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天线技术实验报告
HarbinInstituteofTechnology
天线技术实验报告
姓名：
班级：
学号：
院系：
电信学院
2014年5月
实验一天线方向图的测量
一、实验目的
1、通过实验掌握天线方向图测量的一般方法。
2、喇叭口径尺寸对方向图影响，E面、角锥喇叭与圆锥喇叭的比较。
二、实验设备
发射源：
信号发生器、测量线、被测天线、发射天线、天线转台、检波器或微波小功率计等。
测量装置如图1所示。
发射天线接收天线
图1天线方向图测试系统
在接收端如有功率计，可直接用它测而不必用检波器，根据条件而定。
三、实验原理
测量方法：
1、固定天线法：
被测天线不动以它为圆心在等圆周上测得场强的方式。
2、旋转天线法：
标准天线不动为发射天线，而待测天线为接收天线，而自身自旋一周所测的方向图。
本实验采用的是旋转天线的方法。
测量步骤：
无论是固定测量或者旋转天线法，他们都是可动天线每改变一个角度（2°）记录下来一个数值（检波器或小功率计指示），改变一周即得到360度范围内的方向图。
测量要求：
①测量天线时，收发天线应该保持水平和垂直方向上的对齐；
②调节发射天线的衰减，使接受天线上的感应电流大于60mA，以保证测得方向图的明显；
③在旋转天线的测量平面时，应该将收发天线同时旋转，避免产生极化垂直的问题，使得无法测量。
四、实验步骤
本试验是3公分波长的角锥喇叭，所用的仪器是微波分光仪，采用旋转天线法，标准天线不动，并将它固定在旋转盘上，待测天线旋转一周所测数据。
1、把待测天线即3公分波长的角锥喇叭固定在微波分光议的旋转盘上，再将标准喇叭固定在信号发生器上面，首先计算出两喇叭之间距离，其装置如图所示：
发送接收
图3角锥喇叭实验装置
2、首先将发射旋钮拨至等幅位置，这是接收端的指示器微安表应有指示，其大小可通过调整发射端的衰减，使得接收的指示器指针可达60-80uA左右。
3、使两喇叭在同一直线上而且在同一平面内。
4、测量：
首先记下接收端微安表指示值，向左半平面旋转接收喇叭，每旋转一度，记下相应的电流表的指示，直到显示为零，然后向右半平面旋转，记下相应的数据，在坐标纸上画出方向图，计算出半功率角宽度，及有关角锥喇叭的各种参数。
五、实验数据
1、E面喇叭E面方向图
①极坐标
②E面喇叭E面归一化
③E面喇叭E面分贝归一化
主瓣宽度约为10度
2、E面喇叭H面方向图
①极坐标
②E面喇叭H面归一化
③E面喇叭H面分贝归一化
主瓣宽度大致为20度。
3、角锥喇叭E面方向图
①极坐标
②角锥喇叭E面归一化
③角锥喇叭E面分贝归一化
主瓣宽度约为13度
4、角锥喇叭H面方向图
①极坐标
②角锥喇叭H面归一化
③角锥喇叭H面分贝归一化
主瓣宽度约为12度.
5、圆锥喇叭E面方向图
①极坐标
②圆锥喇叭E面归一化
③圆锥喇叭E面分贝归一化
主瓣宽度约为15度.
