201321103天线方向图测试数据

实验六天线的方向性与驻波比测量一、实验目的1.了解八木天线的阻抗特性，知道八木天线驻波比的测量方法。

2.加深对方向图的理解，了解方向图的测试方法。

3.了解两天线法测增益的原理，知道测试方法。

二、实验器材1、PNA3621及其成套附件2、偶极子天线两根3、待测八木天线一个4、短路器一只5、半波振子和全波振子各一个。

三、实验步骤1、仪器进行校准。

2、插损和增益测量。

3、接上待测八木天线，按【菜单】键将光标移到【驻波】处，再按【执行】键，用驻波测量，打出测试曲线。

4、设置参考方位，控制器置手动（MAN），接通电源；按控制器右转（或左）按键，将天线转到底使其限位停下；左右微动使得转台停在指示灯亮的方位上，以这点为参考方位。

此点习惯上为-90°(或270°)；将待测天线的-90°(或270°，即天线讯号的最小值处)方向，对准发射天线并固定之。

5、校最大值，控制器置手动（MAN），左右转动以便找到最大值。

找到最大值后，按下仪器执行键。

即完成了校最大值步骤，此时屏幕右下角显示测试频率值。

6、测试，按控制器右转（或左）键将天线转到底使其限位停下，然后再按一次仪器执行键，仪器进入测试状态，画面转为直角坐标；再按入控制器自动（AUTO）键使天线按270°→ 0°→90°→180°方向旋转；过270°后仪器即进入记录状态，这样记的目的是为了得到完整的主瓣与尾瓣。

四、实验记录1、偶极子天线的插损及增益：2、全波振子方向图：3、半波振子方向图：4、八木天线方向图：5、八木天线驻波比图：五、实验分析对于天线增益：天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。

它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。

增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。

天线特性的测量实验报告一、实验目的1．了解天线的基本特性参数 2.测量天线的频率特性，方向图3.了解鞭状天线、八木天线、壁挂天线等的构造及特性 4．学会用频谱仪测量天线的方向图。

二、实验仪器1．鞭状天线、八木天线、壁挂天线。

（选购）2．微波信号源。

（选购或用锁相源、跟踪振荡器等代替） 3．频谱仪。

（标配） 4. 频谱分析仪 三、天线测量原理天线是向空间辐射电磁能量，实现无线传输的重要设备。

天线的种类很多，常见天线分为线天线和面天线两大类。

高频、超高频多用线电线，微波常用面天线。

每一类天线又有很多种，常见的线天线，有鞭状天线、八木天线、偶极子天线等。

常见的面天线有抛物面天线、喇叭口天线等。

天线的基本参数有天线方向图 ，主瓣波束宽度、旁瓣电平、带宽、前后向比、极化方向、天线增益、天线功率效率、反射系数、驻波比、输人阻抗等等。

本实验对天线的方向图进行测试。

天线向空间辐射电磁能量，在不同的方向辐射的电磁能量的大小是不相同的，将不同方向天线辐射的相对场强绘制成图形，称为天线方向图。

1 方向图函数和方向图天线的最基本特性是它的方向特性。

对发射天线来说，方向特性通常是表示在相同距离条件下天线的远区辐射场与它的空间方向之间的关系。

描述天线的方向特性，最常用的是方向图函数和方向图。

方向图函数是定量表示远区天线辐射能量在空间相对分布情况的一个参数，通常是指远区同一距离处天线辐射场强(或能流密度)的大小与方向坐标关系的函数。

若用图形把它描绘出来，便是天线方向图。

其中表示场强大小与方向关系的，称为场强振幅方向图，表示能流密度大小与方向关系的，称为功率方向图。

习惯上又把场强振幅方向图简称为场强方向图，或进一步简称为方向图。

把场强振幅方向图函数用),(θf 表示，或进一步简写成f (,)θϕ。

把最大值为1的方向图称为归一化方向图。

把归一化场强振幅方向图函数用F(,)θϕ表示，或进一步简写成F(,)θϕ。

方向图一般是三维立体图形。

第8章 天线方向图的测试方向图测试本身并不难，难在它须要一套设施。

首先是空旷的场地或暗室，其次是转台与安装设备，当然还要有一套收发装置能自动记录测试数据。

这里要提醒的是在测照射器的幅度方向图之前，先要测出其相位方向图以定出相位中心后，才能测幅度方向图。

8.1 相位方向图的测试由于这个问题未受到充分重视，故这里先讲它，作为抛物反射面天线的照射器，可以 是振子，也可以是喇叭，甚至是波纹喇叭，抛物面反射器对照射器不但有幅度分布要求，对相位分布也有要求，一般要求同相。

