实验一 电基本振子辐射分析.doc

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1、实验一电基本振子辐射分析1、实验目的：通过MATLAB编程，熟悉电基本振子和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2、实验设备：计算机、matlab7.0仿真软件3、电基本振子的辐射实验原理：3.1电点基本振子电基本振子（ElectricShortDipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。图3-1电基本振子的

2、坐标电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为：（2-1）3.2数学模型电基本振子的辐射场可以分为近区场和远区场。如果kr<<1即（r<<λ/(2π)）的区域称为近区，近区场的另一个重要特点是电场和磁场之间存在π/2的相位差，于是坡印廷矢量的平均值为0，能量在电场和磁场以及场与源之间交换而没有辐射，所以近区场也称为感应场，本实验不涉及。本实验计算的远区场kr>>1（即r>>λ/(2π)的区域称为远区），在此区域内，电基本振子满足条件：则远区场表达式为：（2-2）可见场强只有两个相位相同的分量（Eθ,Hφ）。根据方向函数可定义

3、：（2-3）可得电基本振子的方向函数为：（2-4）根据归一化方向函数定义：（2-5）可得电基本振子归一化方向函数为：F(θ,φ)=

4、sinθ

5、（2-6）将方向函数用曲线描绘出来，称之为方向图(FileldPattern)。方向图就是与天线等距离处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。依据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图。在实际中，工程上常常采用两个特定正交平面方向图。在自由空间中，两个最重要的平面方向图是E面和H面方向图。E面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐射方

6、向的平面。方向图可用极坐标绘制，角度表示方向，矢径表示场强大小。四、实验内容及步骤：4.1电基本振子E平面方向图根据电基本振子方向函数利用MATLAB编程并画出其方向图。sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';f=abs(sin(sita));fmax=max(max(f));a=linspace(0,2*pi);f=sin(a);subplot(1,1,1),polar(a,abs(f));title('电基本振子E平面');4-1电基本振

7、子E平面4.2电基本振子空间主体方向图运行结果如图sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';f=abs(sin(sita));fmax=max(max(f));[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,f/fmax);subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);axis([-11-11-11]);title('电基本振子空间主体方向图');4-2电基本振子空间主体方向图五、实验小结通过MATLAB编程，熟悉电基本振

8、子辐射特性，了解影响电基本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，对电基本振子辐射有了深入的了解，为以后的学习打下了坚实的基础。