电磁兼容实验报告

1、电磁兼容实验报告学院：信息科学与工程学晾班级：姓名：学号：一、实验目的：通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响二、实验环境：MATLAB软件三、实验原理：1.电基本振子的辐射电基本振子（ElectricShortDipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长入，其半径a远小于1,同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。图3-1电基本振子的坐标电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为：Hr 0H 0HEr

2、EEIl ./1、 jkr丁 sin r2Il 2 k 1jkrcos(j-)e4 o r rIl 1k2 k . 1、jkrAsin (j 2j)e40r r r(2-1)电基本振子的辐射场可以分为近区场和远区场。如果kr1即（r1(即r入/(2兀)的区域称为远区)，在此区域内，电基本振子满足条件:111-23kr(kr)(kr)则远区场表达式为：IljkrHjsine2r(2-2)60Il.jkrEjsinerHrHErE0可见场强只有两个相位相同的分量(E0,H4)。根据方向函数可定义:f(,)同r,(2-3)60I/r可得电基本振子的方向函数为：f(,)f()sin|(2-4)根据归一

3、化方向函数定义：F(,),)旦(2-5)fmax(,)Emax可得电基本阵子归一化方向函数为：F(0,()=|sin0|(2-6)将方向函数用曲线描绘出来，称之为方向图(FileldPattern)。方向图就是与天线等距离依据归一化方向函数而绘出的处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。为归一化方向图。在实际中，工程上常常采用两个特定正交平面方向图。在自由空间中，两个最重要的平面方向图是E面和H面方向图。E面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面。方向图可用极坐标绘制，角度表示方向，矢径表示场强大小。sita=meshgrid(

4、eps:pi/180:pi);产生格点矩阵一种矢量格式fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi);f=abs(sin(sita);绝对值fmax=max(max(f);a=linspace(0,2*pi);从0到2派按线性分50个点，50没写，是默认的f=sin(a);subplot(1,1,1),polar(a,abs(f);title(电基本振子E平面)；建立子图电极sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi);f=abs(sin(sita);fmax=max(max(f);x,y,z=sph2

5、cart(fai,pi/2-sita,f/fmax);用法球坐标转化直角坐标图线图像subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);把这些点之间用网格连接起来axis(-11-11-11);用来设置axes的样式，包括坐标轴范围，可读比例等title（电基本振子空间主体方向图）;2.对称阵子的辐射对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线卞成的振子天线。一臂的导线半径为a,长度为1。两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。图3-2对称振子结构及坐标图由教材可知对称阵子辐射场为l/、,601mejkr.1.,Z1jk

6、zcos.601mcos(k1cos)cos(k1)jkrE()jsinsink(1z)edzjerlsin(2-7)根据方向函数的定义，对称振子以波腹电流归算的方向函数为f()E ()601m/rcos(kl cos ) cos(kl)sin(2-8)上式实际上也就是对称振子E面的方向函数四、实验内容及步骤：根据电基本阵子、对称振子的方向函数，利用MATLAB编程并画出其方向图。步骤一：编写MATLAB程序，并保存为*.M文件（*代表文件名自起）步骤二在MATLAB中打开编写的*.M文件，阅读并分析整个程序，分析每条语句的作用，学习每个命令函数的用法。将程序中的内容和原理部分相对照，找出所编

7、写程序的理论依据，分析程序为什么对公式这样处理。步骤三输入波长入=10,天线长度步骤四：输入波长入=10,振子长度步骤五：输入波长入=10,振子长度步骤六：输入波长入=10,振子长度步骤七：输入波长入=10,振子长度步骤八：输入波长入=10,振子长度2L=2,画出天线方向图2L=4,画出天线方向图2L=13,画出天线方向图2L=15,画出天线方向图2L=20,画出天线方向图2L=30,画出天线方向图步骤九:与图3-3进行比较，体会振子长度对方向图的影响，方向图发生了哪些变化分析为什么常用天线多为半波偶极子天线和全波偶极子天线将实验过程及结果连带分析总结写入实验报告。步骤十：用matlab编程画

