电磁场项目报告.doc

电磁场项目报告题 目： 天线的设计及测试 组 号： 7 任课教师： 谢亚楠 组 长： 12123255 钟梅玲 20% 成 员： 12120899 张 彤 20% 成 员： 12123316 张宇轩 20% 成 员： 12123097 朱朝阳 20% 成 员： 12121908 俞 宇 20% 联系方式：2014 年 10月 26日目录1、天线制作流程图32、天线参考文献阅读內容33、具体天线设计和参数计算44、测试结果和数据分析55、 误差分析71、天线制作流程图2、天线参考文献阅读內容。 螺旋天线： 螺旋天线是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网（或板）相连接螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。 我们还应该记住传输线和天线的以下特点：（1）长度短于四分之一波长的短路线呈电感性；（2）长度短于四分之一波长的开路线呈电容性；（3）如果一条任意长度的导线的终端电阻等于它的特性阻抗，那么它就是一个纯电阻性的负载，因而不会把能量反馈回信号源；（4）长度略短于四分之一波长倍数的天线呈电容性；（5）长度略长于四分之一波长倍数的天线呈电感性；（6）电感性负载可用加入电容的方法来匹配，电容性负载可用加入电感的方法来匹配。如上图1所示，我们制作天线的模型，一般可以认为，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而对螺旋天线而言，其轴向电磁波只运动行进了一个螺距，其轴向等效速率=/t =/C (D)=Csin=C/（D）C由上式可以看出，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。对于工作于一定中心频率的通讯机来说，其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出：螺距：=L/N所需金属线长度：=ND3、具体天线设计和参数计算。由于我们要制作一个简易螺旋天线，而它的天线的中心频率f，螺旋直径D，螺距，和天线的长度L的计算就在我们的考虑当中，根据要求我们把天线的中心频率确定为950MHZ.由于我们所绕的直径为1.25cm，根据计算所得我们所用参数如下：L=5.8cmU=0.63N=7.5圈然后我们就焊接了我们的简易螺旋天线，制作天线如下图所示：4、测试结果和数据分析 天线系数的测量与分析我们用网络分析仪测出我们的天线 中心频率为f=915.25MHZ； 回波损耗 S11=-11.525dB 近场传输系数S21=-25.326dB 驻波比SWR=1.578 输入阻抗：65.08-j27.85 容性：6.244pf S11 是S参数中的一个，表示回波损耗特性，一般通过网络分析仪来看其损耗的dB值和阻抗特性。此参数表示天线的发射效率好不好，值越大，表示天线本身反射回来的能量越大，这样天线的效率就越差。由于我们的回波损耗为11.525db基本符合实验的要求。 驻波比,一般指的就是电压驻波比,是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。理想的比例为 1:1 ，即输入阻抗等于传输线的特性阻抗,但几乎不可能达到。 VSWR 1.25:1 反射功率1.14 % VSWR 1.5:1 反射功率4.06 % VSWR 1.75:1 反射功率7.53 % 由上可知，驻波比越大，反射功率越高，也就是阻抗不匹配。天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。由于我们的驻波比为1.578离1比较接近，考虑到输入阻抗不可能等于传输线的特性阻抗，所以我们做的还是比较理想的。 天线和馈线的连接处称为天线的输入端或馈电点。对于线天线来说，天线输入端的电压与电流的比值称为天线的输入阻抗。对于口面型天线，则常用馈线上电压驻波比来表示天线的阻抗特性。一般，天线的输入阻抗是复数，实部称为输入电阻，以Ri表示；虚部称为输入电抗，以Xi表示。项目要求输入阻抗为75，呈现纯电阻。由于我们的天线是螺旋形的，所以存在电抗分量，我们制作的天线阻抗为65.08-j27.85,与实际要求有一定量的偏差，对我们的中心频率也会造成影响。5、 误差分析 （1）天线的测量误差天线的长度、螺距等实际测量值与理论值有一定的误差。还有在制作过程中避免不了的要产生一些误差。 （2）测量仪表带来的误