北郵電磁場(chǎng)與微波實(shí)驗(yàn)天線部分實(shí)驗(yàn)二

1、電磁場(chǎng)與電磁波（天線部分）實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二 班級(jí)：2010211110班 姓名： 謝牧彤 學(xué)號(hào)： 10210289 日期： 20130503 實(shí)驗(yàn)二 網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試八木天線方向圖1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握網(wǎng)絡(luò)分析儀輔助測(cè)試方法；2.學(xué)習(xí)測(cè)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(diǎn)觀察不同頻率下的方向圖形狀，如：主瓣、副瓣、后瓣、零點(diǎn)、前后比等。2.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中用的是七單元八木天線，包括一個(gè)有源振子，一個(gè)反射器，五個(gè)引向器（在此圖中再加2個(gè)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(zhǎng)，主振子等于二分之一波長(zhǎng)，反射器略長(zhǎng)于二分之一波長(zhǎng)，兩振子間距四分之一波長(zhǎng)

2、。此時(shí)，引向器對(duì)感應(yīng)信號(hào)呈“容性”，電流超前電壓90°；引向器感應(yīng)的電磁波會(huì)向主振子輻射，輻射信號(hào)經(jīng)過四分之一波長(zhǎng)的路程使其滯后于從空中直接到達(dá)主振子的信號(hào)90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，兩者相位相同，于是信號(hào)疊加，得到加強(qiáng)。反射器略長(zhǎng)于二分之一波長(zhǎng)，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(hào)正好相差了180°，起到了抵消作用，一個(gè)方向加強(qiáng)，一個(gè)方向削弱，便有了強(qiáng)方向性。發(fā)射狀態(tài)作用過程亦然。3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）調(diào)整分析儀到軌跡（方向圖）模式；（2）調(diào)整云臺(tái)起點(diǎn)位置270°；

3、（3）尋找歸一化點(diǎn)（最大值點(diǎn)）；（4）旋轉(zhuǎn)云臺(tái)一周并讀取圖形參數(shù)；（5）坐標(biāo)變換、變換頻率（f=600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木天線方向圖特性。4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)當(dāng)f=600MHz時(shí)，接收信號(hào)分貝強(qiáng)度（對(duì)數(shù)）方向圖：圖4.1 f=600MHz接收信號(hào)方向圖（dB）當(dāng)f=600MHz時(shí)，接收信號(hào)百分比強(qiáng)度方向圖：圖4.2 f=600MHz接收信號(hào)方向圖（%）從百分比圖和數(shù)據(jù)得出有兩個(gè)峰值方向，分別為292°（幅度為96.7%）和98°（幅度為99.8%）。當(dāng)f=900MHz時(shí)，接收信號(hào)分貝強(qiáng)度（對(duì)數(shù)）方向圖：圖4.3 f=900MHz接收信號(hào)方向圖（dB）當(dāng)f

4、=900MHz時(shí)，接收信號(hào)百分比強(qiáng)度方向圖：圖4.4 f=900MHz接收信號(hào)方向圖（%）從百分比圖和數(shù)據(jù)得出有在95°處有一個(gè)峰值（幅度為1）。而后瓣衰減嚴(yán)重，峰值僅為285°處（幅度為30.3%）當(dāng)f=1200MHz時(shí)，接收信號(hào)分貝強(qiáng)度（對(duì)數(shù)）方向圖：圖4.5 f=1200MHz接收信號(hào)方向圖（dB）當(dāng)f=1200MHz時(shí)，接收信號(hào)百分比強(qiáng)度方向圖：圖4.6 f=1200MHz接收信號(hào)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(gè)峰值（幅度分別為72.8%和93.6%），這些都屬于旁瓣。旁瓣的擴(kuò)大嚴(yán)重干擾了主瓣，按實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)在92

5、76;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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析頻率（MHz）6009001200主瓣峰值點(diǎn)（°）989592后瓣峰值點(diǎn)（°）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(diǎn)在于方向性很好。其引向器能夠增強(qiáng)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(gè)明顯的主瓣，其余成分比如旁瓣、后瓣越小越好。本次實(shí)驗(yàn)中比較符合理想的方向圖是900

6、MHz的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而600MHz的問題在于后瓣太大，1200MHz則出現(xiàn)兩個(gè)明顯旁瓣，后瓣也太寬，表明其受到了嚴(yán)重干擾。原因是什么？是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)環(huán)境下600MHz和1200MHz的噪音太高對(duì)天線造成了干擾？亦或是此次實(shí)驗(yàn)使用的八木天線工作頻率在900MHz左右，偏離工頻太多便會(huì)影響性能不能正常工作？這都需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，本次試驗(yàn)所得到的信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。6.心得體會(huì)八木天線是上世紀(jì)二十年代日本的兩位科學(xué)家發(fā)明的天線，因?yàn)槠浞较蛐悦黠@的特點(diǎn)，其性能比單振子或雙振子直立天線要好。本實(shí)驗(yàn)中900MHz的實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓我對(duì)八木天線的方向性有了直觀的認(rèn)識(shí)。然而，為什么實(shí)驗(yàn)用天線在900MHz工作良好，在其

7、他頻率卻出現(xiàn)了各種各樣的問題呢？這個(gè)問題不由得讓我思考?？赡艿脑蚴鞘覂?nèi)同學(xué)們的手機(jī)信號(hào)造成干擾，但查閱手機(jī)信號(hào)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(shí)900MHz信號(hào)更易受干擾，但為什么900MHz信號(hào)的工作情況反而更好呢？是否與天線本身的工頻有關(guān)？這些都需要了解更多的跟實(shí)驗(yàn)用的這根天