北郵電磁場與微波實驗天線部分實驗二

1、信息與通信工程學(xué)院電磁場與電磁波實驗報告天線部分班級： 學(xué)號：班內(nèi)序號： 姓名： 實驗二 網(wǎng)絡(luò)分析儀測試八木天線方向圖一、實驗?zāi)康?掌握網(wǎng)絡(luò)分析儀輔助測試方法；2學(xué)習(xí)測量八木天線方向圖方法；3研究在不同頻率下的八木天線方向圖特性。注:重點觀察不同頻率下的方向圖形狀，如：主瓣、副瓣、后瓣、零點、前后比等;二、實驗原理實驗中用的是七單元八木天線，包括一個有源振子，一個反射器，五個引向器（在此圖中再加2個引向器即可）圖2.1 八木天線原理圖引向器略短于二分之一波長，主振子等于二分之一波長，反射器略長于二分之一波長，兩振子間距四分之一波長。此時，引向器對感應(yīng)信號呈“容性”，電流超前電壓90°

2、；引向器感應(yīng)的電磁波會向主振子輻射，輻射信號經(jīng)過四分之一波長的路程使其滯后于從空中直接到達主振子的信號90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，兩者相位相同，于是信號疊加，得到加強。反射器略長于二分之一波長，呈感性，電流滯后90°，再加上輻射到主振子過程中又滯后90°，與從反射器方向直接加到主振子上的信號正好相差了180°，起到了抵消作用，一個方向加強，一個方向削弱，便有了強方向性。發(fā)射狀態(tài)作用過程亦然。三、實驗步驟:(1)調(diào)整分析儀到軌跡（方向圖）模式;(2)調(diào)整云臺起點位置270°；(3)尋找歸一化點(最大值點);(4)旋轉(zhuǎn)云臺一周并讀取圖形參

3、數(shù);(5)坐標(biāo)變換、變換頻率（f600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木天線方向圖特性；四、實驗數(shù)據(jù)600MHz: 36.8后瓣：主瓣：從百分比圖和數(shù)據(jù)得出有兩個峰值方向，分別為279°（幅度為1）和99°（幅度為1）。零點：50%處：900MHz: 100.2主瓣：后瓣：從百分比圖和數(shù)據(jù)得出有在75°處有一個峰值（幅度為0.993）。而后瓣衰減嚴重，峰值僅為255°處（幅度為0.273）零點：50%處：1200MHz: 37.8后瓣：主瓣：從百分比圖和數(shù)據(jù)可得出在63°和150°處各有一個峰值（幅度基本均為1），這些都

4、屬于旁瓣。旁瓣的擴大嚴重干擾了主瓣，按實驗經(jīng)驗在90°找到被削弱的主瓣，幅度為1。而在218°356°范圍內(nèi)幅度一直居高不下，接近1左右，其為后瓣。零點：50%處：四、結(jié)果分析頻率（MHz）6009001200主瓣峰值點（°）99751后瓣峰值點（°）279255/主瓣寬度（°）60100/后瓣寬度（°）9030138前后比13.637361表1 不同頻率下八木天線的工作參數(shù)八木天線的優(yōu)點在于方向性很好。其引向器能夠增強主瓣，而反射器能夠消除后瓣，因此其較理想方向圖應(yīng)該是只有一個明顯的主瓣，其余成分比如旁瓣、后瓣越小越好。由

5、三個不同頻率下的方向圖可知，在F=600MHz圖上和F=900MHz圖上旁瓣都很小，既能量大部分都集中在主瓣上。其中頻率是900MHz的時候效果是最好的，圓圖邊沿的毛刺比較少，方向性比較好，主瓣的面積比較大。而在F=1200MHz圖上由于受空間電磁場的干擾，使得旁瓣所占能量比較大。本次實驗中比較符合理想的方向圖是900MHz的實驗結(jié)果，而600MHz的問題在于后瓣太大，1200MHz則出現(xiàn)兩個明顯旁瓣，后瓣也太寬，表明其受到了嚴重干擾。根據(jù)八木天線儀器上的標(biāo)識900MHz，本次實驗結(jié)果也是比較正確的。 八木天線由于測量的是無線信號，因此受周圍環(huán)境的影響還是比較大的，因此在測量的時候應(yīng)當(dāng)盡量保持

6、周邊環(huán)境參數(shù)一定，以減小對天線電磁波的反射從而減小測量帶來的誤差使得圓圖更接近真實情況。五、實驗總結(jié)八木定向天線，具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價格便宜等優(yōu)點。因此，它特別適用于點對點的通信，例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線類型。八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，通常采用 6 - 12 單元的八木定向天線，其增益可達 10-15dBi。天線除了要完成行導(dǎo)波和自由空間電磁波的基本功能之外，還應(yīng)該有很好的方向性，這樣才能提高接收和發(fā)射效率。八木天線就是為了提高天線方向性而研制的一個典型天線。它是由一個有源振子（一般用折合振子）、一個無源反射器和若干個無源引向器平行排列而成的端射

7、式天線。八木天線的確好用，它有很好的方向性，較偶極天線有高的增益。用它來測向、遠距離通信效果特別好，如果再配上仰角和方位旋轉(zhuǎn)控制裝置，更可以隨心所欲與包括空間飛行器在內(nèi)的各個方向上的電臺聯(lián)絡(luò)，這種感受從直立天線上是得不到的。六、心得體會以前經(jīng)常會看到房頂上有很多天線，進入實驗室才知道那些都是八木天線，在老師的解說下，我對于八木天線的來歷有了進一步的了解。八木天線在傳播電磁波的時候，會有主瓣和旁瓣后瓣之分。實驗中通過旋轉(zhuǎn)云臺，讀取數(shù)據(jù)，可以得到最佳接收狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)一周后，可以從圖上看到不同頻率下的方向圖。通過這次實驗我掌握了網(wǎng)絡(luò)分析儀輔助測試方法，學(xué)會了測量八木天線方向圖方法，并且通過對測量結(jié)果的分析，了解了在不同頻率下的八木天線方向圖特性。這次實驗讓我對天線有了進一步的認識，發(fā)現(xiàn)天線的發(fā)射和接收特性是可以通過改變其外在構(gòu)造而改善的，但是怎樣改變外在構(gòu)造將是個很值得研究的問題，現(xiàn)在的天線各式各樣的應(yīng)有盡有，線型的、環(huán)型的、面型的都能在生活中找到。實驗中干擾因素較多，所得到圖形偏差較大。由此可知，在天線的實際應(yīng)用中，抗干擾技術(shù)非常重要通過測量不同頻率的電磁波通過八木天線的接收，發(fā)現(xiàn)在不同方向接收到的信號強度不同，實際應(yīng)用中的有向天線和基站的