專利名稱：：天線輻射特性測量實驗裝置的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及電磁波的反射、輻射、定向的測量裝置，尤其是涉及一種天線輻射特性測量實驗裝置。
背景技術：
：電磁波通過天線輻射，在空中傳播。通過天線發射出去的電磁波其強度在空間是呈一定分布的，不同形狀的天線，發射的電磁波在空間有不同的分布，因此具有不同的天線特性。描述天線特性的參量很多，主要有天線方向性、輻射方向圖、波束寬度、旁瓣電平、頻率響應、輸入反射系數等等。另外，天線發射的電磁波都具有極化特性，所謂極化是指電磁波電場矢量的方向。接收天線接收到的電磁波信號大小與距發射天線的距離有關，也與發射天線的特性有關，還與電磁波的極化特性有關。如果發射天線所發射電磁波的極化方向與接收天線的極化方向一致時，接收信號最大，若兩者正交，接收機將接收不到信號。接收天線距離發射天線越遠，接收到的信號越弱。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種天線輻射特性測量實驗裝置，用于揭示喇叭天線的天線方向性、波束寬度、波的極化特性及電磁波強度與傳播距離的關系。本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是信號發射端和信號接收端分別安裝在天線移動架的兩端，并能在天線移動架上移動和固定；其中所述的信號發射端依次由固態振蕩信號源、第一波導、微波衰減器、第二波導和發射喇叭天線連接組成發射組件，并裝在一個云臺上；所述的云臺由能讓發射組件繞波導軸線轉動的帶角度刻度盤的天線安裝架、帶鎖緊手柄和角度刻度盤的垂直旋轉臺和帶鎖緊手柄和角度刻度盤的水平旋轉臺組成；云臺安裝在信號發射端支架上端，信號發射端支架上還安裝能轉動的金屬柵網支架，金屬柵網支架上安裝有金屬柵網，金屬柵網可繞圓心作360°轉動，并帶有360°角度刻度盤，轉動金屬柵網支架能使金屬柵網位于發射喇叭天線端口的前面，信號發射端支架下端安裝在天線移動架上，并可在天線移動架上移動；所述的信號接收端依次由端口朝向信號發射端的接收喇叭天線、第三波導、微波晶體檢波器、第四波導和短路活塞組成，安裝在信號接收端支架上端，信號接收端支架下端安裝在天線移動架上。所述的金屬柵網的金屬柵格之間的間距a為215毫米，金屬柵網的直徑d大于發射喇叭天線端口的口徑。本實用新型具有的有益效果是本裝置可進行電磁波在空間傳播中電磁波的強度與距離的關系測量、極化特性測量、喇叭天線輻射方向圖測量。測量時需配置一臺頻率為1000Hz的調制電源和一臺中心頻率1000Hz的窄帶選頻放大器。圖1是天線特性測量實驗裝置。圖2是信號發射端。圖3是信號接收端。圖4是金屬柵網。圖中1、信號發射端，1.1、固態振蕩信號源，1.2、波導，1.3、微波衰減器，1.4、天線安裝架，1.5、發射喇叭天線，1.6、帶鎖緊手柄和角度刻度盤的垂直旋轉臺，1.7、帶鎖緊手柄和角度刻度盤的水平旋轉臺，1.8、金屬柵網，1.9、金屬柵網支架，1.10、信號發射端支架；2、天線移動架；3、信號接收端，3.1、接收喇叭天線，3.2、波導，3.3、微波晶體檢波器，3.4、短路活塞，3.5、信號接收端支架。具體實施方式如圖l、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型的信號發射端1和信號接收端3分別安裝在天線移動架2的兩端，并能在天線移動架2上移動和固定；其中所述的信號發射端l:依次由固態振蕩信號源l.l、第一波導1.2、微波衰減器1.3、第二波導1.2和發射喇叭天線1.5連接組成發射組件，并裝在一個云臺上；所述的云臺由能讓發射組件繞波導軸線轉動的天線安裝架1.4、帶鎖緊手柄和角度刻度盤的垂直旋轉臺1.6和帶鎖緊手柄和角度刻度盤的水平旋轉臺1.7組成；云臺安裝在信號發射端支架1.10上端，信號發射端支架1.10上還安裝金屬柵網支架1.9，金屬柵網支架1.9上安裝有金屬柵網1.8，轉動金屬柵網支架1.9能使金屬柵網1.8位于發射喇叭天線1.5端口的前面，金屬柵網1.8帶有360°角度刻度，可繞圓心(安裝點)作360°轉動，信號發射端支架1.10下端安裝在天線移動架2上，并可在天線移動架2上移動，使發射端沿著移動架軌道平移，從而改變收、發喇叭天線之間的距離，其距離值可以從移動架2上的刻度尺讀取。