实验一-电基本阵子及对称阵子辐射分析(共6页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上实验一 电基本阵子及对称阵子辐射分析一、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（Electric Short Dipole）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，其半径a远小于l，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： （2-1

2、）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/(2)的区域称为远区），在此区域内，电基本振子满足条件：则远区场表达式为： （2-2）可见场强只有两个相位相同的分量（E,H）。根据方向函数可定义： （2-3）可得电基本振子的方向函数为： （2-4）根据归一化方向函数定义： （2-5）可得电基本阵子归一化方向函数为：F(,)=|sin| （2-6）将方向函数用曲线描绘出来，称之为方向图(Fileld Pattern)。方向图就是与天线等距离处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。依据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图。在实际中，工程上常常采用两个特定正交平面

3、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。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构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。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（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 ： （2-8）上式实际上也就是对称振子E面

4、的方向函数图3-3 对称振子E面方向图四、实验内容及步骤：内容：根据电基本阵子和对称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），详细程序如下：% 此程序是通过输入偶极子天线的长度及工作波长绘出其方向图lamda=input(enter the value of wave length= ); %输入波长l=input(enter your dipole length l= ); %输入偶极子天线长度2L（注意不是单个振子长度L）ratio=l/lamda; B=(2*pi/lamda); theta= pi/100:p

5、i/100:2*pi; if ratio= 0.1 %分析是否是短偶极子天线 E=sin(theta); En=abs(E); polar(theta,En) %天线在方向图中水平放置else f1=cos(B*l/2.*cos(theta); %不是短偶极子天线则可用公式（2-8）进行计算 f2=cos(B*l/2); f3=sin(theta); E=(f1-f2)./f3; En=abs(E); polar(theta,En) %天线在方向图中水平放置end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

6、相对照，找出所编写程序的理论依据，分析程序为什么对公式这样处理。步骤三输入波长=10，天线长度2L=2，画出天线方向图：图3-4 天线长度为2时的方向图步骤四：输入波长=10，振子长度2L=4，画出天线方向图：图3-5 天线长度为4时的方向图步骤五：输入波长=10，振子长度2L=13，画出天线方向图：图3-6 天线长度为13时的方向图步骤六：输入波长=10，振子长度2L=15，画出天线方向图：图3-7 天线长度为15时的方向图步骤七：输入波长=10，振子长度2L=20，画出天线方向图：图3-8 天线长度为20时的方向图步骤八：输入波长=10，振子长度2L=30，画出天线方向图：图3-9 天线长度为30时的方向图步骤九：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。五、实验小结通过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