或者说测幅度方向图时转台的旋转中心要落在照射器的相位中心上，除要求转台上有平移微调用的拖板，以便来回调整位置，找到合适的相位中心，当然指示设备要用有相位信息的矢网之类的幅相接收机，最简单的就是PNA36系列。

相位中心不是一次就找得出来的，它是一个试凑过程，甚至有的照射器E 面与H 面相位中心不重合，假如你能在天线反射面或付面中能修正这些相位误差的话，你的天线设计就又高了一层。

8.2 测远场幅度方向图的考虑一．测试距离R一个待测天线最大口径尺寸为D 则R ≥2D 2/λ，对于一般通信天线大致上约为30m 。

这是允许口面相位差π/8推出的，适于一般常规要求。

二．架高问题一般习惯收发天线适当架高一些，以避免阻挡与人的影响。

有人想避开地的影响，拼命架高并无必要，因为在低频段，低增益下脱离地面达到自由空间的效果是办不到的，甚至测增益有时要故意架低才能测准。

但测波瓣并不太在乎高度，但也不宜放在盲区，有时得适当选择一个高度才行。

当然有条件的话尽量在暗室中测试。

三．系统信号强度（接收功率）估算P r = ()222244LR G PGG L R A G G P r t t πλπ=⋅⋅⋅⋅ （8-1）用dB 表示 。

P rdBm = P dBm + G dB + G tdB + G rdB +λdB - R dB - L dB （8-2）P 为发射功率，L 为电缆损耗，G 为放大器增益（注意P max ≈17dBm ），G t 为发射天线增益，G r 为待测天线增益，R 为空间衰减，λ为波长，λdB 为由波长引入的因子。

大连理工大学实验预习报告姓名：牛玉博班级：电通1202 学号：201201203实验六天线方向图测试本系统主要用于线天线E面方向图测试，可动态、实时绘制极坐标和直角坐标系方向图曲线，保存测试数据用于后续分析处理。

系统使用步骤示意如图0.1所示。

图0.1 系统使用步骤示意图1系统连接测试系统由发射装置、接收装置和控制器三大部分组成，三部分的连接示意如图1.1所示。

连接时注意信号线要根据待测工作频率接至对应端子，并将接收装置方向调整到正确姿态。

图1.1系统连接示意图发射装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的发射电路和天线，如图1.2所示。

接收装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的接收电路和天线，并具有天线旋转机构，如图1.3所示。

控制器利用触摸屏完成所有测试操作和方向图曲线的实时绘制，如图1.4所示。

图1.2 发射装置 图1.3 接收装置此处少一图（图1.4 测试控制器）、待发。

2 控制器操作2.1 打开控制器电源，等待系统启动，进入提示界面，如图2.1所示。

图2.1 方向图测试系统提示界面2.2点击界面任意位置，进入“实测方向图”界面，如图2.2所示。

图2.2 实测方向图界面2.3点击图2.2中的“频率选择”按钮，选择与硬件链接对应的工作频率。

2.4点击“天线长度”数字框，输入实际天线长度（单位为毫米），并按“确定”确认，如图2.3所示。

图2.3 天线长度输入界面2.5点击“机械回零”按钮，接收天线旋转，当到达机械零点基准点时，自动停止旋转，如图2.4所示。

注意：机械回零完成之前不要做其它操作！图2.4 机械归零界面2.6点击“归一化”按钮，接收天线旋转，搜索信号最大值，并提示“归一化进行中”。

当到天线旋转一周时，搜索结束，如图2.5所示。

注意：归一化完成之前不要做其它操作！图2.5 归一化界面2.7当图2.5中“归一化控制”区提示归一化完成时，点击“启动”按钮，天线旋转，测试开始。

大连理工大学实验预习报告姓名：牛玉博班级：电通1202 学号：201201203实验六天线方向图测试本系统主要用于线天线E面方向图测试，可动态、实时绘制极坐标和直角坐标系方向图曲线，保存测试数据用于后续分析处理。

