北邮电磁场与微波实验天线部分实验二

1、信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告天线部分班级： 学号：班内序号： 姓名： 实验二 网络分析仪测试八木天线方向图一、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;二、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）图2.1 八木天线原理图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°

2、；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。三、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

3、数;(5)坐标变换、变换频率（f600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性；四、实验数据600MHz: 36.8后瓣：主瓣：从百分比图和数据得出有两个峰值方向，分别为279°（幅度为1）和99°（幅度为1）。零点：50%处：900MHz: 100.2主瓣：后瓣：从百分比图和数据得出有在75°处有一个峰值（幅度为0.993）。而后瓣衰减严重，峰值仅为255°处（幅度为0.273）零点：50%处：1200MHz: 37.8后瓣：主瓣：从百分比图和数据可得出在63°和150°处各有一个峰值（幅度基本均为1），这些都

4、属于旁瓣。旁瓣的扩大严重干扰了主瓣，按实验经验在90°找到被削弱的主瓣，幅度为1。而在218°356°范围内幅度一直居高不下，接近1左右，其为后瓣。零点：50%处：四、结果分析频率（MHz）6009001200主瓣峰值点（°）99751后瓣峰值点（°）279255/主瓣宽度（°）60100/后瓣宽度（°）9030138前后比13.637361表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。由

5、三个不同频率下的方向图可知，在F=600MHz图上和F=900MHz图上旁瓣都很小，既能量大部分都集中在主瓣上。其中频率是900MHz的时候效果是最好的，圆图边沿的毛刺比较少，方向性比较好，主瓣的面积比较大。而在F=1200MHz图上由于受空间电磁场的干扰，使得旁瓣所占能量比较大。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。根据八木天线仪器上的标识900MHz，本次实验结果也是比较正确的。 八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候应当尽量保持

6、周边环境参数一定，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。五、实验总结八木定向天线，具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此，它特别适用于点对点的通信，例如它是室内分布系统的室外接收天线的首选天线类型。八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采用 6 - 12 单元的八木定向天线，其增益可达 10-15dBi。天线除了要完成行导波和自由空间电磁波的基本功能之外，还应该有很好的方向性，这样才能提高接收和发射效率。八木天线就是为了提高天线方向性而研制的一个典型天线。它是由一个有源振子（一般用折合振子）、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射

7、式天线。八木天线的确好用，它有很好的方向性，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，如果再配上仰角和方位旋转控制装置，更可以随心所欲与包括空间飞行器在内的各个方向上的电台联络，这种感受从直立天线上是得不到的。六、心得体会以前经常会看到房顶上有很多天线，进入实验室才知道那些都是八木天线，在老师的解说下，我对于八木天线的来历有了进一步的了解。八木天线在传播电磁波的时候，会有主瓣和旁瓣后瓣之分。实验中通过旋转云台，读取数据，可以得到最佳接收状态。旋转一周后，可以从图上看到不同频率下的方向图。通过这次实验我掌握了网络分析仪辅助测试方法，学会了测量八木天线方向图方法，并且通过对测量结果的分析，了解了在不同频率下的八木天线方向图特性。这次实验让我对天线有了进一步的认识，发现天线的发射和接收特性是可以通过改变其外在构造而改善的，但是怎样改变外在构造将是个很值得研究的问题，现在的天线各式各样的应有尽有，线型的、环型的、面型的都能在生活中找到。实验中干扰因素较多，所得到图形偏差较大。由此可知，在天线的实际应用中，抗干扰技术非常重要通过测量不同频率的电磁波通过八木天线的接收，发现在不同方向接收到的信号强度不同，实际应用中的有向天线和基站的