6、圆锥喇叭H面方向图
①极坐标
②圆锥喇叭H面归一化
③圆锥喇叭H面分贝归一化
主瓣宽度约为18度。
六、实验体会
通过对天线的测量和分析，使我懂得了天线的原理和作用。
天线在生活中虽然很常见，但却从来不懂得它的意义何在。
此次实验，让我主动的查找资料，并且不断的和同学交流，使我更加深刻的理解了天线的工作原理。
通过matlab软件画天线的极坐标方向图、归一化方向图和分贝归一化方向图，可以把实际中很抽象的问题转化为清晰明了的图形，大大减轻了对天线的研究和开发工作，提高了效率。
通过对实验原理的学习和测量的结果的分析，可以知道天线的方向性图与天线喇叭口径的尺寸和形状有关系。
实验分别测量了E面喇叭、圆锥喇叭和角锥喇叭的E面、H面方向图，知道了E面喇叭的方向图不如角锥喇叭的增益大，但是E面喇叭有较大的主瓣宽度。
在测量中，也发现了不少问题，例如若发射天线的衰减较大，使得接收天线的感应电流过小的话，会让结果测量不准确；极化对天线的增益有很大的影响，当发射天线和接收天线的极化方向垂直时，将无法互相通信；当收发天线在垂直平面上没有对准的话，也会使接收天线的感应电流过小等问题。
这些问题的发现让我们学到了很多。
附录：
实验数据
E喇叭E面
角度
测量数据
归一化
分贝归一化
-30
0
0
-25
0
0
-23
0
0
-22
1
0.021
-33.442
-21
1
0.021
-33.442
-20
2
0.043
-27.4214
-19
2
0.043
-27.4214
-18
2
0.043
-27.4214
-17
2
0.043
-27.4214
-16
2
0.043
-27.4214
-15
2
0.043
-27.4214
-14
2
0.043
-27.4214
-13
2
0.043
-27.4214
-12
3
0.064
-23.8995
-11
4
0.085
-21.4008
-10
6
0.128
-17.8789
-9
7
0.149
-16.54
-8
10
0.213
-13.442
-7
14
0.298
-10.5194
-6
16
0.34
-9.35956
-5
23
0.489
-6.2074
-4
23
0.489
-6.2074
-3
29
0.617
-4.194
-2
34
0.723
-2.81238
-1
40
0.851
-1.40076
0
46
0.979
-0.1868
1
46
0.979
-0.1868
2
47
1
0
3
44
0.936
-0.5729
4
39
0.83
-1.62067
5
36
0.787
-2.07792
6
33
0.702
-3.07168
7
28
0.596
-4.4988
8
23
0.489
-6.2074
9
18
0.383
-8.33651
10
15
0.319
-9.92013
11
11
0.234
-12.6141
12
8
0.17
-15.3802
13
6
0.128
-17.8789
14
4
0.085
-21.4008
15
3
0.064
-23.8995
16
2
0.043
-27.4214
17
2
0.043
-27.4214
18
2
0.043
-27.4214
19
2
0.043
-27.4214
20
1
0.021
-33.442
21
1
0.021
-33.442
22
1
0.021
-33.442
23
0
0
24
0
0
25
0
0
26
0
0
27
0
0
28
0
0
29
0
0
30
0
0
E喇叭H面
角度
测量数据
归一化
分贝归一化
-51
0
0
-50
1
0.022
-33.1515
-49
1
0.022
-33.1515
-48
1
0.022
-33.1515
-47
1
0.022
-33.1515
-46
1
0.022
-33.1515
-45
1
0.022
-33.1515
-44
2
0.043
-27.3306
-43
2
0.043
-27.3306
-42
2
0.043
-27.3306
-41
2
0.043
-27.3306
-40
2
0.043
-27.3306
-39
2
0.043
-27.3306
-38
3
0.065
-23.7417
-37
3
0.065
-23.7417
-36
3
0.065
-23.7417
-35
4
0.087
-21.2096
-34
4
0.087
-21.2096
-33
4
0.087
-21.2096
-32
5
0.109
-19.2515
-31
5
0.109
-19.2515
-30
6
0.13
-17.7211
-29
7
0.152
-16.3631
-28
8
0.174
-15.189
-27
9
0.196
-14.1549
-26
10
0.217
-13.2708
-25
11
0.239
-12.432
-24
12
0.261
-11.6672
-23
13
0.283
-10.9643
-22
14
0.304
-10.3425
-21
15
0.326
-9.73565
-20
16
0.348
-9.16842
-19
18
0.391
-8.15646
-18
20
0.435
-7.23021
-17
21
0.457
-6.80168
-16
23
0.5
-6.0206
-15
25
0.543
-5.304
-14
26
0.565
-4.95903
-13
27
0.587
-4.62724
-12
28
0.609
-4.30765
