实验一_电基本阵子及对称阵子辐射分析

实验一 电基本阵子及对称阵子辐射分析 一、实验目的： 通过MATLAB 编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响 二、实验环境：MATLAB 软件 三、实验原理： 1．电基本振子的辐射 电基本振子（Electric Short Dipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l 远小于波长λ，其半径 a 远小于l，同时振子沿线的电流I 处处等幅同相。用这样的电流元可以构 成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。 图 3-1 电基本振子的坐标 电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为： 22302230001sin ()421cos()411sin ()40rjkrjkrrjkrHHIlkHjerrIlkEjerrIlkkEAjjerrrE   （2-1） 电基本振子的辐射场可以分为近区场和远区场。如果 kr<<1 即（r<<λ/(2π)）的区域称为近区，近区场的另一个重要特点是电场和磁场之间存在π/2 的相位差，于是坡印廷矢量的平均值为 0，能量在电场和磁场以及场与源之间交换而没有辐射，所以近区场也称为感应场，本实验不涉及。 本实验计算的远区场 kr>>1（即 r>>λ/(2π)的区域称为远区），在此区域内，电基本振yxzlOIrEHEr子满足条件： 23111()()krkrkr 则远区场表达式为： sin260sin0jkrjkrrrIlHjerIlEjerHHEE  （2-2） 可见场强只有两个相位相同的分量（Eθ,Hφ）。 根据方向函数可定义： ( , , )( , )60 /E rfI r    （2-3） 可得电基本振子的方向函数为： ( , )( )sinlff  （2-4） 根据归一化方向函数定义： maxmax( , )( , )( , )( , )EfFfE     （2-5） 可得电基本阵子归一化方向函数为： F(θ,φ)=|sinθ| （2-6） 将方向函数用曲线描绘出来，称之为方向图(Fileld Pattern)。方向图就是与天线等距离处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。依据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图。 在实际中，工程上常常采用两个特定正交平面方向图。在自由空间中，两个最重要的平面方向图是 E 面和 H 面方向图。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；H 面即磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向...