1. 認(rèn)識(shí)天線的作用與地位，理解互易定理和接收天線電參數(shù)的定義
2. 深刻理解電磁輻射與天線的關(guān)系，掌握描述接收天線的性能指標(biāo)
3. 掌握理解電磁輻射的基本要素。
4．掌握弗利斯傳輸公式以及接收功率最大的三個(gè)條件。
5．了解發(fā)射天線與接收天線的關(guān)系，作為接收天線應(yīng)有什么要求。
二、實(shí)驗(yàn)原理
電磁波輻射就是將電場(chǎng)與磁場(chǎng)，二者互相作用，所形成的波動(dòng)，以輻射方式傳送到遠(yuǎn)方。電磁能量脫離波源的束縛，向空間傳播的現(xiàn)象稱為電磁輻射。電磁波的輻射是一種客觀存在的物理現(xiàn)象，對(duì)于無(wú)線通信、導(dǎo)航和雷達(dá)而言，電磁輻射是極其重要的，需要充分地加以利用；而在某些電子系統(tǒng)中，由于存在電磁波的輻射或無(wú)線電泄漏會(huì)影響到其他設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作，這時(shí)電磁輻射變成了一種有害的電磁干擾，需要對(duì)其進(jìn)行必要的限制。天線輻射的是電磁波，接收的也是電磁波，然而發(fā)射機(jī)通過(guò)饋線送入天線的并不是電磁波，接收天線也不能把電磁場(chǎng)波直接經(jīng)過(guò)饋線送入接收機(jī)，其中必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。天線除了能有效 地輻射或者接收電磁波外，還能完成高頻電流到同頻率電磁波的轉(zhuǎn)換，或者完成電磁波到同頻率的高頻電流的轉(zhuǎn)換。所以天線是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器。
產(chǎn)生電磁波輻射應(yīng)具備以下條件：
1．必須存在時(shí)變?cè)�，時(shí)變?cè)纯梢允菚r(shí)變的電荷源，時(shí)變的電流源，或時(shí)變的電磁場(chǎng)。為了有效地產(chǎn)生電磁輻射，時(shí)變?cè)吹念l率應(yīng)足夠高，更確切地說(shuō)，輻射系統(tǒng)的尺寸大小能和電磁波波長(zhǎng)比擬時(shí)，才有可能產(chǎn)生明顯的輻射效應(yīng)。
2．波源電路必須開(kāi)放。源電路的結(jié)構(gòu)方式對(duì)輻射強(qiáng)弱有極大的影響。封閉的電路結(jié)構(gòu)，如諧振腔是不會(huì)產(chǎn)生輻射的。源電路越開(kāi)放輻射越強(qiáng)。
導(dǎo)線載有交變電場(chǎng)時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短 和形狀有關(guān)。如果導(dǎo)線位置如圖a，兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線張開(kāi)，這時(shí)由于兩導(dǎo)線的 電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度ｌ遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱。
下圖所示給出由高頻開(kāi)路平行雙導(dǎo)線傳輸線演變?yōu)樘炀�的過(guò)程。開(kāi)始時(shí)平行雙導(dǎo)線傳輸線之間的電場(chǎng)呈現(xiàn)駐波分布，導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。
圖1電磁輻射示意圖
1.如圖a，在兩根互相平行的導(dǎo)線上，電流方向相反，線間距離又遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，它們所激發(fā)的電磁場(chǎng)在兩線外部的大部分空間由于相位相反而互相抵消。
2.如圖b，將兩線末端逐漸張開(kāi)，那么在某些方向上，電場(chǎng)散播在周圍空間，兩導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)就不能抵消，輻射將會(huì)逐漸增強(qiáng)。
3.如圖c，當(dāng)兩線完全張開(kāi)時(shí)，張開(kāi)的兩臂上電流方向相同，它們?cè)谥車臻g激發(fā)的電磁場(chǎng)只在一定方向由于相位關(guān)系而互相抵消，在大部分方向則互相疊加，使輻射顯著增強(qiáng)。
4.當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)λ時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度L增大到可與波長(zhǎng)相比接近時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，能形成較強(qiáng)的輻射。這樣的結(jié)構(gòu)被稱為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。由末端開(kāi)路的平行雙導(dǎo)線傳輸線張開(kāi)而成的天線，就是通常的對(duì)稱振子天線，是最簡(jiǎn)單的一種天線。
最佳接收條件：
1、收發(fā)天線與各自相連的饋線阻抗匹配
2、極化匹配
3、收發(fā)天線最大輻射方向?qū)?zhǔn)，接收天線傳輸?shù)浇K端負(fù)載上的功率為
弗利斯傳輸公式
為接收功率，
為發(fā)射和接收天線的增益，
發(fā)射功率，R為收發(fā)距離。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，掌握弗利斯傳輸公式以及接收功率最大的三個(gè)條件。
2.研究輻射與天線形狀的關(guān)系，了解發(fā)射天線與接收天線的關(guān)系。
3. 手持微帶接收八木天線尋找發(fā)射天線的最大方向和零輻射方向及后瓣電平。
4. 深刻理解電磁輻射與天線的關(guān)系。
圖2電磁輻射圖
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1）用SMA連接電纜RF與極化天線口，將電磁波信號(hào)輸送到極化天線上。
2）將八木天線安裝到旋轉(zhuǎn)支架上，將其垂直放置，移動(dòng)到距離發(fā)射天線80～90cm處。
3）將手持微帶接收八木天線對(duì)準(zhǔn)來(lái)波方向，圍繞發(fā)射天線在H面移動(dòng)接收天線測(cè)量LED燈點(diǎn)亮距離，特別注意副瓣和后瓣點(diǎn)亮距離。
4）將手持微帶接收八木天線對(duì)準(zhǔn)來(lái)波方向，圍繞發(fā)射天線在E面移動(dòng)接收天線測(cè)量LED燈點(diǎn)亮距離，特別注意副瓣和后瓣點(diǎn)亮距離。
5）比較E、H的波瓣寬度。
6）采用不同顏色LED重做上述實(shí)驗(yàn)。
五、注意事項(xiàng)
1.按下按鈕時(shí)，若沒(méi)有功率輸出，應(yīng)立即停止發(fā)射，檢查射頻電纜頭與儀器的接頭是否連接牢固，檢查射頻電纜小頭的SMA頭與天線的輸入端口是否牢固連接；用微安表測(cè)量時(shí)輸出接10dB衰減器防止微安表打表。防止空載工作燒壞微波放大器。
2.盡量減少按下按鈕的時(shí)間，以免影響其它小組的測(cè)試準(zhǔn)確性。
3.測(cè)試時(shí)盡量避免人員走動(dòng)，以免人體反射影響測(cè)試結(jié)果。