电磁场项目报告

'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：189399184912014年10月26日7 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77 1、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。7 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Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋，所需时间为t=πD/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ρ，其轴向等效速率υ=ρ/t=ρ/C(πD)υ=Csinθ=Cρ/（πD）≤C由上式可以看出，υ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λ等效小于工作波长λ。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：υ=L/N所需金属线长度：ι=NπD3、具体天线设计和参数计算。7 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ρ，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7 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-j27.85Ω容性：6.244pfS11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。VSWR1.25:1反射功率1.14%VSWR1.5:1反射功率4.06%VSWR1.75:1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。7 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75Ω，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-j27.85Ω,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）测量仪表带来的误差我们的仪器比较陈旧，测量过程中可能会产生误差。（3）所用材料带来误差我们所用的天线是用铜线绕成的，铜线在和天线底座焊接过程中，表面的没有清理掉氧化膜，对我们所制作天线的中心频率及其他指标造成影响。7'