Harbin Institute of Technology天线原理实验报告课程名称：天线原理班级：姓名：学号：同组人：指导教师：实验时间：实验成绩：注：本报告仅供参考哈尔滨工业大学一、实验目的1. 掌握喇叭天线的原理。
2. 掌握天线方向图等电参数的意义。
3. 掌握天线测试方法。
二、实验原理1. 天线电参数(1).发射天线电参数a.方向图：天线的辐射电磁场在固定距离上随空间角坐标分布的图形。
b.方向性系数：在相同辐射功率，相同距离情况下，天线在该方向上的辐射功率密度Smax与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度S0之比值。
c.有效长度：在保持该天线最大辐射场强不变的条件下，假设天线上的电流均匀分布时的等效长度。
d.天线效率：表征天线将高频电流或导波能量转换为无线电波能量的有效程度。
e.天线增益：在相同输入功率、相同距离条件下，天线在最大辐射方向上的功率密度Smax与无方向性天线在该方向上的功率密度S0之比值。
f.输入阻抗：天线输入端呈现的阻抗值。
g.极化：天线的极化是指该天线在给定空间方向上远区无线电波的极化。
h.频带宽度：天线电参数保持在规定的技术要求范围内的工作频率范围。
(2).接收天线电参数:除了上述参数以外，接收天线还有一些特有的电参数：等效面积和等效噪声温度。
a.等效面积：天线的极化与来波极化匹配，且负载与天线阻抗共轭匹配的最佳状态下，天线在该方向上所接收的功率与入射电波功率密度之比。
b.等效噪声温度：描述天线向接收机输送噪声功率的参数。
2. 喇叭天线由逐渐张开的波导构成，是一种应用广泛的微波天线。
按口径形状可分为矩形喇叭天线与圆形喇叭天线等。
波导终端开口原则上可构成波导辐射器，由于口径尺寸小，产生的波束过宽；另外，波导终端尺寸的突变除产生高次模外，反射较大，与波导匹配不良。
为改善这种情况，可使波导尺寸加大，以便减少反射，又可在较大口径上使波束变窄。
(1).H面扇形喇叭：若保持矩形波导窄边尺寸不变，逐渐张开宽边可得H面扇形喇叭。
(2).E面扇形喇叭：若保持矩形波导宽边尺寸不变，逐渐张开窄边可得H面扇形喇叭。
(3).角锥喇叭：矩形波导宽边和窄边同时张开所形成的。
(4).圆锥喇叭：圆波导半径逐渐张开形成。
3. 方向图测量（测试环境、最小测试距离、极化）测试环境：最理想的场地是自由空间，可以通过微波暗室来模拟，本次实验在实验室进行测量，测量过程中由于各种反射折射及其他无线电波的干扰，对实验结果有一定干扰。
最小测试距离：实际测量中，发射天线到接收天线距离有限，为保证测量精度需规定被测天线入射波的幅度、相位条件来确定最小测试距离。
极化：天线在给定空间方向上远区无线电波的极化，通常指天线在其最大辐射方向上的极化。
天线不能接收与其正交的极化分量，只有天线极化与来波极化一致时为极化匹配，接收机才可获得最大功率，极化失配时需乘以失配因子。
4. E面、H面、主瓣宽度等概念(1).E面：通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面。
(2).H面：通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面。
(3).天线的极坐标方向图呈波瓣形。
最大的波瓣叫做主瓣，其余的叫副瓣或旁瓣,与主瓣相反方向上的副瓣叫后瓣。
a.零功率点波瓣宽度：是指主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。
b.半功率点波瓣宽度：是指主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍的两辐射方向之间的夹角。
波瓣参数是辐射能量在空间分布的一种表征。
三、实验仪器发射喇叭天线：楔形角锥喇叭接收喇叭天线：H面扇形喇叭、E面扇形喇叭、楔形角锥喇叭、圆锥喇叭功率显示器：电源、工作盘四、实验步骤(1).将发射角锥喇叭天线与接收喇叭天线（E面扇形喇叭）垂直固定于工作盘，使其在同一高度，并对准开口测E面方向图。
(2).左右旋转接收喇叭天线同时观察功率表找到最大值点，将该点对准刻度盘0°。
(3).向左旋转转盘，每转1°读一次示数并记录，读到电流变不再有示数显示为止。
(4).刻度盘归零，向右旋转转盘步骤同上一步。
(5).接收喇叭天线换成其他类型，测出数据，步骤同上。
(6).用matlab将所得数据换算成dB值并进行归一化处理。
在OriginPro上输入数据，画出极坐标图。
五、实验数据将测量得到的原始数据换算成dB,再进行归一化（减去每组最大dB值）处理后得到的dB数值如下。
未测量得到的角度将其归一化dB值设为-50dB，此处仅列出测量后处理得到数值。
