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1、电磁兼容实验报告学院:信息科学与工程学院班级:姓名:学号:一、实验目的:通过MATLAB编程,熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性,了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响二、实验环境:MATLAB软件三、实验原理:1.电基本振子的辐射电基本振子(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电基本振子的坐标电基
2、本振子在无限大自由空间中场强的表达式为:(2-1)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:(2-3)可得电基本振子的方向
3、函数为:(2-4)根据归一化方向函数定义:(2-5)可得电基本阵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向的平面。方向图可用极坐标绘制,角度表示方
6、向,矢径表示场强大小。sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);产生格点矩阵一种矢量格式fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';f=abs(sin(sita));绝对值fmax=max(max(f));a=linspace(0,2*pi);从0到2派按线性分50个点,50没写,是默认的f=sin(a);subplot(1,1,1),polar(a,abs(f));title('电基本振子E平面');建立子图电极sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);fai=meshgrid(
7、eps:2*pi/180:2*pi)';f=abs(sin(sita));fmax=max(max(f));[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,f/fmax);用法球坐标转化直角坐标图线图像subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);把这些点之间用网格连接起来axis([-11-11-11]);用来设置axes的样式,包括坐标轴范围,可读比例等title('电基本振子空间主体方向图');2.对称阵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。一臂的导线半径为a,长度为l。两臂之间的
8、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3-2对称振子结构及坐标图由教材可知对称阵子辐射场为(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面的方向函数四、实验内容及步骤:根据电基本阵子、对称振子的方向函数,利用MATLAB编程并画出其方向图。步骤一:编写MATLAB程序,并保存为*.M文件(*代表文件名自起)步骤二在MATLAB中打开编写的*.M文件,阅读并分析整个程序,分析每条语句的作用,学习每个命令函数的用
9、法。将程序中的内容和原理部分相对照,找出所编写程序的理论依据,分析程序为什么对公式这样处理。步骤三输入波长λ=10,天线长度2L=2,画出天线方向图步骤四:输入波长λ=10,振子长度2L=4,画出天线方向图步骤五:输入波长λ=10,振子长度2L=13,画出天线方向图步骤六:输入波长λ=10,振子长度2L=15,画出天线方向图步骤七:输入波长λ=10,振子长度2L=20,画出天线方向图步骤八:输入波长λ=10,振子长度2L=30,画出天线方向图步骤九:与图3-3进行比较,体会振子长度对方向图的影响,方向图发生了哪些变化?分析为什么常用天
10、线多为半波偶极子天线和全波偶极子天线?将实验过程及结果连带分析总结写入实验报告。步骤十:用matlab编程画出电基本振子空间主体方向图。lamda=input('enterthevalueofwavelength=');