發射組件可以繞波導軸線作360。旋轉，由此可以改變發射電磁波的極化方向，其極化角度可從角度刻度盤讀出；發射功率的大小可用微波衰減器來調節。云臺可在垂直面上大于±50°和水平面上大于±95°范圍內轉動，用于測量發射天線的方向性特性，其轉動的角度可分別從相應的角度刻度盤上讀出。金屬柵網1.8可繞圓心作360。旋轉。所述的信號接收端3:依次由端口朝向信號發射端的接收喇叭天線3.1、第三波導3.2、微波晶體檢波器3.3、第四波導3.2和短路活塞3.4組成，安裝在信號接收端支架3.5上端，信號接收端支架3.5下端安裝在天線移動架2上。所述的金屬柵網1.8帶有360°角度刻度，可以繞圓心點旋轉，金屬柵格之間的間距a為2~15毫米，金屬柵網1.8的直徑d大于發射喇叭天線1.5端口的口徑。實施例1:電磁波在空間傳播中電磁波的強度與距離的關系測量擰松天線移動架的鎖緊螺栓，移動信號發射端支架，調節發射天線與接收之間距離為1.2m，然后擰緊鎖緊螺栓使發射端位置固定。轉動金屬柵網支架使金屬柵網移開發射喇叭天線。接收端的微波晶體檢波器輸出通過饋線接到選頻放大器。把頻率為1000Hz的調制電源連接到固態振蕩信號源，產生1000Hz調制的電磁波，這里的固態振蕩信號源頻率為9.375GHz。實驗步驟(1)繞波導軸線旋轉發射組件，將發射天線極化方向調整到與接收天線的極化方向一致，即同極化方式。(2)開啟固態振蕩信號源電源(工作方式為方波調制)與選頻放大器電源。調節微波晶體檢波器調配螺釘或短路活塞位置使選頻放大器上指示的檢波輸出最大(檢波器匹配)，選擇選頻放大器的"分貝"旋鈕量程選擇40dB或50dB檔位，并調節發射端的微波衰減器，使選頻放大器輸出滿量程，即歸一化數值為0dB。(3)依次改變收、發天線間的距離，把測量的數據記錄于下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>根據測量的數據驗證收到的功率是否與收、發天線之間的距離平方成反比。實施例2:天線極化測量(1)擰松發射天線鎖緊螺栓，繞波導軸線旋轉發射組件，調整發射喇叭天線的極化方向與接收天線一致后鎖緊螺栓，此時記極化刻度盤上的角度值為相對值00。(2)依次擰松云臺的垂直與水平鎖緊螺栓，調節發射天線的水平與垂直指向，找到選頻放大器指示最大位置(即找到天線方向圖最大值這一點)后鎖緊螺栓，然后調節發射端的微波衰減器使選頻放大器輸出滿量程，即相對歸一化數值為OdB。(3)依次繞波導軸向旋轉發射喇叭天線，從0°到90°，每隔10。記錄選頻放大器指示的讀數于下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據測量得到的數據驗證接收到的功率與發射喇叭天線的旋轉角度e之間是否符合co^e的關系。實施例3:極化特性測量極化柵網是在一塊銅板上開了很多槽縫，如果金屬條的寬度與縫的寬度都比波長小得多，則投射到開槽銅板上電磁波，對于電場具有平行于槽縫方向的電磁波將被全反射，而具有垂直于槽縫方向的電磁波將能順利通過。所以轉動金屬柵網支架使金屬柵網正好落在發射天線端口的前面，則接收天線所接收到的信號大小隨著極化柵網旋轉角度的改變而改變。(1)繞波導軸線旋轉發射組件，調整發射喇叭天線的極化方向與接收天線一致后鎖緊螺栓，即極化角度值為o。位置。(2)將金屬柵網移至發射端喇叭天線端口的前面，旋轉金屬柵網使選頻放大器讀數最大，然后調節發射端的微波衰減器使選頻放大器輸出滿量程，即相對歸一化數值為OdB，并記柵網上的角度為相對O。。(3)依次轉動金屬柵網，從0。卯。，每隔10。和作一次測量，同時對45。點也作一次測量，分別記錄選頻放大器讀數。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>①觀察電磁場的極化方向與金屬柵網之間角度變化對接收功率的影響。②當電磁場的極化方向與金屬柵網之間成45。角時，所接收到的功率是否為-6dB。③當電磁場的極化方向與金屬柵網之間成90。