系统使用步骤示意如图0.1所示。

图0.1 系统使用步骤示意图1系统连接测试系统由发射装置、接收装置和控制器三大部分组成，三部分的连接示意如图1.1所示。

连接时注意信号线要根据待测工作频率接至对应端子，并将接收装置方向调整到正确姿态。

图1.1 系统连接示意图发射装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的发射电路和天线，如图1.2所示。

接收装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的接收电路和天线，并具有天线旋转机构，如图1.3所示。

控制器利用触摸屏完成所有测试操作和方向图曲线的实时绘制，如图1.4所示。

图1.2 发射装置 图1.3 接收装置 此处少一图（图1.4 测试控制器）、待发。

2 控制器操作2.1 打开控制器电源，等待系统启动，进入提示界面，如图2.1所示。

发射装置 接收装置控制器电机线信号线图2.1 方向图测试系统提示界面2.2点击界面任意位置，进入“实测方向图”界面，如图2.2所示。

图2.2 实测方向图界面2.3点击图2.2中的“频率选择”按钮，选择与硬件链接对应的工作频率。

2.4点击“天线长度”数字框，输入实际天线长度（单位为毫米），并按“确定”确认，如图2.3所示。

图2.3 天线长度输入界面2.5点击“机械回零”按钮，接收天线旋转，当到达机械零点基准点时，自动停止旋转，如图2.4所示。

注意：机械回零完成之前不要做其它操作！图2.4 机械归零界面2.6点击“归一化”按钮，接收天线旋转，搜索信号最大值，并提示“归一化进行中”。

当到天线旋转一周时，搜索结束，如图2.5所示。

注意：归一化完成之前不要做其它操作！图2.5 归一化界面2.7当图2.5中“归一化控制”区提示归一化完成时，点击“启动”按钮，天线旋转，测试开始。

天线方向性图的测量[权威资料] 天线方向性图的测量对于一面发射天线，如果有另一面性能较好的接收天线相配合，就可以测定发射天线的发射方向图。

对于一面接收天线，如果有一面发射天线相配合，就可以测定接收天线的接收方向图。

只是在测定方向图时，不管被测的是发射天线还是接收天线，都需要有电动伺服系统，能够平稳地、连续地在方位面和俯仰面上进行调整。

用来配合测试的天线可以与被测天线处于同一地球站内，也可以处在地理位置相隔较远的地球站上。

这种测定天线方向性图的方法，称为“辅助地球站测量法”。

要想测定发射天线的方向性图，则与之配合的接收天线就是“辅助地球站”;要想测定接收天线，则与之配合的发射天线就是“辅助地球站”。

这种测量法与其它一些方法相比有以下优点:一是既能测接收方向图，又能测发射方向图;二是测量的角度范围比较大，能够测到远旁瓣;三是测量的结果比较准确，测量精度在可控范围内。

使用这种测量方法，不论是测量发射方向性图还是测量接收方向性图，都必须向卫星发射一个不加调制的单载波，且要求其频率和功率都十分稳定。

上行功率的确定要考虑两个方面的因素，一方面上行功率要足够大，以保证在天线转动到远旁瓣时仍能接收到信号;另一方面，上行功率又不能过大，避免使卫星转发器进入饱和状态，一旦转发器处于饱和状态，会影响方向性图在主瓣附近的细节，还会影响主瓣与旁瓣之间的电平关系。

如图1(a)所示，某天线在测试时因为上行发射功率太大导致转发器饱和，主瓣被压缩，主瓣与旁瓣的电平差不符合指标要求;而在调小发射功率后再测，结果就正常了，见图1(b)。

