實(shí)驗(yàn)二對(duì)稱(chēng)振子輻射分析

1、實(shí)驗(yàn)二 對(duì)稱(chēng)振子輻射分析1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、實(shí)現(xiàn)數(shù)對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)學(xué)建模、編程、仿真實(shí)現(xiàn)圖形可視化。2、通過(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握matlab7.0仿真軟件在電磁場(chǎng)編程中的應(yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：計(jì)算機(jī)、matlab7.0仿真軟件3、實(shí)驗(yàn)原理 3.1對(duì)稱(chēng)振子對(duì)稱(chēng)振子（Symmetrical Center-Fed Dipole）是中間饋電，其兩臂由兩段等長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成的振子天線(xiàn)。一臂的導(dǎo)線(xiàn)半徑為，長(zhǎng)度為。兩臂之間的間隙很小，理論上可忽略不計(jì)。所以振子的總長(zhǎng)度。對(duì)此振子的長(zhǎng)度與波長(zhǎng)相比擬，本身已可以構(gòu)成實(shí)用天線(xiàn)。理論和實(shí)踐都已證實(shí)，細(xì)對(duì)稱(chēng)振子的電流分布與末端開(kāi)路線(xiàn)上的電流分布相似，即非常接近與正弦駐波的分布，其電流分

2、布的形式為： ，式中為電流波腹點(diǎn)的復(fù)振幅；為相移常數(shù)。根據(jù)正弦分布的特點(diǎn)，對(duì)稱(chēng)振子的末端為電流的波節(jié)點(diǎn)；電流分布關(guān)于振子的中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)；超過(guò)半波長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)反相電流。 3.2數(shù)學(xué)模型對(duì)稱(chēng)振子在遠(yuǎn)區(qū)的輻射電場(chǎng)為：，仍為球面波；其極化方式仍為線(xiàn)極化；輻射場(chǎng)的方向性不僅與有關(guān)，也和振子的電長(zhǎng)度有關(guān)。其中，對(duì)稱(chēng)振子未歸一化的方向性函數(shù)，這實(shí)際上也是對(duì)稱(chēng)振子面得方向函數(shù)；在對(duì)稱(chēng)振子的面上，方向函數(shù)與無(wú)關(guān)，其方向圖為圓。為半波振子，歸一化方向性函數(shù)；為全波振子，歸一化方向性函數(shù)為28。 3.3 對(duì)稱(chēng)振子的輻射對(duì)稱(chēng)振子是中間饋電，其兩臂由兩段等長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成的振子天線(xiàn)。一臂的導(dǎo)線(xiàn)半徑為a，長(zhǎng)度為l。兩臂之間的間隙很

3、小，理論上可忽略不計(jì)，所以振子的總長(zhǎng)度L=2l。對(duì)稱(chēng)振子的長(zhǎng)度與波長(zhǎng)相比擬，本身已可以構(gòu)成實(shí)用天線(xiàn)。   圖3-1 對(duì)稱(chēng)振子結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)圖對(duì)稱(chēng)振子輻射場(chǎng)為（2-7）根據(jù)方向函數(shù)的定義，對(duì)稱(chēng)振子以波腹電流歸算的方向函數(shù)為 ： （2-8）上式實(shí)際上也就是對(duì)稱(chēng)振子E面的方向函數(shù) 圖3-2 對(duì)稱(chēng)振子E面方向圖4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟： 4.1對(duì)稱(chēng)振子E方向圖程序根據(jù)電基本振子和對(duì)稱(chēng)振子的方向函數(shù)利用MATLAB編程并畫(huà)出其方向圖。% 此程序是通過(guò)輸入偶極子天線(xiàn)的長(zhǎng)度及工作波長(zhǎng)繪出其方向圖lamda=input('enter the value of wave length= ');

4、%輸入波長(zhǎng)l=input('enter your dipole length l= '); %輸入偶極子天線(xiàn)長(zhǎng)度2L（注意不是單個(gè)振子長(zhǎng)度L）ratio=l/lamda; B=(2*pi/lamda); theta= pi/100:pi/100:2*pi; if ratio<= 0.1 %分析是否是短偶極子天線(xiàn) E=sin(theta); En=abs(E); polar(theta,En) %天線(xiàn)在方向圖中水平放置else f1=cos(B*l/2.*cos(theta); %不是短偶極子天線(xiàn)則可用公式（2-8）進(jìn)行計(jì)算 f2=cos(B*l/2); f3=sin(th

5、eta); E=(f1-f2)./f3; En=abs(E); polar(theta,En) %天線(xiàn)在方向圖中水平放置end輸入波長(zhǎng)=10，天線(xiàn)長(zhǎng)度2L=2，畫(huà)出天線(xiàn)方向圖：圖4-1 天線(xiàn)長(zhǎng)度為2時(shí)的方向圖輸入波長(zhǎng)=10，振子長(zhǎng)度2L=4，畫(huà)出天線(xiàn)方向圖：圖4-2 天線(xiàn)長(zhǎng)度為4時(shí)的方向圖輸入波長(zhǎng)=10，振子長(zhǎng)度2L=13，畫(huà)出天線(xiàn)方向圖：圖4-3 天線(xiàn)長(zhǎng)度為13時(shí)的方向圖輸入波長(zhǎng)=10，振子長(zhǎng)度2L=15，畫(huà)出天線(xiàn)方向圖：圖4-4 天線(xiàn)長(zhǎng)度為15時(shí)的方向圖輸入波長(zhǎng)=10，振子長(zhǎng)度2L=20，畫(huà)出天線(xiàn)方向圖：圖4-5 天線(xiàn)長(zhǎng)度為20時(shí)的方向圖輸入波長(zhǎng)=10，振子長(zhǎng)度2L=30，畫(huà)出天線(xiàn)方向圖：

6、圖4-6 天線(xiàn)長(zhǎng)度為30時(shí)的方向圖4.2對(duì)稱(chēng)振子立體方向圖程序clear;m=moviein(20);for i=1:20; sita=meshgrid(eps:pi/180:pi); fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)' l=i*0.1; r=abs(cos(2.*pi.*l.*cos(sita)-cos(2*pi*l)./(sin(sita)+eps); rmax=max(max(r); x,y,z=sph2cart(fai,pi/2-sita,r/rmax); mesh(x,y,z); axis(-1 1 -1 1 -1 1);title('對(duì)稱(chēng)振子空間主體方向圖'); m(:,i)=getframe;end;運(yùn)行結(jié)果如圖3.15圖4-6對(duì)稱(chēng)振子空間主體方向圖五、實(shí)驗(yàn)小結(jié)通過(guò)MATLAB編程，熟悉對(duì)稱(chēng)振子的輻射特性，了解影響對(duì)稱(chēng)振子