专利名称：：天线辐射特性实验装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及电磁波的反射、辐射、定向的测量装置，尤其是涉及一种天线辐射特性实验装置。
背景技术：
：电磁波通过天线辐射，在空中传播。通过天线发射出去的电磁波其强度在空间是呈一定分布的，不同形状的天线，发射的电磁波在空间有不同的分布，因此具有不同的天线特性。描述天线特性的参量很多，主要有天线方向性、辐射方向图、波束宽度、旁瓣电平、频率响应、输入反射系数等等。另外，天线发射的电磁波都具有极化特性，所谓极化是指电磁波电场矢量的方向。接收天线接收到的电磁波信号大小与距发射天线的距离有关，也与发射天线的特性有关，还与电磁波的极化特性有关。如果发射天线所发射电磁波的极化方向与接收天线的极化方向一致时，接收信号最大，若两者正交，接收机将接收不到信号。接收天线距离发射天线越远，接收到的信号越弱。
发明内容本发明的目的在于提供一种天线辐射特性实验装置，用于揭示喇叭天线的天线方向性、波束宽度、波的极化特性及电磁波强度与传播距离的关系。本发明解决其技术问题采用的技术方案是信号发射端和信号接收端分别安装在天线移动架的两端，并能在天线移动架上移动和固定；其中所述的信号发射端依次由固态振荡信号源、第一波导、微波衰减器、第二波导和发射喇叭天线连接组成发射组件，并装在一个云台上；所述的云台由能让发射组件绕波导轴线转动的带角度刻度盘的天线安装架、带锁紧手柄和角度刻度盘的垂直旋转台和带锁紧手柄和角度刻度盘的水平旋转台组成；云台安装在信号发射端支架上端，信号发射端支架上还安装能转动的金属栅网支架，金属栅网支架上安装有金属栅网，金属栅网可绕圆心作360°转动，并带有360°角度刻度盘；转动金属栅网支架能使金属栅网位于发射喇叭天线端口的前面，信号发射端支架下端安装在天线移动架上，并可在天线移动架上移动；所述的信号接收端依次由端口朝向信号发射端的接收喇叭天线、第三波导、微波晶体检波器、第四波导和短路活塞组成，安装在信号接收端支架上端，信号接收端支架下端安装在天线移动架上。所述的金属栅网的金属栅格之间的间距a为2~15毫米，金属栅网的直径d大于发射喇叭天线端口的口径。本发明具有的有益效果是本装置可进行电磁波在空间传播中电磁波强度与距离的关系测量、极化特性测量、喇叭天线辐射方向图测量。测量时需配置一台频率为1000Hz的调制电源和一台中心频率1000Hz的窄带选频放大器。图1是天线特性测量实验装置。图2是信号发射端。图3是信号接收端。图4是金属栅网。图中1、信号发射端，1.1、固态振荡信号源，1.2、波导，1.3、微波衰减器，1.4、天线安装架，1.5、发射喇叭天线，1.6、带锁紧手柄和角度刻度盘的垂直旋转台，1.7、带锁紧手柄和角度刻度盘的水平旋转台，1.8、金属栅网，1.9、金属栅网支架，1.10、信号发射端支架；2、天线移动架；3、信号接收端，3.1、接收喇叭天线，3.2、波导，3.3、微波晶体检波器，3.4、短路活塞，3.5、信号接收端支架。具体实施例方式如图l、图2、图3、图4所示，本发明的信号发射端1和信号接收端3分别安装在天线移动架2的两端，并能在天线移动架2上移动和固定；其中所述的信号发射端l:依次由固态振荡信号源l.l、第一波导1.2、微波衰减器1.3、第二波导1.2和发射喇叭天线1.5连接组成发射组件，并装在一个云台上；所述的云台由能让发射组件绕波导轴线转动的天线安装架1.4、带锁紧手柄和角度刻度盘的垂直旋转台1.6和带锁紧手柄和角度刻度盘的水平旋转台1.7组成；云台安装在信号发射端支架1.10上端，信号发射端支架1.10上还安装金属栅网支架1.9，金属栅网支架1.9上安装有金属栅网1.8，转动金属栅网支架1.9能使金属栅网1.8位于发射喇叭天线1.5端口的前面，金属栅网1.8带有360°角度刻度，可绕圆心(安装点)作360°转动，信号发射端支架1.10下端安装在天线移动架2上，并可在天线移动架2上移动，使发射端沿着移动架轨道平移，从而改变收、发喇叭天线之间的距离，其距离值可以从移动架2上的刻度尺读取。