所以，确定上行功率时需要得到卫星测控站的帮助，只要确认在天线主瓣对准卫星时转发器未饱和即可。

上行功率的确定还要兼顾测试接收机的性能，以保证接收机工作在线性范围内，避免由于接收机的原因导致测量误差。

在测量中还需注意，尽可能不使用LNB(低噪声下变频单元)，而应使用LNA(低噪声放大器)，且放大器中不可启用AGC(自动电平调整)功能。

实验四、电波天线特性测试一、实验原理天线的概念无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。

电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。

可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。

天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。

对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。

选择合适的天线天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。

具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。

选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。

天线的方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。

衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。

全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。

定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。

垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图。

立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。

天线的增益增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。

目录一、概述二、微波天线主要技术参数1．方向图（1）方向性图（2）方向性系数2．天线效率3．增益系数（增益）4．天线阻抗5．天线极化6．频带宽度三、实验用的天线－角锥喇叭天线四、天线测量实验系统的建立1．系统连接2．测试实验系统的阻抗匹配情况3．测试实验系统中两天线间距离及架设高度的选择（1）两天线架设最小间距Vmin（2）天线架设高度五、测量1．天线增益系数的测量（1）测量理论（2）测量方法2．天线方向性图的测量（1）方法（一）（2）方法（二）六、附录－同轴传输系统中微波天线测量实验微波天线测量实验一、概述微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。

通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。

本文作为结合实验内容，对天线系统架设于调整，天线的增益系数，天线方向性图的测量实验，及实验使用的天线性能等方面内容作一些介绍。

二、微波天线主要技术参数1．方向性（1）方向性图天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。

天线的方向性图是一个立体图形。

它的特性可以用两个互相垂直的平面（E 平面和H平面）内方向性图来描述。

如图（1）所示：图（1）天线方向性图天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。

若天线将电磁能量均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。

天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。

通常图形方向性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。

在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。

a. 方向性图主瓣宽度b. 方向性图主瓣零点角如图2所示，方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角，用2θ0来表示。

天线外场方向图自动测试系统刘琳;殷战宁;仇雅芳;王正生【摘要】设计并实现了基于LabVIEW的天线外场自动测试系统,该系统改变了原有的手动天线测试方式,实现了测试天线与伺服系统的自动控制,能对天线转角、频率、功率等各项测试参数进行自动控制并绘制方向图,大大提高了天线测试的效率、精度,具有良好的扩展性.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2013(036)003【总页数】4页(P114-117)【关键词】接收天线;外场测试系统;天线方向图【作者】刘琳;殷战宁;仇雅芳;王正生【作者单位】中国电子科技集团公司51所,上海201802;中国电子科技集团公司51所,上海201802;中国电子科技集团公司51所,上海201802;中国电子科技集团公司51所,上海201802【正文语种】中文【中图分类】TN820.50 引言天线被广泛地运用于无线电设备以实现能量转换和电磁波的定向辐射或接收。

现代无线电设备，不管是通讯、雷达、导航、微波着陆、干扰和抗干扰等系统的应用中，越来越多地采用阵列天线。

阵列天线是根据电磁波在空间相互干涉的原理，把具有相同结构、相同尺寸的某种基本天线按一定规律排列在一起组成的。

对于大型天线阵或工作频率很低的大口径天线，由于其远场距离较大，并且天线本身尺寸也较大，在传统的微波暗室中无法进行测试，因此需要在空阔的室外作外场测试。

为了提高天线外场测试效率，急需开发一套能够满足不同测试要求的外场自动测试系统。

本文基于LabVIEW软件平台设计了一套外场天线自动测试系统，不仅实现了信号设置、数据录取的自动化，还能根据录取数据自动绘制方向图，克服了手工测试速度慢、效率低、准确度差等缺点。

天线外场自动测试系统用于大型阵列天线和低频段天线的外场测试，既可用于接收天线和发射天线的方向图测试，还可进行接收、发射天线的幅相测试，以下内容以接收天线为实例论述［1］。

1 接收天线外场自动测试系统的设计1.1 测试系统硬件配置为了实现对待测接收阵列天线的自动测试，本系统使用了以下硬件：主控计算机、频谱仪或相位网络分析仪、安装在伺服系统上的待测天线、从控计算机、信号源、发射天线，如图1所示。