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天线方向图的测试(功率测试法)

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1 广东第二师范学院学生实验报告

院系名称 物理与信息工程系 班级 姓名

专业名称 电子信息工程 学号

实验课程名称 电磁场与电磁波

实验项目名称 天线方向图的测试（功率测试法）

实验时间 2019年5月31日 实验地点 物理楼电磁波实验室

实验成绩 指导教师签名

实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。

【实验目的】

1、了解电磁波的频率分类

2、电磁波频率功率的测试方法

3、功率频率的单位转换

【实验仪器】

1、HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台 2 套

2、八木天线： 2 副

3、电磁波传输电缆： 2 根

【实验原理】

八木天线的概念：由一个有源半波振子，一个或若干个无源反射器和一个或若干个无

源引向器组成的线形端射天线。八木天线有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。用

它来测向、远距离通信效果特别好。

方向图是表征表示场强对方位角变化的极性图形，在本实验中，接收端用功率计来测

量接收天线的辐射特性。

连接示意图：

【实验步骤】

首先将八木天线分别固定到支架上，平放至标尺上，距离保持在 1 米以上。 2

（一）发射端

1、 将八木天线固定在发射支架上。

2、 将“输出口 2”连接至发射的八木天线。

3、 电磁波经定向八木天线向空间发射。

（二）接收端

1、接收端天线连接至“功率频率检测”，测量接收功率。

2、调节发射与接收天线距离，使其满足远场条件。

3、将两根天线正对保持 0 度。

4、记录下天线的接收功率值。

5、转动接收天线，变换接收天线角度，记录下天线接收功率值。

6、旋转 360 度后，记录下转动角度值及相应角度下接收天线功率值。

7、填写下表。

8、打点法在下图中标出每个点的位置：

注：1、功率最大圈 0dBm，-3dBm，-6dBm，-9dBm,依次递减。

2、连接每个点，画出天线的主瓣及旁瓣。

【实验数据整理与归纳】

1. 接收天线功率值表

天线装动角度（°） 接收天线功率值（dBM） 天线装动角度（°） 接收天线功率值(dBM)

0 -18.04 -0 -20.87

10 -13.44 -10 -20.67

20 -18.10 -20 -23.31

30 -18.24 -30 -25.74

40 -20.68 -40 -24.66

50 -25.06 -50 -27.43

60 -29.91 -60 -31.29

70 -34.27 -70 -30.81

80 -35.87 -80 -29.90

90 -36.02 -90 -24.87

100 -36.82 -100 -31.62

110 -25.20 -110 -28.31

120 -22.02 -120 -22.12

130 -22.85 -130 -22.86

140 -31.89 -140 -19.71 3

150 -33.87 -150 -27.70

160 -32.56 -160 -23.58

170 -22.97 -170 -24.32

180 -19.32 -180 -19.34

2.打点法在下图中标出每个点的位置

【实验结果分析】

无论是正向偏转还是反向偏转，随着角度的增大，频率也会越来越大。天线的方向和夹角有关，夹角越小，功率越大。

【实验心得】

在这个实验中，只要两个天线对准，并且设置好，一个发射一个接收，按照实验步骤，很快就可以完成实验。知道了八木天线的方向会影响到接收的效果，正对着，也就是0度或者180度时接收效率最好。