发射组件可以绕波导轴线作360。旋转，由此可以改变发射电磁波的极化方向，其极化角度可从角度刻度盘读出；发射功率的大小可用微波衰减器来调节。云台可在垂直面上大于±50°和水平面上大于±95°范围内转动，用于测量发射天线的方向性特性，其转动的角度可分别从相应的角度刻度盘上读出。金属栅网1.8可绕圆心作360。旋转。所述的信号接收端3:依次由端口朝向信号发射端的接收喇叭天线3.1、第三波导3.2、微波晶体检波器3.3、第四波导3.2和短路活塞3.4组成，安装在信号接收端支架3.5上端，信号接收端支架3.5下端安装在天线移动架2上。所述的金属栅网1.8带有360°角度刻度，可以绕圆心点旋转，金属栅格之间的间距a为215毫米，金属栅网1.8的直径d大于发射喇叭天线1.5端口的口径。实施例1:电磁波在空间传播中电磁波的强度与距离的关系测量拧松天线移动架的锁紧螺栓，移动信号发射端支架，调节发射天线与接收之间距离为1.2m，然后拧紧锁紧螺栓使发射端位置固定。转动金属栅网支架使金属栅网移开发射喇叭天线。接收端的微波晶体检波器输出通过馈线接到选频放大器。把频率为1000Hz的调制电源连接到固态振荡信号源，产生1000Hz调制的电磁波，这里的固态振荡信号源频率为9.375GHz。实验步骤(1)绕波导轴线旋转发射组件，将发射天线极化方向调整到与接收天线的极化方向一致，即同极化方式。(2)开启固态振荡信号源电源(工作方式为方波调制)与选频放大器电源。调节微波晶体检波器调配螺钉或短路活塞位置使选频放大器上指示的检波输出最大(检波器匹配)，选择选频放大器的"分贝"旋钮量程选择40dB或50dB档位，并调节发射端的微波衰减器，使选频放大器输出满量程，即归一化数值为OdB。(3)依次改变收、发天线间的距离，把测量的数据记录于下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>根据测量的数据验证收到的功率是否与收、发天线之间的距离平方成反比。实施例2:天线极化测量(l)拧松发射天线锁紧螺栓，绕波导轴线旋转发射组件，调整发射喇叭天线的极化方向与接收天线一致后锁紧螺栓，此时记极化刻度盘上的角度值为相对值0。。P)依次拧松云台的垂直与水平锁紧螺栓，调节发射天线的水平与垂直指向，找到选频放大器指示最大位置(即找到天线方向图最大值这一点)后锁紧螺栓，然后调节发射端的微波衰减器使选频放大器输出满量程，即相对归一化数值为0dB。(3)依次绕波导轴向旋转发射喇叭天线，从0°到90°，每隔10。记录选频放大器指示的读数于下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据测量得到的数据验证接收到的功率与发射喇叭天线的旋转角度e之间是否符合co^e的关系。实施例3:极化特性测量极化栅网是在一块铜板上开了很多槽缝，如果金属条的宽度与缝的宽度都比波长小得多，则投射到开槽铜板上电磁波，对于电场具有平行于槽缝方向的电磁波将被全反射，而具有垂直于槽缝方向的电磁波将能顺利通过。所以转动金属栅网支架使金属栅网正好落在发射天线端口的前面，则接收天线所接收到的信号大小随着极化栅网旋转角度的改变而改变。(1)绕波导轴线旋转发射组件，调整发射喇叭天线的极化方向与接收天线一致后锁紧螺栓，即极化角度值为o。位置。(2)将金属栅网移至发射端喇叭天线端口的前面，旋转金属栅网使选频放大器读数最大，然后调节发射端的微波衰减器使选频放大器输出满量程，即相对归一化数值为OdB，并记栅网上的角度为相对O。。(3)依次转动金属栅网，从0°~90°，每隔10。和作一次测量，同时对45。点也作一次测量，分别记录选频放大器读数。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>①观察电磁场的极化方向与金属栅网之间角度变化对接收功率的影响。②当电磁场的极化方向与金属栅网之间成45。角时，所接收到的功率是否为-6dB。③当电磁场的极化方向与金属栅网之间成90。角时，所接收到的功率是否为-dB。