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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划影响天线参数的调查报告实验一半波振子天线的制作与测试一、实验目的1、掌握50欧姆同轴电缆与SMA连接器的连接方法。2、掌握半波振子天线的制作方法。3、掌握使用“天馈线测试仪”测试天线VSWR和回波损耗的方法。4、掌握采用“天馈线测试仪”测试电缆损耗的方法。二、实验原理天线阻抗带宽的测试测试天线的反射系数，需要用到公式：S11=ZA-Z0=|exp(j)ZA+Z0根据公式，只要测试出来的|值低于某个特定的值，就可以说明在此条件下天线的阻抗ZA接近于所要求的阻抗Z0，在天线工程上，Z0通
2、常被规定为75或者50，本实验中取Z0=50。天线工程中通常使用电压驻波比以及回波损耗来描述天线的阻抗特性，它们和|的关系可以用公式和描述：=1+|1-|RL=-20lg(|)dB表1-1工程上对天线的不同要求对于不同要求的天线，对阻抗匹配的要求也不一样，该要求列于表1-1中。同轴电缆的特性阻抗本实验采用50欧姆同轴电缆，其外皮和内芯为金属，中间填充聚四氟乙烯介质。其特性阻抗计算公式如下：Z0=?b?a?式中a内芯直径；b外皮内直径。三、实验仪器AitsuS331D天馈线测试仪图1-1AitsuS331D天馈线测试仪表1-2AitsuS331D天馈线测试仪主要性能指标撑和固定天线）和酒精棉等。
3、工具，主要包括：裁纸刀、尖嘴钳子、斜口钳子、砂纸、挫、尺和电烙铁等。四、实验步骤1、半波振子天线的制作制作天线时要主要安全，使用电烙铁和裁纸刀时应倍加注意。截取一段长度为10cm的50欧姆同轴电缆。用裁纸刀将电缆两端蓝色的电缆护套各剥去3cm。将SMA同轴连接器与电缆相连接，具体操作步骤如下：用裁纸刀将电缆一端的外皮和聚四氟乙烯介质切掉1cm，保留电缆内芯。注意：在环切外皮和介质时，尽量不要切到内芯；在切断外皮和介质后，可以用尖嘴钳夹住待去掉的部分左右晃动并拔下。用斜口钳子剪断电缆内芯的一部分，留下约3mm4mm的长度。用砂纸打磨电缆内芯和金属外皮，并用酒精棉擦拭干净。将电缆内芯插入针内，并用
4、焊锡焊接牢固。将SMA连接器的J头与K头相连过热，连接器内的聚四氟乙烯膨胀变形，高出金属部分），将针和电缆插入SMA连接器的另一端，用力推紧，然后用电烙铁将SMA连接器与电缆外皮焊接。注意：焊锡要充分熔化，直至流入SMA连接器与电缆的缝隙内。剪适当长度的热塑管，套在同轴电缆上，覆盖住露出外皮的同轴电缆，使用电烙铁或热风枪对热塑管加热，使其收缩。制作半波振子天线计算谐振频率f=的半波振子的每个臂长l/2，用斜口钳子截取两端铜丝，长度均为l/2。注意：组1采用直径为的铜丝，组2采用直径为的铜丝。将制作好的同轴电缆的一侧去掉2cm蓝色护套，再去掉1cm金属外皮，最后去掉8mm聚四氟乙烯介质。截取长1
5、0cm宽4cm的泡沫，用锥子在其中心打个孔，并在其表面制作出一条沟。将制作好的同轴电缆从泡沫的中心孔插入，截取一小段细铜丝，在同轴电缆的金属外皮上缠绕2-3圈，留出约的长度，用于与半波振子的一个臂进行焊接。同时，将同轴电缆的内芯与半波振子的另一个臂进行焊接。将制作好的半波振子固定在泡沫上，用透明胶带固定好。半波振子制作完成。2、天线阻抗带宽测试开机与校准点击on/off按键，来启动AitsuS331D天馈线测试仪。点击数字1，以打开背景灯。点击MODE，利用上下键选择回波损耗。点击FREQ，再点击F1，输入1800，点击ENTER；点击F2，输入2600，点击ENTER。点击STARTCAL，
6、屏幕出现“连接开路器到信号输出端口”，从屏幕右侧的袋子里取出校准器件，将OPEN端连接至天馈线测试仪的电缆，连接后点击ENTER。当屏幕上出现“连接短路器到信号输出端口”时，将SHORT端连接至天馈线测试仪的电缆，连接后点击ENTER。当屏幕上出现“连接负载到信号输出端口”时，将校准件负载端连接至天馈线测试仪的电缆，连接后点击ENTER。至此校准完毕。将校准件拧下，放回原处，将N转SMA连接头与天馈线测试仪电缆连接好，准备测试。天线回波损耗和VSWR测试将所制作的天线连接至天馈线测试仪电缆的SMA端口。观察天线的回波损耗随频率的变化。此时，横轴共10格，包含了1800MHz2600MHz的频率
7、范围，每格80MHz。点击MARK，再点击M1，点击编辑，输入频率，按ENTER键。再添加3个MARK，找到回波损耗小于10dB的频点。点击MODE，利用上下键选择VSWR，点击ENTER。观察VSWR影响天线参数的调查报告)in|Iin|22电压驻波比：天线输入阻抗就是其馈线的负载阻抗，它决定馈线的驻波状态，馈线的驻波状态通常用电压驻波比VSWR或S，及反射损失LR作为指标：S?1?|R|LR?20lg|R|,dB，式中R是馈线终端的电压反射系1?|R|数。天线极化：电场的极化方向即为天线的极化方向。可分为线极化、圆极化和椭圆极化。线极化又分为垂直极化和水平极化。移动通信中常用垂直极化天线。
8、因为垂直极化不易产生极化电流，则避免能量大幅衰减，保证信号有效传播。带宽：无线电参数在容许范围之内的频率范围。绝对带宽为B=fh?fl，fh和fl分别为带宽内最高和最低频率。相对带宽或称百分带宽为Br?f0为中心频率或设计频率。fh?fl?100%，f0二、螺旋天线设计和参数计算1.螺旋天线原理螺旋天线是用导电性良好的金属做成的具有螺旋形状的天线。因螺旋天线具有圆极化、波束宽度宽的优点，被广泛应用于卫星通讯、个人移动通讯中。同轴线馈电是螺旋天线的常用馈电方式，可采用底馈或顶馈，此时同轴线内导线与螺旋线一端相连接，外导线则接地，螺旋线另一端为自由状态。螺旋天线的结构示意图如下图：参数说明：D螺旋