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201321103天线方向图测试数据

201321103天线方向图测试数据

TestSheet角度(曲线1-幅度(曲线1-角度(曲线1-幅度(曲线1-marker2)最大: 360.9最大: -41.2最大: 360.9最大: 0.000.00-41.360.000.001.19-41.361.190.002.27-41.282.270.003.33-41.303.330.004.24-41.354.240.005.31-41.495.310.006.22-41.796.220.007.30-41.877.300.008.20-42.198.200.009.31-42.499.310.0010.20-42.7510.200.0011.29-43.1511.290.0012.21-43.5012.210.0013.31-44.0513.310.0014.24-44.2514.240.0015.17-44.8715.170.0016.29-45.3116.290.0017.20-45.9817.200.0018.31-46.3618.310.0019.20-47.2319.200.0020.28-47.4820.280.0021.20-47.9821.200.0022.26-48.9022.260.0023.19-49.3923.190.0024.24-50.0024.240.0025.19-50.5625.190.0026.25-51.0926.250.0027.19-51.6727.190.0028.27-52.3328.270.0029.19-52.9029.190.0030.28-53.4730.280.0031.20-53.9131.200.0032.31-54.5932.310.0033.24-55.1933.240.0034.19-55.8634.190.0035.27-56.7435.270.0036.23-57.7736.230.0037.28-58.4537.280.0038.20-59.9438.200.0039.25-60.9639.250.0040.18-63.3040.180.0041.25-64.1241.250.0042.18-65.0342.180.0043.26-68.5643.260.0044.18-71.1544.180.0045.29-74.4645.290.0046.20-76.6046.200.0047.15-80.7547.150.0048.23-73.5748.230.0049.18-72.0549.180.0050.28-70.1250.280.0051.22-70.5351.220.0052.18-68.8052.180.0053.27-68.6153.270.00Page 1TestSheet54.23-68.5454.230.0055.13-67.2455.130.0056.22-66.9756.220.0057.13-67.0057.130.0058.21-66.5058.210.0059.16-66.8459.160.0060.23-66.5860.230.0061.18-67.3261.180.0062.26-66.2262.260.0063.20-67.4863.200.0064.27-67.2864.270.0065.21-67.5965.210.0066.16-68.7266.160.0067.25-69.7667.250.0068.19-71.8268.190.0069.13-73.6769.130.0070.23-77.1170.230.0071.17-81.2371.170.0072.14-83.3972.140.0073.21-78.4573.210.0074.15-74.5674.150.0075.22-70.9375.220.0076.15-71.7776.150.0077.23-69.9077.230.0078.15-69.4978.150.0079.24-70.3779.240.0080.15-70.5580.150.0081.12-72.6281.120.0082.18-72.4482.180.0083.15-78.7983.150.0084.24-80.7284.240.0085.19-83.8285.190.0086.15-78.7386.150.0087.24-85.0987.240.0088.20-81.9688.200.0089.14-86.4689.140.0090.12-81.8290.120.0091.20-80.6491.200.0092.14-78.4792.140.0093.21-74.6393.210.0094.13-71.6894.130.0095.24-70.5495.240.0096.15-68.3196.150.0097.10-66.0497.100.0098.19-65.3298.190.0099.14-65.0999.140.00100.23-64.98100.230.00101.16-64.93101.160.00102.10-64.59102.100.00103.21-64.69103.210.00104.16-64.29104.160.00105.12-63.89105.120.00106.24-63.26106.240.00107.18-61.61107.180.00108.15-61.74108.150.00109.22-60.63109.220.00Page 2TestSheet110.16-60.13110.160.00111.08-60.34111.080.00112.17-59.72112.170.00113.10-59.84113.100.00114.22-60.02114.220.00115.16-59.44115.160.00116.10-59.34116.100.00117.21-58.91117.210.00118.13-58.60118.130.00119.10-58.13119.100.00120.19-57.34120.190.00121.14-56.68121.140.00122.08-55.89122.080.00123.19-55.25123.190.00124.17-54.84124.170.00125.10-54.34125.100.00126.07-54.29126.070.00127.14-54.19127.140.00128.10-54.12128.100.00129.18-54.25129.180.00130.11-54.39130.110.00131.21-54.81131.210.00132.13-55.12132.130.00133.09-55.50133.090.00134.20-55.77134.200.00135.17-55.92135.170.00136.10-56.58136.100.00137.06-56.31137.060.00138.19-56.62138.190.00139.14-57.14139.140.00140.09-57.64140.090.00141.06-57.58141.060.00142.17-57.54142.170.00143.12-58.13143.120.00144.09-58.13144.090.00145.17-58.83145.170.00146.12-59.07146.120.00147.04-59.54147.040.00148.15-60.20148.150.00149.09-60.90149.090.00150.04-61.97150.040.00151.15-61.79151.150.00152.09-63.71152.090.00153.05-65.41153.050.00154.14-67.19154.140.00155.12-70.28155.120.00156.07-75.10156.070.00157.04-82.14157.040.00158.16-76.52158.160.00159.11-72.60159.110.00160.09-69.23160.090.00161.05-67.01161.050.00162.19-65.79162.190.00163.10-65.31163.100.00164.06-63.40164.060.00165.14-63.41165.140.00Page 3TestSheet166.08-62.84166.080.00167.04-62.35167.040.00168.13-62.48168.130.00169.09-61.99169.090.00170.04-61.77170.040.00171.17-61.95171.170.00172.10-61.75172.100.00173.06-61.92173.060.00174.04-62.27174.040.00175.03-62.48175.030.00176.15-62.81176.150.00177.11-63.68177.110.00178.08-64.33178.080.00179.06-63.41179.060.00180.03-64.19180.030.00181.07-63.87181.070.00182.13-64.08182.130.00183.03-64.44183.030.00184.11-65.06184.110.00185.02-66.35185.020.00186.10-65.78186.100.00187.01-65.62187.010.00188.08-65.90188.080.00189.01-67.21189.010.00190.07-67.39190.070.00191.02-68.00191.020.00192.08-68.97192.080.00193.03-70.80193.030.00194.12-71.07194.120.00195.05-70.43195.050.00196.02-69.04196.020.00197.10-67.69197.100.00198.07-65.14198.070.00199.12-64.56199.120.00200.04-64.19200.040.00201.09-62.81201.090.00202.01-62.21202.010.00203.09-61.60203.090.00204.01-61.13204.010.00205.11-60.62205.110.00206.03-60.21206.030.00207.12-60.04207.120.00208.04-59.91208.040.00208.99-59.63208.990.00210.07-59.27210.070.00211.02-59.24211.020.00212.10-58.84212.100.00213.06-59.44213.060.00214.00-59.73214.000.00215.10-60.10215.100.00216.05-60.51216.050.00217.10-61.20217.100.00218.03-61.69218.030.00219.08-62.06219.080.00220.01-62.16220.010.00221.08-62.57221.080.00Page 4TestSheet222.00-63.66222.000.00223.10-64.91223.100.00224.01-65.61224.010.00225.12-66.68225.120.00226.04-68.25226.040.00226.99-70.19226.990.00228.07-73.33228.070.00229.02-74.68229.020.00230.12-77.00230.120.00231.05-80.11231.050.00232.01-77.52232.010.00233.10-75.12233.100.00234.07-77.13234.070.00234.97-74.92234.970.00236.08-74.45236.080.00236.98-73.65236.980.00238.07-75.10238.070.00239.00-77.89239.000.00240.08-77.29240.080.00241.02-74.53241.020.00241.96-76.50241.960.00243.06-75.06243.060.00243.99-75.29243.990.00245.08-72.03245.080.00246.02-73.53246.020.00246.97-75.41246.970.00248.06-74.99248.060.00249.01-72.97249.010.00249.97-72.28249.970.00251.08-70.90251.080.00252.05-68.52252.050.00252.96-68.28252.960.00254.06-67.49254.060.00254.97-66.72254.970.00256.07-66.67256.070.00256.99-67.50256.990.00257.94-67.87257.940.00259.02-68.02259.020.00259.94-68.70259.940.00261.05-67.72261.050.00261.96-67.14261.960.00262.94-67.68262.940.00264.02-67.33264.020.00264.96-67.30264.960.00266.07-67.25266.070.00267.02-67.78267.020.00267.98-68.90267.980.00268.93-70.70268.930.00270.05-72.95270.050.00270.96-75.15270.960.00272.07-76.52272.070.00272.99-75.53272.990.00273.93-72.39273.930.00275.03-71.96275.030.00275.95-69.87275.950.00277.04-69.25277.040.00Page 5

