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实验四 天线方向图测量实验 一、预习要求 1、什么是天线的方向性？ 2、什么是天线的方向图，描述方向图有哪些主要参数？ 二、实验目的 1、通过天线方向图的测量，理解天线方向性的含义； 2、了解天线方向图形成和控制的方法； 3、掌握描述方向图的主要参数。 三、实验原理 天线的方向图是表征天线的辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。完整的方向图是一个空间立体图形，如图7 所示。 它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成的。测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图；测量极化就得到极化方向图；测量相位就得到相位方向图。若不另加说明，我们所述的方向图均指场强振幅方向图。空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面的方 向图就行了。 图 7 立体方向图 天线的方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。但当天线方向图的主瓣窄而副 瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的 纵坐标均可任意选取，例如即使不到 1o的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。一般绘制方向图时都是经过归一化的,即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是 以相对场强?(? ?) ? `  max 表示。这里，?(? ?) 是任一方向的场强值，? `  max 是最大辐射方向 的场强值。因此，归一化最大值是1。对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。图 8 所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。 图 8 方向图表示法 （a）极坐标 （b）直角坐标 本实验测量一种天线的方向图，测试系统框图如图 9 所示。其中，辅助天线作发射，由功率信号发生器激励产生电磁波；被测天线作接收，被测天线置于可以水平旋转的实验支架上，接收到的高频信号经检波后送给电流指示器显示。 图 9 方向图测试系统 四、实验内容与步骤 1、打开功率信号发生器电源开关，Signal灯亮，机器工作正常，按下TX 按钮，观察功率指示表有一定偏转，说明发射正常。 2、将检波天线架设于极化支架上，连接好天线到电流表的电缆，按下TX 按钮，电流表应有一定指示，说明接收部分工作正常。 3、设定被测天线的架设距离，使天线旋转360o的电流读数在量程范围内。 4、固定被测天线位置，连续旋转天线支架，按一定角度步进，读出每个步进角度对应的电流表指示值。 5、将测量数据在直角坐标系中画出天线的方向图。并在图上读出方向图的主瓣宽度和副瓣电平。 五、注意事项 1、按下 TX 按钮时，若 Alarm 红色告警灯亮，应立即停止发射，检查波段插口与波段开关是否对应，发射天线是否接好，或请老师检查。否则会损坏机仪器。 2、尽量减少按下TX 按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。 3、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。 六、报告要求 1、画出实验测试原理框图 2、数据记录与处理 分别在E 面和H 面旋转被测天线，将数据记录入下表 角度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 E 面 电流 角度 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 电流 角度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 H 面 电流 角度 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 电流 根据上面的数据，在下表中画出H 面和E 面的直角坐标方向图 0 o 180 o 360o 根据上面的数据，读出方向图的主瓣宽度：E 面 ，H 面 。 3、分析该实验中方向图测量误差产生的因素有那些？