最新天线测量与微波测量实验讲义
天线测量与微波测量
实验讲义
天线测量与微波测量实验讲义（试用）
实验一、喇叭天线方向图的测量
一、 实验目的：
1、 了解喇叭天线的方向图特性；
2、 掌握天线方向图的测量方法。
二、 实验原理：
H 面和E 面方向图的计算公式为
E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR H θ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)]
+exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2
][C(u 3)+C(u 4)
-jS(u 3)-jS(u 4)]}
E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2 ±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)
u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}
u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}
u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]}
u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}
w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}
w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}
w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}
w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}
三、实验装置：
测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。发射系统由信号源、传输系统和发射天线组成，接收系统
一般由接收天线、检波装置和指示器组成。本实验将被测天线
被测天线安装在方位角可旋转的支架上。
四、实验内容和步骤：
1、选择测试距离。
2、测量角锥喇叭天线的H面方向图（由于条件所限，暂不测
E面方向图）。测量时找准最大辐射方向，否则测试结果误差很大。
可以近似这样来找最大辐射方向，先粗略找出最大辐射方向，根据方向图对称性，左右旋转到读数相等处，此二方向之角平分线方向即为最大辐射方向，至少应检验两次。以此最大辐射方向作为θ=00的方向。选择适当的角度间隔测量方向图（在方向图变化快的部分测试的点应密集一些，在方向图变化缓慢的部分测试的点可稀疏一些）。
五、实验注意事项：
1、由于条件所限，不能测晶体定标曲线，故应适当选择信号
源的输出功率，使得检波电流的最大值不超过10微安，这样就可以认为检波器是平方律检波。
2、由于测量天线方向图的仪器设备仅有一套，要求在实验过
程中一定要注意正确使用仪器，避免损坏仪器；
3、在测试过程中不要改变信号源的输出功率。
六、预习要求：
1、计算测试距离；（喇叭口面尺寸为：a h=140mm,b h=104mm,工
作频率f=9.0GHz）
2、复习角锥喇叭天线方向图变化规律；
3、设计出记录数据的表格；
4、写出预习报告;
5、复习测试天线辐射特性时对最小测试距离的要求。
七、实验报告要求：
1、写出实验名称、作者、合作者、实验原理,画出实验装置
方框图,注明测试条件(包括测试距离、天线架设高度等);
2、根据测试结果在坐标纸上画出方向图；
3、根据所测方向图求出半功率波瓣宽度；
4、分析可能引起测量误差的因素。
实验二、喇叭天线增益的测量
一、实验目的：
1、掌握用相同天线法测量天线增益的原理；
2、学会用相同天线法测量喇叭天线增益的方法。
二、测量原理：
根据收发天线在自由空间的最大功率传输公式（假定极
化匹配，无失配损耗）
P r=P0G t G r[λ/(4πR)]2
式中: P r—为接收天线的接收功率;
P0—为发射天线的输入功率;
G t、G r—分别为发射、接收天线的增益系数;
λ—天线的工作波长;
R—收、发天线之间的距离(R必须满足远区最小测试
距离)。
假定两天线完全相同，即G t=G r=G X—两相同天线法，则
G X=[(4πR)/λ]（P r/P0）1/2
由上式可见，测得了λ、R和功率比P r/P0，就不难由上
式
求出待测天线的增益。
实用中,一般用分贝数表示天线的增益。故用分贝数表
示待测天线的增益为:
G X (dB)=0.5{20*lg[(4πR)/λ]+10*lg(P r )-10*lg(P 0)}
三、测量方框图及测试步骤:
测量方框图如下:
测量步骤:
(1)、根据喇叭口面尺寸,工作频率确定最小测试距离;
(2)、按测量方框图接好线路;
(3)、使收发天线最大辐射方向对准;
(4)、先将功率计接于接收天线处测出并记录P r ，然后把发
射喇叭天线取下，将功率计接于隔离器的右端测出并
记录P 0（注意：此时必须把功率计的量程置于最大量
程档，以防功率过大而烧坏功率计），测出收、发天
线的距离R 。将所测结果代入公式计算即可得待测天
线的增益。要求至少测三次（在保证满足最小测试距
离的条件下,改变收、发天线的距离），分别计算出