北郵電磁場與微波實驗天線部分實驗二

1、電磁場與電磁波（天線部分）實驗報告實驗二班級：2010211110班姓名： 謝牧彤 學號： 10210289 日期： 20130503 實驗二 網(wǎng)絡分析儀測試八木天線方向圖1.實驗目的1.掌握網(wǎng)絡分析儀輔助測試方法；2.學習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。2.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

2、時，引向器對感應信號呈“容性”，電流超前電壓90°；引向器感應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。3.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

3、）尋找歸一化點（最大值點）；（4）旋轉云臺一周并讀取圖形參數(shù)；（5）坐標變換、變換頻率（f=600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木天線方向圖特性。4.實驗數(shù)據(jù)當f=600MHz時，接收信號分貝強度（對數(shù)）方向圖：圖4.1 f=600MHz接收信號方向圖（dB）當f=600MHz時，接收信號百分比強度方向圖：圖4.2 f=600MHz接收信號方向圖（%）從百分比圖和數(shù)據(jù)得出有兩個峰值方向，分別為292°（幅度為96.7%）和98°（幅度為99.8%）。當f=900MHz時，接收信號分貝強度（對數(shù)）方向圖：圖4.3 f=900MHz接收信號方向圖（dB）當f=9

4、00MHz時，接收信號百分比強度方向圖：圖4.4 f=900MHz接收信號方向圖（%）從百分比圖和數(shù)據(jù)得出有在95°處有一個峰值（幅度為1）。而后瓣衰減嚴重，峰值僅為285°處（幅度為30.3%）當f=1200MHz時，接收信號分貝強度（對數(shù)）方向圖：圖4.5 f=1200MHz接收信號方向圖（dB）當f=1200MHz時，接收信號百分比強度方向圖：圖4.6 f=1200MHz接收信號方向圖（%）從百分比圖和數(shù)據(jù)可得出在57°和154°處各有一個峰值（幅度分別為72.8%和93.6%），這些都屬于旁瓣。旁瓣的擴大嚴重干擾了主瓣，按實驗經(jīng)驗在92°

5、;找到被削弱的主瓣，幅度為61.4%。而在218°341°范圍內(nèi)幅度一直居高不下，接近1左右，其為后瓣。5.實驗結果分析頻率（MHz）6009001200主瓣峰值點（°）989592后瓣峰值點（°）292285/主瓣寬度（°）6145/后瓣寬度（°）7852136前后比1.0320583.300330.614表5-1 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。本次實驗中比較符合理想的方向圖是900MH

6、z的實驗結果，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。原因是什么？是因為實驗環(huán)境下600MHz和1200MHz的噪音太高對天線造成了干擾？亦或是此次實驗使用的八木天線工作頻率在900MHz左右，偏離工頻太多便會影響性能不能正常工作？這都需要進一步實驗的測試，本次試驗所得到的信息是遠遠不夠的。6.心得體會八木天線是上世紀二十年代日本的兩位科學家發(fā)明的天線，因為其方向性明顯的特點，其性能比單振子或雙振子直立天線要好。本實驗中900MHz的實驗結果讓我對八木天線的方向性有了直觀的認識。然而，為什么實驗用天線在900MHz工作良好，在其他頻

7、率卻出現(xiàn)了各種各樣的問題呢？這個問題不由得讓我思考?？赡艿脑蚴鞘覂?nèi)同學們的手機信號造成干擾，但查閱手機信號頻段表：GSM900M： 890MHz915MHz(上行 935MHz960MHz(下行 CDMA800M： 825MHz835MHz(上行 870MHz880MHz(下行 DCS1800M： 1850MHz1910MHz(上行） 1930MHz1990MHz(下行） PCS1900M： 1850MHz1910MHz(上行） 1930MHz1990MHz(下行）發(fā)現(xiàn)其實900MHz信號更易受干擾，但為什么900MHz信號的工作情況反而更好呢？是否與天線本身的工頻有關？這些都需要了解更多的跟實驗用的這根天線