-11
30
0.652
-3.71505
-10
33
0.717
-2.88962
-9
34
0.739
-2.62711
-8
35
0.761
-2.37231
-7
36
0.783
-2.12476
-6
37
0.804
-1.89488
-5
38
0.826
-1.6604
-4
40
0.87
-1.20961
-3
42
0.913
-0.79058
-2
43
0.935
-0.58377
-1
43
0.935
-0.58377
0
45
0.978
-0.19322
1
45
0.978
-0.19322
2
45
0.978
-0.19322
3
46
1
0
4
46
1
0
5
45
0.978
-0.19322
6
45
0.978
-0.19322
7
45
0.978
-0.19322
8
41
0.891
-1.00245
9
41
0.891
-1.00245
10
41
0.891
-1.00245
11
40
0.87
-1.20961
12
38
0.826
-1.6604
13
37
0.804
-1.89488
14
35
0.761
-2.37231
15
34
0.739
-2.62711
16
33
0.717
-2.88962
17
32
0.696
-3.14782
18
31
0.674
-3.4268
19
30
0.652
-3.71505
20
29
0.63
-4.01319
21
27
0.587
-4.62724
22
23
0.5
-6.0206
23
22
0.478
-6.41144
24
20
0.435
-7.23021
25
18
0.391
-8.15646
26
17
0.37
-8.63597
27
17
0.37
-8.63597
28
16
0.348
-9.16842
29
14
0.304
-10.3425
30
13
0.283
-10.9643
31
11
0.239
-12.432
32
9
0.196
-14.1549
33
8
0.174
-15.189
34
8
0.174
-15.189
35
7
0.152
-16.3631
36
7
0.152
-16.3631
37
6
0.13
-17.7211
38
6
0.13
-17.7211
39
6
0.13
-17.7211
40
6
0.13
-17.7211
41
5
0.109
-19.2515
42
4
0.087
-21.2096
43
4
0.087
-21.2096
44
3
0.065
-23.7417
45
3
0.065
-23.7417
46
3
0.065
-23.7417
47
2
0.043
-27.3306
48
2
0.043
-27.3306
49
2
0.043
-27.3306
50
2
0.043
-27.3306
51
2
0.043
-27.3306
52
2
0.021
-33.5556
53
1
0.021
-33.5556
54
1
0.021
-33.5556
55
1
0.021
-33.5556
56
1
0
57
0
0
58
0
0
圆锥喇叭E面
角度
测量数据
归一化
分贝归一化
-30
0
0
-29
2
0.029
-30.752
-28
2
0.029
-30.752
-27
3
0.043
-27.3306
-26
4
0.057
-24.8825
-25
5
0.071
-22.9748
-24
6
0.086
-21.31
-23
8
0.114
-18.8619
-22
9
0.129
-17.7882
-21
11
0.157
-16.082
-20
13
0.186
-14.6097
-19
14
0.2
-13.9794
-18
14
0.2
-13.9794
-17
14
0.2
-13.9794
-16
14
0.2
-13.9794
-15
14
0.2
-13.9794
-14
15
0.214
-13.3917
-13
16
0.229
-12.8033
-12
18
0.257
-11.8013
-11
20
0.286
-10.8727
-10
24
0.343
-9.29412
-9
28
0.4
-7.9588
-8
34
0.486
-6.26727
-7
38
0.543
-5.304
-6
45
0.643
-3.83578
-5
50
0.714
-2.92604
-4
56
0.8
-1.9382
-3
62
0.886
-1.05133
-2
64
0.914
-0.78108
-1
68
0.971
-0.25562
0
70
1
0
1
69
0.986
-0.12246
2
68
0.971
-0.25562
3
66
0.943
-0.50977
4
64
0.914
-0.78108
5
60
0.857
-1.34038
6
53
0.757
-2.41808
7
50
0.714
-2.92604
8
42
0.6
-4.43697
9
35
0.5
-6.0206
10
32
0.457
-6.80168
11
26
0.371
-8.61252
12
21
0.3
-10.4576
13
17
0.243
-12.2879
14
14
0.2
-13.9794
15
11
0.157
-16.082
16
9
0.129
-17.7882
17
8
0.114
-18.8619
18
8
0.114
-18.8619
19
7
0.1
-20
20
6
0.086
