持该天线最大辐射场强不变的条件下，假设天线上的电流均匀分布时的等效长度。 (4) 天线效率：表征天线将高频电流或导波能量转换为无线电波能量的有效程度。 (5) 天线增益：在相同输入功率、相同距离条件下，天线在最大辐射方向上的功率密度Smax与无方向性天线在该方向上的功率密度S0之比值。 (6) 输入阻抗：天线输入端呈现的阻抗值。 (7) 极化：天线的极化是指该天线在给定空间方向上远区无线电波的极化。 (8) 频带宽度：天线电参数保持在规定的技术要求范围内的工作频率范围。 (1) 等效面积：天线的极化与来波极化匹配，且负载与天线阻抗共轭匹配的最佳状态下，天线在该方向上所接收的功率与入射电波功率密度之比。 (2) 等效噪声温度：描述天线向接收机输送噪声功率的参数。 (3) 以及发射天线所有电参数。 3. 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。 (1) H面扇形喇叭：若保持矩形波导窄边尺寸不变，逐渐张开宽边可得H面扇形喇叭。 (2) E面扇形喇叭：若保持矩形波导宽边尺寸不变，逐渐张开窄边可得H面扇形喇叭。 4. 方向图测量 (1) 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，测量过程中由于各种振动、反射、折射和其他无线电波的干扰，对实验结果有一定干扰。 (2) 测试距离：实际测量中，发射天线到接收天线的距离。 (3) 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。天线不能接收与其正交的极化分量，只有天线极化与来波极化一致时为极化匹配，接收机才可获得最大功率。 5. E面、H面、主瓣宽度等概念 (1) E面：通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面。 (2) H面：通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面。 (3) 天线的极坐标方向图呈波瓣形。最大的波瓣叫做主瓣，其余的叫副瓣或旁瓣,与主瓣相反方向上的副瓣叫后瓣。 (4) 零功率点波瓣宽度：是指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。 (5) 半功率点波瓣宽度：是指主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍的两辐射方向之间的夹角。 3、使用仪器、材料 1. 发射器组件 2. 接收器组件 3. 平台 4. 中心支架 4、实验步骤 1. 将发射喇叭天线与接收喇叭天线（E面扇形喇叭）垂直固定于工作盘，使其在同一高度，并对准开口测E面方向图。 2. 左右旋转接收喇叭天线同时观察功率表到最大值点，将该点对准刻度盘0°。 3. 向左旋转转盘，每转5°读一次示数并记录，读到电流变不再有示数显示为止。 4. 刻度盘归零，向右旋转转盘步骤同上一步。 5. 发射喇叭和接收喇叭同时旋转90°，重复1-4进行测量。 5、实验过程原始记录 实验数据
方向图： 宽边水平 （0°） 宽边垂直 （90°） 6、实验结果 通过本次实验，可以看出不同的位置角度，接收到电磁波的强度也不同，说明喇叭天线辐射的电磁波是有一定规律的，利用matlab软件对实验数据进行处理可以绘制出方向图。其方向图形状像一朵花瓣 。其中，宽边垂直的方向图“花瓣”比宽边水平的要窄。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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本文发布于:2024-09-23 08:19:16，感谢您对本站的认可！
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