北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告一.pdf

信息与通信工程学院
电磁场与微波实验报告

电磁场与微波实验天线部分实验报告一
实验一网络分析仪测量阵子天线
输入阻抗

一、实验目的：

1.掌握网络分析仪校正方法
2.学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法
3.研究振子天线输入阻抗随阵子电径变化的情况（重点观察谐振点与天线电径
的关系）

二、实验步骤：

（1）设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪；
（2）设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗；
（3）调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据；
（4）更换不同的电径（对应1mm,3mm,9mm）的天线，分析两个谐振点的阻
抗变化情况；
（5）设置参数如下：
BF=600MHz，△F=25MHz，EF=2600MHz，n=81
（6）记录数据
在smith圆图上的输入阻抗曲线上，曲线的左端输入阻抗虚部为0的点为二
分之一波长谐振点，曲线的右端输入阻抗
虚部为0的点为四分之一波长谐振点。记录1mm，3mm，9mm天线的半波长和四分
之一波长的谐振点。

三、实验数据：

1、直径=1mm时：

四分之一波长谐振点为662.3-13j
二分之一波长谐振点为38.43-3.68j
实验图示如下：

电磁场与微波实验天线部分实验报告一

2、直径=3mm时：

二分之一波长谐振点为32.71-1.5j
四分之一波长谐振点为284.9-3.31j
实验图示如下：

电磁场与微波实验天线部分实验报告一

3、直径=9mm时：

二分之一波长谐振点为26.62-1.44j
四分之一波长谐振点为131.8-2.16j
实验图示如下：

电磁场与微波实验天线部分实验报告一

四、分析结果

实际测量结果与理想的阻抗图仍有一定差别，理想状态下，天线的阻抗原图
应该是一个中心在正实轴某处的一个规则的圆，但实际结果发现天线的阻抗原图
不是很规则，随着频率的增加，其阻抗特性成非线性变化。
由实验结果可以看出，对于相同材质，振子天线的直径越粗，谐振点输入阻
抗越小，网络反射系数越小，回波损耗越小，越容易和馈线匹配，天线的工作频
率范围就越宽。

天线的阻抗随着频率的变化不断变化，频率范围为600KHz～2600KHz，变化
规律为：前20个点基本不变，后面的点基本随着频率的增加而增加。随着频率
的增加，从负阻抗到正阻抗，每一个都由阻抗零点。
由实验结果可以看出，天线的直径对天线的阻抗基本不会产生影响，图中阻
抗的差别主要原因是由于三根振子粗细不同因而对空间磁场产生了一些影响，导
致了天线阻抗的变化。

电磁场与微波实验天线部分实验报告一

通过3种不同直径的天线的smith圆图的测量，发现随着天线直径的增大，
天线的阻抗特性变化越大，理想状态下天线的smith圆图应该是一个中心在正实
轴某处的一个规则的圆，但实验结果发现9mm天线的smith圆图的阻抗特性非常
不规则，随着频率的增高，其阻抗特性变化非线性，因此三种天线在频率比较低
的时候阻抗特性还可以，但随着频率的增大，直径越大的天线变化越剧烈。

五、联想相关问题的思考

1、网络分析仪：
网络分析仪是测量网络参数的一种新型仪器，可直接测量有源或无源、可逆
或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数，并以扫频方式给出各散射参数的幅
度、相位频率特性。自动网络分析仪能对测量结果逐点进行误差修正，并换算出
其他几十种网络参数，如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗（或
导纳）、衰减（或增益）、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
注意：.由于受分布参数等影响明显，所以网络分析仪使用之前必须进行校
准。
2、振子：
振子是天线上的元器件，全称是天线振子，具有导向和放大电磁波的作用，
使天线接收到的电磁信号更强。振子是用导电性较好的金属制造的，有的是杆状
的，也有的结构较复杂，一般是多个振子平行排列在天线上。振子有半波振子和
全波振子，振子尺寸要和接收或发射的频率波长尺寸对应才能达到最大效果，一
般用二分之一或四分之一波长设计。本实验中用的是振子天线，天线一端接导电
平面，形成单极天线，所以可以用镜像法等效分析。
3、天线：
天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常

是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁

波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，

凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，

非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，

也可用作接收天线。同一天线