天线测试方法

天线测试方法

天线测试方法

一、测试依据。

天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中

的电磁能的专用设备。在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到

基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。因此,

移动网络的好坏也就自然与天线密切相关。为了便于介绍天线测试方法先从天线的几个基本

特性谈起。

1、 天线辐射的方向图

天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。反之，作为

接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。我们通常用垂直平面及水平平

面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线

辐射的方向图。同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束

见度。

2、 天线的增益

天线通常是无源器件，它并不放大电磁信号，天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束

以后比起理想的参考天线，在输入功率相同条件下，在同一点上接收功率的比值，显然增益

与天线的方向图有关。方向图中主波束越窄，副辩尾辩越小，增益就越高。可以看出高的增

益是以减小天线波束的照射范围为代价的。

3、 天线的驻波比

天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。 驻波比的产生，是由

于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的.

VSWR越大，反射越大，匹配越差.那么，驻波比差，到底有哪些坏处?在工程上可以接受的驻波

比是多少? 一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。

4、 天线的极化

天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。由于电磁波在自由空间传播时电场

的取向有垂直线极化的水平线极化的圆极化的，因而天线也就相应的垂直线极化的天线水平

线极化的天线。特别值得一提的双极化天线，它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法

在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法

郝延刚;李淑华

【摘 要】On the basis of the commonly used antenna pattern

measurement method, is the size of a large array antenna taken into

consideration, and designed a set of array antenna pattern testing method

in an outdoor test field. According to this method, the array antenna

pattern of a particular model of aircraft is firstly tested. Then the radiation

pattern of the pitch surface is measured and compared with the theoretical

simulation results thus proving the accuracy of the experimental program.

Finally, the experimental error is analyzed.%在常用天线方向图测量方法的基础上,考虑大型阵列天线尺寸大的特殊性,并且结合实际测量条件,设计出一套在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法.按照此方法,对某型号飞机的阵列天线方向图进行测试.测得其俯仰面辐射方向图后与理论仿真结果对比,论证实验方案的准确性,并对实验误差进行分析.

【期刊名称】《科学技术与工程》

【年(卷),期】2012(012)029

【总页数】4页(P7745-7748)

【关键词】阵列天线;方向图;室外测试场

【作 者】郝延刚;李淑华

【作者单位】海军航空工程学院青岛分院,青岛266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛266041 【正文语种】中 文

天线方向图及其表述方法

天线方向图及其表述方法

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1 / 4 天线方向图

天线的方向图是表征天线辐射特性(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三维的空间图形，如图3.1所示。它是以 天线相位中心为球心（坐标原点），在半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成。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，本书说述方向图均指场强振幅方向图。三维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（即XY平面和XZ平面）的方向图就行了。

图1 测量方向图的坐标

天 线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传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！

2 / 4 度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！

°的主瓣宽度也能清晰 地表示出来，而极坐标却无法绘制。图2所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。

图2方向图的表示法 (a)极坐标 (b)直角坐标

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E（θ，φ）/Emax，这里E（θ，φ）是任一方向的场强 值，Emax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3所示为 直角坐标中用归一化场强和分贝值表示的同一天线方向图。

图传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！

图3 归一化方向图

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