(1).E面喇叭E面：角度归一化功率角度归一化功率0 -1.76931 348 -36.109181 -0.5557 349 -36.109182 -0.13606 350 -36.109183 0 351 -36.109184 -0.5557 352 -32.054535 -1.6093 353 -29.177716 -3.33773 354 -22.246247 -5.66395 355 -18.191588 -8.38329 356 -12.130239 -13.08333 357 -9.0286810 -18.19158 358 -5.6639511 -22.24624 359 -3.5282112 -26.9462713 -32.0545314 -36.1091815 -36.1091816 -36.10918H面：角度归一化功率角度归一化功率0 -0.93819 327 -42.046931 -1.10348 328 -42.046932 -1.4425 329 -42.046933 0 330 -35.115454 -1.79341 331 -35.115455 -2.15709 332 -35.115456 -2.53449 333 -35.115457 -2.9267 334 -31.06088 -3.76051 335 -28.183989 -4.67023 336 -25.9525510 -5.67106 337 -24.1293311 -6.49345 338 -22.5878212 -7.38957 339 -21.2525113 -8.03495 340 -20.0746814 -8.72488 341 -19.0210815 -9.85817 342 -17.1978616 -11.1365 343 -15.6563517 -12.0896 344 -14.3210418 -14.32104 345 -12.089619 -15.65635 346 -10.2663920 -17.19786 347 -8.3739721 -19.02108 348 -7.7070522 -20.07468 349 -6.4934523 -21.25251 350 -5.9377524 -24.12933 351 -5.1581325 -25.95255 352 -4.4349326 -28.18398 353 -3.5454527 -31.0608 354 -2.5344928 -35.11545 355 -2.1570929 -35.11545 356 -1.7934130 -35.11545 357 -1.442531 -42.04693 358 -1.2715532 -42.04693 359 -1.1034833 -42.04693(2).H面喇叭E面：角度归一化功率角度归一化功率0 -1.25163 356 -0.606251 -2.68264 357 -0.606252 -3.48307 358 -1.251633 -3.48307 359 -1.251634 -4.353185 -5.306286 -5.306287 -5.306288 -5.306289 -6.3598910 -6.3598911 -5.3062812 -6.3598913 -6.3598914 -7.5377215 -10.4145416 -12.2377517 -12.2377518 -14.4691919 -14.4691920 -17.3460121 -17.3460122 -21.4006623 -21.4006624 -28.3321325 -28.3321326 -28.3321327 -28.3321328 -28.33213H面：角度归一化功率角度归一化功率0 0 340 -28.903721 0 341 -28.903722 -1.17783 342 -28.903723 -1.82322 343 -28.903724 -3.25422 344 -21.972255 -4.05465 345 -21.972256 -5.87787 346 -17.917597 -6.93147 347 -17.917598 -8.1093 348 -15.040779 -9.44462 349 -12.8093410 -10.98612 350 -10.9861211 -15.04077 351 -8.109312 -15.04077 352 -6.9314713 -17.91759 353 -5.8778714 -21.97225 354 -4.0546515 -21.97225 355 -2.5131416 -28.90372 356 -2.5131417 -28.90372 357 -1.82322358 -1.17783359 -0.57158(3).圆锥喇叭E面：角度归一化功率角度归一化功率0 -0.44452 315 -35.409591 -0.14599 316 -35.409592 0 317 -31.354943 -0.14599 318 -31.354944 -0.44452 319 -28.478125 -1.06972 320 -26.246696 -1.56569 321 -26.246697 -2.45122 322 -26.246698 -3.22083 323 -26.246699 -4.72906 324 -26.2466910 -5.9652 325 -26.2466911 -7.68371 326 -26.2466912 -9.3827 327 -26.2466913 -11.43064 328 -26.2466914 -14.00893 329 -26.2466915 -15.95049 330 -26.2466916 -19.31521 331 -26.2466917 -21.54665 332 -26.2466918 -24.42347 333 -26.2466919 -26.24669 334 -24.4234720 -28.47812 335 -22.8819621 -31.35494 336 -21.5466522 -31.35494 337 -20.3688223 -35.40959 338 -20.3688224 -35.40959 339 -20.36882340 -20.36882341 -19.31521342 -16.69157343 -15.26056344 -13.43735345 -12.89668346 -12.38374347 -10.15231348 -9.7601349 -9.7601350 -9.7601351 -9.3827352 -8.00119353 -6.23189354 -5.70545355 -5.20534356 -3.22083357 -2.26773358 -1.39762359 -0.75223H面：角度归一化功率角度归一化功率0 0 340 -28.903721 0 341 -28.903722 -1.17783 342 -28.903723 -1.82322 343 -28.903724 -3.25422 344 -21.972255 -4.05465 345 -21.972256 -5.87787 346 -17.917597 -6.93147 347 -17.917598 -8.1093 348 -15.040779 -9.44462 349 -12.8093410 -10.98612 350 -10.9861211 -15.04077 351 -8.109312 -15.04077 352 -6.9314713 -17.91759 353 -5.8778714 -21.97225 354 -4.0546515 -21.97225 355 -2.5131416 -28.90372 356 -2.5131417 -28.90372 357 -1.82322358 -1.17783359 -0.57158(4).角锥喇叭E面：角度归一化功率角度归一化功率0 -1.37201 336 -36.635621 -1.97826 337 -29.704142 -3.31357 338 -25.649493 -4.05465 339 -22.772674 -4.85508 340 -18.718025 -6.67829 341 -15.84126 -7.7319 342 -14.663377 -8.90973 343 -13.609778 -11.78655 344 -11.786559 -12.65666 345 -9.5551110 -14.66337 346 -7.731911 -15.8412 347 -6.6782912 -18.71802 348 -4.8550813 -20.54124 349 -4.0546514 -22.77267 350 -3.3135715 -25.64949 351 -1.9782616 -29.70414 352 -1.3720117 -36.63562 353 -0.80043354 -0.25975355 -0.25975356 0357 -0.25975358 -0.52644359 -0.80043 H面：0 0 342 -36.375861 0 343 -36.375862 0 344 -29.444393 0 345 -25.389744 -0.54067 346 -22.512925 -0.82238 347 -22.512926 -1.7185 348 -18.458277 -2.36389 349 -15.581458 -3.7949 350 -13.350019 -5.02092 351 -11.526810 -6.41854 352 -8.6499711 -8.04373 353 -7.4721412 -9.98529 354 -5.9306413 -13.35001 355 -4.5953214 -15.58145 356 -2.3638915 -20.28148 357 -1.718516 -22.51292 358 -1.1122617 -29.44439 359 -0.2666818 -29.4443919 -36.3758620 -36.3758621 -36.37586六、实验结果因为所画的极坐标为功率归一化后结果所画的图，所以只需求出两个和最大值相差3dB的点之间的夹角即为(1).E面喇叭E 平面 0.526θ︒=H 平面 0.5213θ︒=E 平面 0.5210θ︒=H 平面 0.528θ︒=E 平面 0.5212θ︒=H 平面 0.529θ︒=(4).角锥喇叭E 平面 0.5212θ︒=H 平面 0.5212θ︒=E面喇叭的E面半功率点波瓣宽度小于H面；H面喇叭E面波瓣宽度大于H面；单从这次实验数据中圆锥喇叭E面大于H面，而角锥喇叭E面H面波瓣宽度相等。