北邮电磁场与微波实验天线部分实验二概要.doc

电磁场与电磁波（天线部分）实验报告实验二班级：2010211110 班姓名：谢牧彤学号：10210289日期：20130503实验二网络分析仪测试八木天线方向图1. 实验目的1.掌握网络分析仪辅助测试方法；2•学习测量八木天线方向图方法；3.研究在不同频率下的八木天线方向图特性注：重点观察不同频率下的方向图形状，如：主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等2. 实验原理实验中用的是七单元八木天线，包括一个有源振子，一个反射器，五个引向器（在此图中再加 2个引向器即可）引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压 90°;引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号叠加，得到加强反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后 90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了 180°,起到了抵消作用，一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性发射状态作用过程亦然。

3. 实验步骤（1）调整分析仪到轨迹（方向图）模式；（2）调整云台起点位置 270°（3）寻找归一化点（最大值点）；（4）旋转云台一周并读取图形参数；（5）坐标变换、变换频率（f=600MHz、900MHz、1200MHz ），分析八木天线方向图特性4. 实验数据当f=600MHz时，接收信号分贝强度（对数）方向图:图4.1 f=600MHz接收信号方向图（dB）当f=600MHz时，接收信号百分比强度方向图:图4.2 f=600MHz接收信号方向图（%）从百分比图和数据得出有两个峰值方向，分别为 292° （幅度为96.7%）和 98 ° （幅度为 99.8% ）当f=900MHz时，接收信号分贝强度（对数）方向图:图4.3 f=900MHz接收信号方向图（dB）当f=900MHz时，接收信号百分比强度方向图：图4.4 f=900MHz接收信号方向图（%）从百分比图和数据得出有在 95°处有一个峰值（幅度为1 ）而后 瓣衰减严重，峰值仅为 285°处（幅度为30.3%当f=1200MHz时，接收信号分贝强度（对数）方向图：图4.5 f=1200MHz接收信号方向图（dB）当f=1200MHz时，接收信号百分比强度方向图:图4.6 f=1200MHz接收信号方向图（%）从百分比图和数据可得出在 57°和154°处各有一个峰值（幅度分别 为72.8%和93.6%），这些都属于旁瓣。

旁瓣的扩大严重干扰了主 瓣，按实验经验在92°找到被削弱的主瓣，幅度为 61.4%而在218 ~341 °范围内幅度一直居高不下，接近 1左右，其为后瓣5. 实验结果分析频率（MHz）6009001200主瓣峰值点（°989592后瓣峰值点（°292285/主瓣宽度（°6145/后瓣宽度（°7852136前后比 表5-1不同频率下八木天线的工作参数八木天线的优点在于方向性很好其引向器能够增强主瓣，而反 射器能够消除后瓣，因此其较理想方向图应该是只有一个明显的 主瓣，其余成分比如旁瓣、后瓣越小越好本次实验中比较符合 理想的方向图是900MHz的实验结果，而600MHz的问题在于后 瓣太大，1200MHz则出现两个明显旁瓣，后瓣也太宽，表明其受 到了严重干扰原因是什么？是因为实验环境下 600MHz和1200MHz的噪音太高对天线造成了干扰？亦或是此次实验使用的 八木天线工作频率在900MHz左右，偏离工频太多便会影响性能 不能正常工作？这都需要进一步实验的测试，本次试验所得到的 信息是远远不够的6. 心得体会八木天线是上世纪二十年代日本的两位科学家发明的天线，因为其方向性明显的特点，其性能 比单振子或双振子直立天线要好。

本实验中 900MHz的实验结果让我对八木天线的方向性有了直观的认识然而，为什么实验用天线在 900MHz工作良好，在其他频率却出现了各种各样的问题呢？这个 问题不由得让我思考可能的原因是室内同学们的信号造成干扰，但查阅信号频段 表：GSM900M : 890MHz — 915MHz（上行 935MHz — 960MHz（下行CDMA800M : 825MHz — 835MHz（上行 870MHz — 880MHz（下行DCS1800M : 1850MHz — 1910MHz（上行）1930MHz — 1990MHz（下行） PCS1900M: 1850MHz— 1910MHz（上行）1930MHz — 1990MHz（下行）发现其实900MHz信号更易受干扰，但为什么 900MHz信号的工作情况反而更好呢？是否与天 线本身的工频有关？这些都需要了解更多的跟实验用的这根天线有关的信息，做更多的实验科学必须要有猜想，但科学不是猜想，必须要大量的理论证明和实验验证来支撑实验二的步 骤比实验一稍难，但我们在仔细研究后也解决了通过这个实验，我不仅了解了八木天线的工 作原理，也加强了我的科学素养。