8、出电基本振子空间主体方向图。lamda=input(enterthevalueofwavelength=);l=input(enteryourdipolelengthl=);ratio=l/lamda;比率B=(2*pi/lamda);theta=pi/100:pi/100:2*pi;ifratio=E=sin(theta);En=abs(E);polar(theta,En)elsef1=cos(B*l/2.*cos(theta);f2=cos(B*l/2);f3=sin(theta);E=(f1-f2)./f3;En=abs(E);polar(theta,En)end天线长度为2时的方向图天

9、线长度为4时的方向图天线长度为13时的方向图天线长度为15时的方向图天线长度为20时的方向图天线长度为30时的方向图对称振子空间主体方向图五、实验小结熟悉了MATLAB的基本使用方法及简单编程。通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响。当导体长度L为四分之一的波长的整数倍时，该导体在该波长的频率上呈谐振特性，对电基本阵子及对称阵子辐射有了深入的了解。不仅巩固了在课上所学的知识，同时也为以后的学习和应用打下了基础。一、实验目的：通过MATLAB编程，熟悉磁基本振子的辐射特性二、实验环境：MATLA瞰件三、实验原理磁基本振子就是理

10、想的磁偶极子，如图1所示。任何载流细导线回路L都可看成一个磁偶极子。注意回路L不能翘曲，即回路L应该是某任意平面内的闭合曲线。当L趋于零，就过度到理想磁偶极子。磁基本振子如下图1所示，是一个在xy平面上半径为a的细导线小圆环。导线的线径可忽略，导线上电流可用线电流近似。圆环上载有高频时谐电流i（t）=Jcos（wt+小），故其相量表示是I=Jnejt圆环半径a比波长入小得多，即a入，故可假设圆环上任何地方电流的振幅和相位处处相等。该磁基本振子的偶极矩M定义为M=IS=ISz0（1式中，）I是复数表示的电流，S是回路L的有向面积，S的方向与L的绕向满足右手螺旋关系。I斗1件基本振子因为S在xy平

11、面，且逆时针转，故S的方向就是坐标轴z的正方向Zoo要求解图1所示的磁基本振子m辐射的电磁场可以先求出m产生的矢量位A,然后求磁场强度H和电场强度E。根据图1,磁基本振子m产生的矢量位A为A(r)-jkRedlRejk|rr|dl|rr|式中的积分严格计算比较困难，但因r=a入，所以其中的指数因子可以近似ejk|vv|ejkR於ejkrejk(Rr)e的口jk(R)jk(Rr)12e1jk(Rr)k2(Rr)2(Ijk(RrI)并且忽略高次项，矢量磁位的近似表达式为其中后一项的积分为零jkrIdlA(r)0jkr)ejJ，”jkdl|rrSIe24r2sin于是A(r)ISe4r2(1jkr)

12、sinejkr代入Hu1A可得磁基本振子的磁场为“ISk2elkrii-由上式可得:Hr另外，由E(jEr1+jtrIScos2ISsin1r32cos+%jkr2jkrk2jkrISksinjk磁基本振子的远区辐射场:ISk2sin4rISk2.sin4rjkreejkrsinIS.-sinr1+，krjkrejkrjkr磁基本振子的远区辐射场具有以下特点：磁基本振子的辐射场也是TEM非均匀球面波。E/。(H) 电磁场与1/r成正比。 与电基本振子的远区场比较，只是E、H的取向互换，远区场的性质相同。其标量磁位为：.直角坐标系中可以确定空间任意一点P的坐标与距离R的关系：四、实验内容及步骤：

13、根据磁基本阵子的方向函数，利用MATLAB编程并画出其方向图。步骤一：编写MATLAB程序，并保存为*.M文件(*代表文件名自起)步骤二：运行，得到仿真图步骤三：将仿真程序以及仿真图像写入实验报告clear;clf尸；清除图形s=pi*rA2;I=2e-6;a=0,b=;X,Z=meshgrid(-2:2);R=sqrt(X.A2+Z.A2)；平方根cos=Z./R;Um=I*s*cos./(4*pi*R.A2);Hx,Hz=gradient(-Um);梯度AH=sqrt(Hx.A2+Hz.A2);Hx=Hx./AH;Hz=Hz./AH;ch=linspace(min(min(Um),max(max(Um),200);contourf(X,Z,Um,ch,k-);holdon;绘制矩阵的等高线plot(a,b,ro,a,b,r+);holdon;plot(a,-b,ro,a,-b,r-);holdon;title(磁偶极子的场分布);holdon;gr