双极天线方向图仿真实验报告B5.docx

1、双极天线方向图仿真实验报告B5 天线与电波传播实验报告 级 队 区队 学员姓名 学号实验组别 3 同组人 无 实验日期 实验成绩 实验项目：双极天线方向图仿真实验实验目的：1. 熟悉matlab 的使用。2加深对双极天线工作原理的理解；3理解双极天线的方向性及天线臂长、架设高度对 天线方向性的影响；实验器材：计算机一台、matlab软件。实验原理阐述、实验方案：双极天线可以理解成架设在地面上的对称振子，因此，研究双级天线的性质（这里主要指方向性）可以分两步进行。1对称振子的方向性（1）电基本振子的远区辐射场如果对称振子的电流分布已知，则由电基本振子的远区辐射场表达式沿对称振子几分，就可以得到对

2、称振子的辐射场表达式。电基本振子的远区（满足kr1，即）辐射场表达式如下： （1-1）式中：I电基本振子的电流；l电基本振子的长度；r远区中一点到电基本振子的距离。根据远区辐射场的性质可知，E和H的比值为常数（称为媒质的波阻抗），所以，在研究天线的辐射场时，只需要讨论其中的一个量即可。通常总是采用电场强度作为分析的主体。（2）对称振子的电流分布如果将细对称振子看成是末端开路的传输线张开形成，则细对称振子的电流分布与末端开路线上的电流分布相似，即非常接近于正弦驻波分布。以振子中心为原点，忽略振子损耗，则细对称振子的电流分布为： （1-2）（3）对称振子的辐射场及方向函数已知对称振子的电流分布后，

3、将电基本振子的远区电场表达式沿对称振子进行积分，就可以得到对称振子的远区电场表达式。图1 双极天线及其坐标建立上图的坐标系，即可得到对称振子的辐射场表达式： （1-3）根据方向函数的定义，对称振子的方向函数如下： （1-4）2地面的影响当天线并非架设在自由空间中，而是架设在地面上时，地面将对天线的辐射场产生影响。在电波频率较低、投射角较小的情况下，地面可以被看成是良导体。此时，地面对天线辐射场的影响可用天线在地面以下的镜像来代替，即实际天线与其镜像组成了一个二元天线阵。需要注意的是，如果天线是水平架设，则为副镜像，而如果是垂直架设，则为正镜像。双极天线是水平架设在地面上，根据天线阵的分析理论，

4、可得地面镜像因子为： （1-5）式中：H天线架设高度；仰角。3双极天线的方向性综上，双极天线的方向函数如下： （1-6）由表达式可知，双极天线的方向性除了和正常的方位参数（仰角，方位角）有关以外，还和天线的臂长l及架设高度H有关。本次实验正是研究双极天线的参数（臂长及架高）对天线方向性的影响。4垂直平面和水平平面由于天线是架设在地面上，为了便于研究天线的方向性，通常选取两个相互垂直的平面（垂直平面和水平平面）作为特定平面进行分析。（1）垂直平面=00的xOz平面即为双极天线的垂直平面。将=00代入式6，可得双极天线垂直平面的方向函数为： （1-7）可见，臂长l对垂直平面的方向性没有影响。（2）

5、水平平面根据水平平面的定义，仰角为一个常量c，所以，双极天线水平平面的方向函数为： （1-8）可见，架高H对水平平面的方向性没有影响。 实验数据：一、天线长度l的影响。 二、天线架高H的影响。实验结果分析：一、天线臂长L只影响水平平面方向图,为保证天线在=0方向辐射最强，应使天线一臂的电长度l/0.7，当l0.7后，副瓣增大增多。 二、天线架设高度H只影响垂直平面方向图,天线架设不高（H/0.3）时,在高仰角方向辐射最强;架设越高，第一波瓣仰角越低。实验小结及建议： 1、matlab的使用并不简单，在学习和修改参数的时候一定认真细心，做好备份，以免弄错后找不回来。 2、对参数的修改采用控制变量法，不能一次修改两个参数。 3、做实验要多修改多发现，才能真正掌握双极天线的工作原理和影响参数。教员评语：