9、天线直径L螺旋天线长度?螺距电磁波沿金属螺旋线以光速c作匀速运动。从点到点即进行一个螺旋，所需时间为t?D/c，而其轴向电磁波只运动行进了一个螺距?，其轴向等效速率v?/t?c/?D。也可用图2来解释：v?csin?c/?D?c。由上式可以看出，v总是小于等于c的。故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢，是一个慢波系统，其等效波长等效小于工作波长。对于螺旋天线而言，应谐振于其1/4等效波长，因而能缩短螺旋天线的几何长度。2.天线参数计算当天线工作于一定中心频率的通讯机时，其所需绕的线圈数N满足以下公式：N?30?L?L?，螺距?,所需金属线长度l?N?D。NfD?D?设计工作频率为900Hz的螺旋天
10、线，选取：天线长度L=15cm；天线直径D=1cm；15代入上述公式计算得：绕行圈数N=9；L?；N所需金属线长度l?N?D?螺距?三、实施过程1.实施方案用实验室提供的直径约为的铜线，将其绕制在直径为1cm的圆柱体上，绕制过程中控制螺距为2cm,绕行9圈；绕制完后，在天线的一端焊接底座，以便于接入同轴电缆；将螺旋天线接入网络分析仪，进行参数的测量。2.测试结果(1)工作频率f?；(2)回波损耗S11?；(3)输入阻抗Zin?，容性，电容值约为；(4)驻波比SWR?；(5)正向传输系数S21?3.数据分析反射功率，通常要求反射功率尽可能小，这样就入射功率回波损耗S11?10lg有更多的功率传送
11、到负载，天线的性能就更优良，即回波损耗的绝对值S11越大越好，以减少反射波对波源和系统的影响。当S11?0时，表示全反射，而当S11?时，则表示完全匹配。典型情况下设计者的目标是至少10dB的回波损耗，我组测量的回波损耗为-，基本符合要求。输入阻抗Zin?Uin，输入阻抗的值表征了天线与发射机或?Rin?jXin，Iin接收机的匹配状况，体现了辐射波与导行波之间能量转换的好坏。输入阻抗中电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，降低天线的效率。因此，就需要尽可能使输入阻抗成为纯电阻而达到谐振的条件。最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特点阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻
12、波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特点阻抗。我组测量出天线的输入阻抗为Zin?，呈容性，电容值约为，需要进行改进减小输入阻抗中的电抗分量，但基本符合要求。驻波比SWR?1?|R|，驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发1?|R|射台是否匹配。如果SWR的值等于1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果SWR值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台。我组测量的驻波比为，表明有部分电波被
13、反射回来，需要进行改进，但基本符合要求。正向传输系数S21，也就是增益，由于本次项目操作中测量点与辐射源的距离较近，所以测量的正向传输系数S21是近场传输系数，表示插入损耗，也就是有多少功率被传输到了接收端，因此该值越大传输的效率也就越高。理想值为1，即0dB。我组测量值S21?，与理想情况距离较远，需要进行进一步的改进。四、全体成员贡献比HarbinInstituteofTechnology天线技术实验报告姓名：班级：学号：院系：XX年5月实验一天线方向图的测量一、实验目的1、通过实验掌握天线方向图测量的一般方法。2、喇叭口径尺寸对方向图影响，E面、角锥喇叭与圆锥喇叭的比较。二、实验设备发射
14、源：信号发生器、测量线、被测天线、发射天线、天线转台、检波器或微波小功率计等。测量装置如图1所示。发射天线接收天线图1天线方向图测试系统在接收端如有功率计，可直接用它测而不必用检波器，根据条件而定。三、实验原理测量方法：1、固定天线法：被测天线不动以它为圆心在等圆周上测得场强的方式。2、旋转天线法：标准天线不动为发射天线，而待测天线为接收天线，而自身自旋一周所测的方向图。本实验采用的是旋转天线的方法。测量步骤：无论是固定测量或者旋转天线法，他们都是可动天线每改变一个角度记录下来一个数值，改变一周即得到360度范围内的方向图。测量要求：测量天线时，收发天线应该保持水平和垂直方向上的对齐；调节发射天线的衰减，使接受天线上的感应电流大于60mA，以保证测得方向图的明显；在旋转天线的测量平面时，应该将收发天线同时旋转，避免产生极化垂直的问题，使得无法测量。四、实验步骤本试验是3公分波长的角锥喇叭，所用的仪器是微波分光仪，采用旋转天线法，标准天线不动，并将它固定在旋转盘上，待测天线旋转一周所测数据。1、把待测天线即3公分波长的角锥喇叭固定在微波分光议的
