实验二-对称振子辐射分析.doc

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1、实验二对称振子辐射分析1、实验目的：1、实现数对称振子天线学建模、编程、仿真实现图形可视化。2、通过本实验使学生掌握matlab7.0仿真软件在电磁场编程中的应用。2、实验设备：计算机、matlab7.0仿真软件3、实验原理3.1对称振子对称振子（SymmetricalCenter-FedDipole）是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为，长度为。两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计。所以振子的总长度。对此振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。理论和实践都已证实，细对称振子的电流分布与末端开路线上的电流分布相似，即非常接近与正弦驻波

2、的分布，其电流分布的形式为：，式中为电流波腹点的复振幅；为相移常数。根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心点对称；超过半波长就会出现反相电流。3.2数学模型对称振子在远区的辐射电场为：，仍为球面波；其极化方式仍为线极化；辐射场的方向性不仅与有关，也和振子的电长度有关。其中，对称振子未归一化的方向性函数，这实际上也是对称振子面得方向函数；在对称振子的面上，方向函数与无关，其方向图为圆。为半波振子，归一化方向性函数；为全波振子，归一化方向性函数为[28]。3.3．对称振子的辐射对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导

3、线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。 图3-1对称振子结构及坐标图对称振子辐射场为（2-7）根据方向函数的定义，对称振子以波腹电流归算的方向函数为：（2-8）上式实际上也就是对称振子E面的方向函数图3-2对称振子E面方向图4、实验内容及步骤：4.1对称振子E方向图程序根据电基本振子和对称振子的方向函数利用MATLAB编程并画出其方向图。%此程序是通过输入偶极子天线的长度及工作波长绘出其方向图lamda=input('enterthevalueofwavelength='

4、);%输入波长l=input('enteryourdipolelengthl=');%输入偶极子天线长度2L（注意不是单个振子长度L）ratio=l/lamda;B=(2*pi/lamda);theta=pi/100:pi/100:2*pi;ifratio<=0.1%分析是否是短偶极子天线E=sin(theta);En=abs(E);polar(theta,En)%天线在方向图中水平放置elsef1=cos(B*l/2.*cos(theta));%不是短偶极子天线则可用公式（2-8）进行计算f2=cos(B*l/2);f3=sin(theta);E=(f1-f2)./f

5、3;En=abs(E);polar(theta,En)%天线在方向图中水平放置end输入波长λ=10，天线长度2L=2，画出天线方向图：图4-1天线长度为2时的方向图输入波长λ=10，振子长度2L=4，画出天线方向图：图4-2天线长度为4时的方向图输入波长λ=10，振子长度2L=13，画出天线方向图：图4-3天线长度为13时的方向图输入波长λ=10，振子长度2L=15，画出天线方向图：图4-4天线长度为15时的方向图输入波长λ=10，振子长度2L=20，画出天线方向图：图4-5天线长度为20时的方向图输入波长λ=10，振子长度2L=30，画出天线方向图：图4-6天线长度

6、为30时的方向图4.2对称振子立体方向图程序clear;m=moviein(20);fori=1:20;sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';l=i*0.1;r=abs(cos(2.*pi.*l.*cos(sita))-cos(2*pi*l))./(sin(sita)+eps);rmax=max(max(r));[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,r/rmax);mesh(x,y,z);axis([-11-11-11]);title('对称振子空间主体方向图'

7、);m(:,i)=getframe;end;运行结果如图3.15图4-6对称振子空间主体方向图五、实验小结通过MATLAB编程，熟悉对称振子的辐射特性，了解影响对称振子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响。当导体长度L为四分之一的波长的整数倍时，该导体在该波长的频率上呈谐振特性。熟悉了MATLAB的基本使用方法，对对称振子辐射有了深入的了解，为以后的学习打下了基础。