天线与电波传播实验报告
08 级队区队学员姓名学号
实验组别 3 同组人实验日期2011.12.22 实验成绩
实验项目：行波天线方向图仿真实验
实验目的：
1．加深对行波天线工作原理的理解；
2．理解行波单导线的长度对天线方向性的影响；
3．了解菱形天线的参数选取。
实验器材：
1．计算机
2．MATLAB软件
实验原理阐述、实验方案：
一、实验原理
1．行波单导线的方向性
行波单导线是指天线上电流按行波分布的单导线天线。设长度为l 的导线沿z轴放置，如图2所示，导线上电流按行波分布，即天线沿线各点电流振幅相等，相位连续滞后，其馈电点置于坐标原点。设输入端电流为I0，忽略沿线电流的衰减，则线上电流分布为
'jk z 0e I )'z (I -=
（2-1）
z
o
R
r
kz cos
θ??l
dz ′
θ
图2 行波单导线及其坐标
行波单导线辐射场的分析方子相似法与对称振，即首先把天线分割成许多个电基本振子，而后取所有电基本振子辐射场的总和，故
⎰θ-θθλ
=l 0)cos 'z r (jk 'jk z 0
'dz e e sin r I 60j
E )cos 1(2
k l
j jk r 0e )]cos 1(2
kl sin[cos 1sin e r I 60j θ--θ-θ-θλ= （2-2）
式中，r 为原点至场点的距离;θ为射线与z 轴之间的夹角。由上式可得行波单导线的方向函数为
)
cos 1()]cos 1(2
kl
sin[
sin )(f θ-θ-θ
=θ
（2-3）
根据上式可画出行波单导线的方向图如图3所示，由图可以看出行波单导线的方向性具有如下特点：
(a)(b)(c)
θm θ ＝0°
z
52.5??
z
θ ＝0°
40.5??
z
θ ＝0°
29??
θm
θm
图3 行波单导线方向图
（1）沿轴线方向没有辐射。这是由于基本振子沿轴线方向无辐射之故。
（2）导线长度愈长，最大辐射方向愈靠近轴线方向，同时主瓣愈窄，副瓣愈大且副瓣数增多。
（3）当l/λ很大时，主瓣方向随l/λ变化趋缓，即天线的方向性具有宽频带特性。 二、实验方案步骤
1．行波单导线方向函数的MATLAB 程序实现；
建立坐标系，标示出天线的位置及放置方式，将图2中的坐标变量和sph2cart 函数的坐标变量之间的关系对应好，得到行波单导线的立体方向图。
2．分析行波单导线长度对天线方向性的影响；
改变行波单导线的长度（从1λ到10λ），观察行波单导线长度的变化对立体方向图的影响，并将结果生成avi 动画文件。
实验数据：
一、行波单导线的方向图
二、行波单导线长度的变化对应的立体方向图
三、行波单导线长度的变化对应的二维方向图。
实验结果分析：
1、沿导线轴线方向没有辐射。这是由于基本振子沿轴线方向无辐射
之故。
2、导线长度愈长，最大辐射方向愈靠近轴线方向，同时主瓣愈窄，副
瓣愈大且副瓣数增多。
3、当l/λ很大时，主瓣方向随 l /λ变化趋缓，即天线的方向性具有
宽频带特性。
实验小结及建议：
1、小结：行波单导线是一种结构简单、架设维护方便的弱方向性天线，
特别适用于半固定式短波电台。但其主要缺点是工作频带窄，馈线上行波系数很低，特别是在低频端尤为严重。因此，不宜在大功率电台或馈线很长的情况下使用。必要时为了改善馈线上的行波系数，应在馈线上加阻抗匹配装置。
2、建议：做实验前，能够稍微详细地对程序进行讲解，以利于更好为后续实验服务。
教员评语：
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