天线与电波传播试验指导书天线与电波传播试验一辐射波幅值分布.doc

天线与电波传播 实验一 辐射波幅值分布方向性测试 一、实验目的 1．掌握微波信号发生器及测量放大器的使用方法； 2．了解水平面接收天线方向性的测量方法。 二、实验仪器 1．标准信号发生器：YM1123或XB9A 2．选频放大器：YM3892或XF―01 3．喇叭天线 4．波导调配器 5．可变衰减器 6．波导元件 三、实验原理及步骤 对于辐射波传输方式，最重要的是测试其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线方向函数及方向图。 系统组成 图1-1 系统组成原理框图 2．喇叭天线 工程上常用的喇叭天线是角锥喇叭，原因是其匹配较好而效率接近100%（G≈D）面）主瓣宽度 （1-1） H面（面）主瓣宽度 （1-2） 方向系数（最佳尺寸的角锥喇叭） （1-3） 图1-2是角锥喇叭的三维标高方向图。具体参数喇叭口径=5.5λ，=2.75λ；波导口径=0.5λ,=0.25λ；虚顶点至口径面距离＝＝6λ。 图1-2 角锥喇叭的三维标高方向图 图1-3为本实验所用喇叭天线示意图： 图1-3 实验所用喇叭天线 3．测水平面接收天线方向性 图1-1为测量喇叭天线方向性的系统组成情况。测量时改变接收喇叭天线的方位角，可测出喇叭天线水平面的方向性（按接收到信号的强弱）。 严格的测量应在微波暗室中进行，这样可以消除反射波影响。但在微波段，因其传播方向性较强，而且房屋墙壁吸收较强，地面影响也可略去，因而这样在普通实验室内测量偏差也不很大。 测天线方向图应有专用天线转台，它有精确的角度（水平面方位角，垂直面俯仰角）刻度指示。本实验主要测水平面即方位方向性。 四、实验内容及步骤 按照系统组成原理图连接好设备。开启信号源，调节其输出电平及频率，选择连续方波内调制方式，重复频率为1KHz左右。实验室过程中适当调整选频放大器的分贝衰减档及增益控制旋钮，避免在输出较大时选频放大器指针打表， 1．当两喇叭天线分别相距100cm、50cm时，选频放大器读数各是多少，利用课堂所学理论分析并阐述为什么。 2．使两喇叭天线相距50cm，转动发射天线，在改变两喇叭天线相对水平角度的同时，观察选频放大器指针读数如何变化，何角度时指针偏转最大、最小，读数各是多少（两喇叭天线相对水平角度记为0o）。利用课堂所学理论分析并阐述为什么。 3．拆下两喇叭天线，即成口径面天线，比较一下安装喇叭天线与安装口径面天线时系统接收、发射性能，利用所学理论分析并阐述原因。比较方法一：使两口径面天线相距50cm，读出选频放大器指针读数与步骤1结果比较；比较方法二：以两喇叭天线相距50cm时选频放大器指针读数为标准，两口径面天线相距多远选频放大器指针能获得此数值。 五、实验注意事项 本实验所使用的仪器设备非常精密且价格昂贵，要求同学们作实验时爱护仪器、正确使用。系统连接参照指导书上原理图，测量时调节系统中各旋钮要求力度适中且动作徐缓，一是保护仪器，二是使测量结果更加精确。另外，注意观察测量放大器表盘的指针是否超出测量范围，如最大值超过满量程刻度的3/4，调节衰减旋钮，降低信号幅值（调节标准信号发生器、波导系统中的可调衰减器、选频放大器均可）。 六、实验报告 1．出系统的原理框图，并说明喇叭天线在系统中的作用； 记录并处理实验数据，得出实验结论； 回答问题； 讨论误差原因，说明如何避免误差。 附录：实验所用仪器介绍 1．YM1123为3cm波段信号发生器，本仪器适用于实验室及生产车间条件下，供接收机、测量线及其它无线电微波工程设备作为信号源用。本仪器采用集成电路，具有体积小、重量轻、耗电量小、携带和使用方便等特点。 a．技术参数： 频率范围 7.5GHz～12.4 GHz 输出功率 (1)毫瓦输出：在电压驻波比不大于1.7的500?负载时不小于5mw。 (2)微瓦输出：-10dBm～-10OdBm（在电压驻波比不大于1.7，50?负载时）。 b．仪器有下列工作方式： (1)等幅（=），电表及内部直流放大器组成微瓦小功率计，用来测量校准衰减器在100μW 时0dB定标（相当于-10dBm）。误差为力±1dB。 (2)内方波调制 重复频率范围： ×1时，40Hz～400Hz ×10时，400Hz～4000Hz 刻度误差：±20％±10Hz 前后沿均不大于0.5μS (3)内脉冲调制 重复频率范围： ×l时，40Hz～400Hz ×10时，400Hz～4000Hz 刻度误差：±20％±10Hz 宽度范围：1