天线方向图实验指导书

天天线线方方向向图图实实验验实实验验指指导导书书刘刘淑淑华华刘刘玮玮信信息息对对抗抗技技术术专专业业沈阳理工大学装备工程学院信息对抗技术专业认知实验说明书1目录第一部分系统说明及试验原理..................................................................................2一、系统组成...........................................................................................................2二、系统硬件资源介绍及天线工作原理...............................................................2三、天线方向图测量方法.......................................................................................4四、注意事项...........................................................................................................4第二部分实验项目......................................................................................................5实验一偶极天线方向图的测定.............................................................................5沈阳理工大学装备工程学院信息对抗技术专业认知实验说明书2第一部分实验系统简介一、系统组成本实验系统包含一个脉冲发生器、一个水平偶极天线、一个场强仪组成。框图如图1所示。二、系统硬件资源介绍及天线工作原理1.脉冲发生器脉冲信号发生器是能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以测试线性系统的瞬态响应，或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。本实验中所用的脉冲发生器的型号为：可发射最高频率为2G的正弦波、方波等基本信号。2.水平偶极天线（1）天线的工作原理偶极天线用来发射和接收固定频率的信号。偶极天线由两根导体组成，每根为1/4波长，即天线总长度为半波长。所以偶极子天线叫半波振子。偶极天线图1系统组成脉冲发生器功率放大器天线场强仪沈阳理工大学装备工程学院信息对抗技术专业认知实验说明书3的振子可以水平放置，也可垂直放置。它的方向图以馈电点为对称。馈电点在半波振子的中心。馈电点的阻抗为纯电阻，近似75Ω(约73Ω)。偶极天线是短波和超短波波段中使用最为广泛的天线。对于中心点馈电的对称振子天线，其结构可看做是一段开路传输线张开而成。根据微波传输线的知识，终端开路的平行传输线，其上电流呈驻波分布，如果两线末端张开，辐射将逐渐增强。当两线完全张开时，张开的两臂上电流方向相同，辐射明显增强，后面未张开的部分就作为天线的馈电传输线。馈电时，在对称振子两臂产生高频电流，此电流将产生辐射场。由于对称振子的长度与波长比拟，因而振子上电流幅度和相位已不能看作处处相等，所以对称振子的辐射场显然不同于电基本振子。但是可以将对称振子分成无数小段，每一小段都可以看成电基本振子，则对称振子辐射场就是这些无数小段电基本振子辐射场的总和。（2）天线的主要参数之一——天线方向图所谓天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示（超高频天线通常采用与场矢量相平行的两个平面来表示，即E平面方向图，H平面方向图）。天线方向图的特性参数：为了方便对各种天线的方向图特性进行比较，就需要规定一些特性参数。主要包括：主瓣宽度，旁瓣电平，前后比，方向系数等。a.主瓣宽度：是衡量天线的最大辐射区域的尖锐程度的物理量。通常取天线方向图主瓣两个半功率点之间的宽度。b.旁瓣电平：是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平，一般以分贝表示。c.前后比：是指最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比，通常以分贝为单位。d.方向系数：在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。沈阳理工大学装备工程学院信息对抗技术专业认知实验说明书43.场强仪场强仪故名思意是测量场强的仪器。场强仪的量值是μV/m作单位，它里面有一个长度单位m。从原理上来说，电平表（或电压表）它量度的电压值是在仪表的输入端口，而场强仪所量度的电压（或叫电势）是天线在空中某一点感应的电压。严格来说，场强仪是由电平表和天线组成。强是电场强度的简称，它是天线在空间某点处感应电信号的大小，以表征该点的电场强度。其单位是微伏/米(μv/m)，为方便起见，也有用dBμv/m(0dB=1μv)。当天线在空中与被测信号极化方向相同时取得最大感应信号，一般可用射频（RF）的有效值型电平表（电压表）来测量。三、天线方向图测量方法1.将待测偶极天线与脉冲发生器相连接，并把位置固定。以天线为中心，以为半径做半圆（D为偶及天线长度）。在半圆上每隔10°-15°将半圆划分为12-18份，在每一点上用场强仪测量其场强。将其归一化后作出方向图。2.可选择不同的测量半径，以3组为宜，比较在不同测量半径得到的方向图有何不同。偶极天线方向图的基本参数为：四、注意事项1.根据天线的大小选择正确的脉冲激发频率。2.因为天下辐射场有严格要求，所以要关闭其他的通信器材（主要是手机）。图2.偶极天线的标准天线方向图沈阳理工大学装备工程学院信息对抗技术专业认知实验说明书5第二部分实验项目实验一偶极天线方向图的测定一、实验目的：通过本次试验对天线方向图有更深的认识和了解。二、实验设备及器件：1、型脉冲发生器：型号:EE1482型合成信号发生器，1台；2、水平偶极天线：自制，1副；3、射频电缆线N条；3、场强仪：型号:MIT32012GHz,1台.三、实验内容：选择22Dr≥的天线距离，测定3个不同半径的天线方向图（本实验中cmD2521，所以r≥25cm）。四、实验步骤：1、组建天线测量系统的硬件电路；2、根据不同的测量半径选取不少于12个的不同的测量点，间隔约15度一个，测试扇面在0°～180°之间（因为偶极天线的方向图是对称的，所以只测量一个180°即可）；3、实验数据处理，测量场强，利用软件制出方向图。五、讨论：如果将偶极天线换为鞭状天线，天线图又如何？