天线测量与微波测量实验讲义

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1、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：bh2ψOE2ψOHRERHoXYZahab-je-jKR角锥喇叭天线如上图所示，H面和E面方向图的计算公式为2λREH=(1+cosθ)E0b[(λRH)/8]1/2{exp[j(π/4)λRH((1/ah)+(2sinθ/λ))2][C(u1)+C(u2)-jS(u1)-jS(u2)]+exp[j(π/4)λRH((1/ah)-(2sinθ/λ))2

2、][C(u3)+C(u4)-jS(u3)-jS(u4)]}xEE={1+[1-(λ/(2a))2]1/2cosθ}{[C(w1)+C(w2)]2+[S(w1)+S(w2)]2}1/20式中:∫exp[±j(π/2)t2]dt=C(x)±jS(x)u1=(1/2)1/2{[ah/(λRH)1/2]+(λRH)1/2[(1/ah)+(2sinθ/λ)]}u2=(1/2)1/2{[ah/(λRH)1/2]-(λRH)1/2[(1/ah)+(2sinθ/λ)]}u3=(1/2)1/2{[ah/(λRH)1/2

3、]+(λRH)1/2[(1/ah)-(2sinθ/λ)]}u4=(1/2)1/2{[ah/(λRH)1/2]-(λRH)1/2[(1/ah)-(2sinθ/λ)]}w1=[bh/(2λgRE)1/2]+{[(2λgRE)1/2/λ]sinθ}w2=[bh/(2λgRE)1/2]-{[(2λgRE)1/2/λ]sinθ}w1=[bh/(2λgRE)1/2]+{[(2λgRE)1/2/λ]sinθ}w1=[bh/(2λgRE)1/2]+{[(2λgRE)1/2/λ]sinθ}w1=[bh/(2λgRE)1

4、/2]+{[(2λgRE)1/2/λ]sinθ}一、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。本实验将被测天线指示器作为接收天线。实验所用设备方框图如下辅助发射天线隔离器信号源同轴电缆接收天线检波器波导同轴转换被测天线安装在方位角可旋转的支架上。一、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

5、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）。二、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

6、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：ah=140mm,bh=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

7、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）Pr=P0GtGr[λ/(4πR)]2式中:Pr—为接收天线的接收功率;P0—为发射天线的输入功率;Gt、Gr—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

8、，即Gt=Gr=GX—两相同天线法，则GX=[(4πR)/λ]（Pr/P0）1/2由上式可见，测得了λ、R和功率比Pr/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:GX(dB)=0.5{20*lg[(4πR)/λ]+10*lg(Pr)-10*lg(P0)}三、测量方框图及测试步骤:测量方框图如下:隔离器功率计接收喇叭天线发射喇叭天线信号源测量步骤:(1)、根据喇叭口面尺寸,工作频率确定最小测试