实施例4:喇叭天线辐射方向图测量实验准备调节发射端支架与接收端支架之间的距离，使接收喇叭天线与发射喇叭天线的间距为1.2m。将金属栅网移开。绕波导轴线旋转发射组件，调整发射喇叭天线极化角度，使与接收喇叭天线的极化角度一致；选频放大器的"分贝"旋钮量程选择在40dB或50dB档位；实验步骤(1)拧松云台中水平旋转锁紧旋钮，在水平方向上旋转发射喇叭天线，找到选频放大器指示最大点位置时锁紧旋钮。用同样的方法在垂直面上找到选频放大器指示最大点位置，然后调节发射端的微波衰减器使选频放大器输出满量程(0dB),此时分别记水平面和垂直面上刻度盘中的角度读数为相对0。；记选频放大器读数为天线方向性特性的最大点，即相对归一化数值为OdB(因为天线的方向图为一立体结构，以上步骤是为了寻找方向图的最大值点)。(2)拧松云台中水平旋转锁紧旋钮,在水平方向上旋转发射喇叭天线，由-90°转到+90°，每隔10。记录选择选频放大器读数于表中，并测出-3dB功率时的波束宽度。然后将天线转至0。位置，锁紧水平旋转锁紧旋钮。(3)用上述同样的方法测量垂直面上的方向图，记录读数。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>①根据测量得到的数据分别用极坐标形式绘制发射喇叭天线在水平面、垂直面上的辐射方向图。②分别测量发射喇叭天线在水平面、垂直面上-3dB功率波束宽度。③根据天线尺寸计算发射喇叭天线与接收喇叭天线的增益和半功率波束宽度，并与实测值比较，分析其误差。权利要求1、一种天线辐射特性实验装置，其特征在于信号发射端(1)和信号接收端(3)分别安装在天线移动架(2)的两端，并能在天线移动架(2)上移动和固定；其中所述的信号发射端(1)依次由固态振荡信号源(1.1)、第一波导(1.2)、微波衰减器(1.3)、第二波导(1.2)和发射喇叭天线(1.5)连接组成发射组件，并装在一个云台上。所述的云台由能让发射组件绕波导轴线转动的带角度刻度盘的天线安装架(1.4)、带锁紧手柄和角度刻度盘的垂直旋转台(1.6)和带锁紧手柄和角度刻度盘的水平旋转台(1.7)组成；云台安装在信号发射端支架(1.10)上端，信号发射端支架(1.10)上还安装能转动的金属栅网支架(1.9)，金属栅网支架(1.9)上安装有金属栅网(1.8)，金属栅网(1.8)可绕圆心作360°转动，并带有360°角度刻度盘；转动金属栅网支架(1.9)能使金属栅网(1.8)位于发射喇叭天线(1.5)端口的前面，信号发射端支架(1.10)下端安装在天线移动架(2)上，并可在天线移动架(2)上移动；所述的信号接收端(3)依次由端口朝向信号发射端的接收喇叭天线(3.1)、第三波导(3.2)、微波晶体检波器(3.3)、第四波导(3.2)和短路活塞(3.4)组成，安装在信号接收端支架(3.5)上端，信号接收端支架(3.5)下端安装在天线移动架(2)上。2、根据权利要求1所述的一种天线辐射特性实验装置，其特征在于所述的金属栅网(1.8)的金属栅格之间的间距a为2~15毫米，金属栅网(1.8)的直径d大于发射喇叭天线(1.5)端口的口径。全文摘要本发明公开了一种天线辐射特性实验装置。信号发射端由固态振荡信号源、第一波导、微波衰减器、第二波导和发射喇叭天线组成发射组件，并装在云台上；云台由能让发射组件转动的天线安装架、带锁紧手柄和角度刻度盘的垂直旋转台和水平旋转台组成，安装在信号发射端支架上端；支架上还安装带有金属栅网的支架，金属栅网能位于发射喇叭天线端口前面，支架下端安装在天线移动架上。信号接收端由端口朝向信号发射端的接收喇叭天线、第三波导、微波晶体检波器、第四波导和短路活塞组成，安装在信号接收端支架上端，支架下端安装在天线移动架上。本装置可进行电磁波在空间传播中电磁波的强度与距离的关系测量、极化特性测量、喇叭天线辐射方向图测量。文档编号G01R29/08GK101105513SQ20071006975公开日2008年1月16日申请日期2007年6月27日优先权日2007年6月27日发明者李锡华,王子立,谢银芳申请人:浙江大学