角時，所接收到的功率是否為-"dB。實施例4:喇叭天線輻射方向圖測量實驗準備調節發射端支架與接收端支架之間的距離，使接收喇叭天線與發射喇叭天線的間距為1.2m。將金屬柵網移開。繞波導軸線旋轉發射組件，調整發射喇叭天線極化角度，使與接收喇叭天線的極化角度一致；選頻放大器的"分貝"旋鈕量程選擇在40犯或50dB檔位;實驗步驟(1)擰松云臺中水平旋轉鎖緊旋鈕，在水平方向上旋轉發射喇叭天線，找到選頻放大器指示最大點位置時鎖緊旋鈕。用同樣的方法在垂直面上找到選頻放大器指示最大點位置，然后調節發射端的微波衰減器使選頻放大器輸出滿量程(0dB)，此時分別記水平面和垂直面上刻度盤中的角度讀數為相對0。；記選頻放大器讀數為天線方向性特性的最大點，即相對歸一化數值為OdB(因為天線的方向圖為一立體結構，以上步驟是為了尋找方向圖的最大值點)。(2)擰松云臺中水平旋轉鎖緊旋鈕,在水平方向上旋轉發射喇叭天線，由-卯°轉到+90°，每隔10。記錄選擇選頻放大器讀數于表中，并測出-3dB功率時的波束寬度。然后將天線轉至0。位置，鎖緊水平旋轉鎖緊旋鈕。(3)用上述同樣的方法測量垂直面上的方向圖，記錄讀數。天線7」fC平方向圖測量數3瞎<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>①根據測量得到的數據分別用極坐標形式繪制發射喇叭天線在水平面、垂直面上的輻射方向圖。②分別測量發射喇叭天線在水平面、垂直面上-3dB功率波束寬度。③根據天線尺寸計算發射喇叭天線與接收喇叭天線的增益和半功率波束寬度，并與實測值比較，分析其誤差。權利要求1、一種天線輻射特性測量實驗裝置，其特征在于信號發射端(1)和信號接收端(3)分別安裝在天線移動架(2)的兩端，并能在天線移動架(2)上移動和固定；其中所述的信號發射端(1)依次由固態振蕩信號源(1.1)、第一波導(1.2)、微波衰減器(1.3)、第二波導(1.2)和發射喇叭天線(1.5)連接組成發射組件，并裝在一個云臺上；所述的云臺由能讓發射組件繞波導軸線轉動的帶角度刻度盤的天線安裝架(1.4)、帶鎖緊手柄和角度刻度盤的垂直旋轉臺(1.6)和帶鎖緊手柄和角度刻度盤的水平旋轉臺(1.7)組成；云臺安裝在信號發射端支架(1.10)上端，信號發射端支架(1.10)上還安裝能轉動的金屬柵網支架(1.9)，金屬柵網支架(1.9)上安裝有金屬柵網(1.8)，金屬柵網(1.8)可繞圓心作360°轉動，并帶有360°角度刻度盤；轉動金屬柵網支架(1.9)能使金屬柵網(1.8)位于發射喇叭天線(1.5)端口的前面，信號發射端支架(1.10)下端安裝在天線移動架(2)上，并可在天線移動架(2)上移動；所述的信號接收端(3)依次由端口朝向信號發射端的接收喇叭天線(3.1)、第三波導(3.2)、微波晶體檢波器(3.3)、第四波導(3.2)和短路活塞(3.4)組成，安裝在信號接收端支架(3.5)上端，信號接收端支架(3.5)下端安裝在天線移動架(2)上。2、根據權利要求1所述的一種天線輻射特性測量實驗裝置，其特征在于所述的金屬柵網(1.8)的金屬柵格之間的間距a為215毫米，金屬柵網(1.8)的直徑d大于發射喇叭天線(l.5)端口的口徑。專利摘要本實用新型公開了一種天線輻射特性測量實驗裝置。信號發射端由固態振蕩信號源、第一波導、微波衰減器、第二波導和發射喇叭天線組成發射組件，并裝在云臺上；云臺由能讓發射組件轉動的天線安裝架、帶鎖緊手柄和角度刻度盤的垂直旋轉臺和水平旋轉臺組成，安裝在信號發射端支架上端；支架上還安裝帶有金屬柵網的支架，金屬柵網能位于發射喇叭天線端口前面，支架下端安裝在天線移動架上。信號接收端由端口朝向信號發射端的接收喇叭天線、第三波導、微波晶體檢波器、第四波導和短路活塞組成，安裝在信號接收端支架上端，支架下端安裝在天線移動架上。本裝置可進行電磁波在空間傳播中電磁波的強度與距離的關系測量、極化特性測量、喇叭天線輻射方向圖測量。文檔編號G01R29/08GK201069457SQ200720111399公開日2008年6月4日申請日期2007年6月27日優先權日2007年6月27日發明者李錫華,王子立,謝銀芳申請人:浙江大學