电磁场与微波实验天线部分实验报告
班级：2011211104
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学号：
指导老师：陈文成
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;
2．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）
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°；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数;
5. 坐标变换、变换频率（f=600Mhz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性；
四．实验测量及数据
1.频率为600MHz:
（1）测量图（百分比）：
（2）测量数据：
网络分析仪测得最大值：36.8
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 279度 | 1 | 274度 | 1 | 95度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 99度 | 1 | 274度 | 1 | 95度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 36度 | 0.497 | 274度 | 1 | 95度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 176度 | 0.499 | 274度 | 1 | 95度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 38度 | 0.405 | 274度 | 1 | 95度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 183度 | 0.407 | 274度 | 1 | 95度 |
2.频率为900MHz:
（1）测量图（百分比）：
（2）测量数据：
网络分析仪测得最大值：100.2
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 75度 | 0.993 | 19度 | 1 | 117度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 255度 | 0.273 | 19度 | 1 | 117度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 2度 | 0.490 | 19度 | 1 | 117度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 133度 | 0.499 | 19度 | 1 | 117度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 327度 | 0.161 | 19度 | 1 | 117度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 162度 | 0.016 | 19度 | 1 | 117度 |
2.频率为1200MHz:
（1）测量图（百分比）：
（2）测量数据：
网络分析仪测得最大值：37.8
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 295度 | 1 | 270度 | 1 | 98度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 115度 | 0.706 | 270度 | 1 | 98度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 14度 | 0.448 | 270度 | 1 | 98度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 198度 | 0.510 | 270度 | 1 | 98度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 17度 | 0.283 | 270度 | 1 | 98度 |
| 方位 | 幅度 | 方位(Max) | 幅度（Max) | 宽度（3db） |
| 198度 | 0.510 | 270度 | 1 | 98度 |
5．实验结果分析：
| 频率 | 600MHz | 900MHz | 1200MHz |
| 主瓣宽度（度） | 95 | 117 | 98 |
由以上实验数据及对比可以看出：
900MHz时的天线主瓣宽度较大，侧瓣和后瓣均很小，而600MHz和1200MHz 时的天线的方向性很不明显，后瓣和侧瓣很大。这说明该八木电线在900MHz时的工作性能最好，这与实验所用的八木天线上表明的900MHz相符。
而且在900MHz下，八木天线的方向性十分明显。
但是，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。
6．联想相关问题的思考：
1.天线的谐振频率：
“谐振频率”和“电谐振”与天线的电长度相关。电长度通常是电线物理长度除以自由空间中波传输速度与电线中速度之比。天线的电长度通常由波长来表示。天线一般在某一频率调谐，并在此谐振频率为中心的一段频带上有效。但其它天线参数（尤其是辐射方向图和阻抗）随频率而变，所以天线的谐振频率可能仅与这些更重要参数的中心频率相近。
天线可以在与目标波长成分数关系的长度所对应的频率下谐振。一些天线设计有多个谐振频率，另一些则在很宽的频带上相对有效。最常见的宽带天线是对数周期天线，但它的增益相对于窄带天线则要小很多。
2.有没有可调谐振频率的八木天线？
因为八木天线只有在调谐在工作频率上时方向性效果才很好，但是我觉得这会很不方便，所以我希望能有一种可调谐振频率或者工作频带较宽的八木天线。
经过我的查找，我找到了一些人研究的参数可变的八木天线，提高了天线使用的灵活性和工作带宽。具体请见：
http://d.wanfangdata.com.cn/periodical_xddxkj201207006.aspx
7．心得体会：
首先，这次实验使我初步地了解了八木天线的工作特性，以及其方向性很强的功能，才知道以前在姥姥家房顶看到的天线是叫做八木天线。
其次，我学会了用方向图来分析天线的性能，然而由于实际实验的外界因素影响，实际的方向图和理论的图总是差距很大，所以在做实验时应尽量避免外界因素的影响，着眼于方向图的宏观特性。
最后，我想对这门课提一点意见。我觉得老师您很风趣幽默，但是，我希望这门实验课可不可以晚一点开，至少在我们知道什么是史密斯圆图之后，不然我觉得我们实验的效果和意义会大打折扣的。下载本文