-21.31
21
6
0.086
-21.31
22
6
0.086
-21.31
23
6
0.086
-21.31
24
5
0.071
-22.9748
25
4
0.057
-24.8825
26
3
0.043
-27.3306
27
2
0.029
-30.752
28
2
0.029
-30.752
29
2
0.029
-30.752
30
1
0.014
-37.0774
31
1
0.014
-37.0774
32
1
0.014
-37.0774
33
0
0
34
0
0
35
0
0
圆锥喇叭H面
角度
测量数据
归一化
分贝归一化
-35
0
0
-34
0
0
-33
1
0.013
-37.7211
-32
1
0.013
-37.7211
-31
2
0.027
-31.3727
-30
2
0.027
-31.3727
-29
2
0.027
-31.3727
-28
2
0.027
-31.3727
-27
2
0.027
-31.3727
-26
2
0.027
-31.3727
-25
2
0.027
-31.3727
-24
3
0.04
-27.9588
-23
4
0.053
-25.5145
-22
5
0.067
-23.4785
-21
6
0.08
-21.9382
-20
8
0.107
-19.4123
-19
10
0.133
-17.523
-18
14
0.187
-14.5632
-17
17
0.227
-12.8795
-16
22
0.293
-10.6626
-15
23
0.307
-10.2572
-14
30
0.4
-7.9588
-13
36
0.48
-6.37518
-12
40
0.533
-5.46546
-11
46
0.613
-4.25079
-10
51
0.68
-3.34982
-9
56
0.747
-2.53359
-8
62
0.827
-1.64989
-7
64
0.853
-1.38102
-6
68
0.907
-0.84785
-5
72
0.96
-0.35458
-4
74
0.987
-0.11366
-3
75
0.987
-0.11366
-2
74
1
0
-1
72
0.987
-0.11366
0
71
0.96
-0.35458
1
68
0.947
-0.473
2
66
0.907
-0.84785
3
60
0.88
-1.11035
4
56
0.8
-1.9382
5
48
0.747
-2.53359
6
42
0.56
-5.03624
7
38
0.56
-5.03624
8
34
0.507
-5.89984
9
28
0.453
-6.87804
10
23
0.373
-8.56582
11
17
0.307
-10.2572
12
13
0.227
-12.8795
13
11
0.173
-15.2391
14
8
0.147
-16.6537
15
6
0.107
-19.4123
16
6
0.08
-21.9382
17
4
0.08
-21.9382
18
4
0.053
-25.5145
19
4
0.053
-25.5145
20
4
0.053
-25.5145
21
4
0.053
-25.5145
22
4
0.053
-25.5145
23
3
0.04
-27.9588
24
2
0.027
-31.3727
25
2
0.027
-31.3727
26
2
0.027
-31.3727
27
2
0.027
-31.3727
28
2
0.027
-31.3727
29
1
0.013
-37.7211
30
1
0.013
-37.7211
31
0
0
32
0
0
33
0
0
34
0
0
35
0
0
角锥E面
角度
测量数据
归一化
分贝归一化
-50
0
0
-45
0
0
-43
0
0
-42
1
0.013
-37.7211
-41
1
0.013
-37.7211
-40
1
0.013
-37.7211
-39
11
0.013
-37.7211
-38
2
0.025
-32.0412
-37
2
0.025
-32.0412
-36
2
0.025
-32.0412
-35
2
0.025
-32.0412
-34
2
0.025
-32.0412
-33
2
0.025
-32.0412
-32
2
0.025
-32.0412
-31
2
0.025
-32.0412
-30
2
0.025
-32.0412
-29
2
0.025
-32.0412
-28
2
0.025
-32.0412
-27
2
0.025
-32.0412
-26
2
0.025
-32.0412
-25
2
0.025
-32.0412
-24
3
0.038
-28.4043
-23
4
0.05
-26.0206
-22
5
0.063
-24.0132
-21
7
0.088
-21.1103
-20
9
0.113
-18.9384
-19
11
0.138
-17.2024
-18
14
0.15
-16.4782
-17
14
0.175
-15.1392
-16
14
0.175
-15.1392
-15
14
0.175
-15.1392
-14
14
0.175
-15.1392
-13
14
0.175
-15.1392
-12
14
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