近場天線測量作業(yè)

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1、一.利用一維駐相法推導天線的遠場方向函數(shù)與柱面波譜，的關系式。先計算再計算所以同理可得：二．分別采用直接求和與快速Fourier變換（FFT）兩種方法計算出，并與理論計算結果比較，并比較兩種方法所用時間。1.已知求直接積分：(1-1)當很大時，取時，故近似認為當時，，即可以近似認為f（x）是一個譜寬有限得函數(shù)，帶限為2，取，則由取樣定理有令，令則有()(1-2)其中：(1-3)取N=2048，則1024*0.0055，2.附Matlab程序代碼：clearallW=100;dx=1/(2*W);N=2048;n=0:N-1;w1=n./(N*d

2、x);%%%理論值w=0:.001:WticFP=2./(1+(2*pi*w).^2);toc%%%直接求和ticforn1=0:N-1FS1=0;fork=0:N-1;FS2=dx.*exp(-abs((k-N/2).*dx)).*exp(i*2*pi*k*n1/N);FS1=FS2+FS1;endFS(1,n1+1)=(-1)^n1.*FS1;endFS=abs(FS);toc%%%FFTk=0:N-1;w_=n./(N*dx);Fk=dx.*exp(-abs((k-N/2).*dx));ticFF=fft(Fk,N);FF=abs(FF);tocfig

3、ure(1)subplot(1,2,1)plot(w,FP,'-r',w_,FS,'og');gridon;title('求和結果與理論結果')legend('理論結果','直接求和計算結果')axis([01005]);subplot(1,2,2)plot(w,FP,'-r',w_,FF,'og');gridon;title('FFT計算結果與理論結果')legend('理論結果','FFT計算結果')axis([01005]);Matlab仿真圖如下：Elapsedtimeis0.093203seconds.（理論值計算見式1-1）Elapsedtime

4、is36.431527seconds.（直接求和計算見式1-2）Elapsedtimeis0.126736seconds.（FFT見式1-3）3.計算結果分析：由計算結果圖可以看出：用直接求和計算和FFT算法得到的結果均與理論結果吻合很好，而且?guī)缀踔睾?；由計算所用時間可以得出：FFT算法比直接求和法具有明顯的優(yōu)勢，當N=1024時，直接計算需要N=1048576次乘法，而快速傅里葉變換（FFT）算法只需要次乘法，算法次數(shù)減小，自然能節(jié)約系統(tǒng)資源縮短計算時間，從而比直接求和法更實用。三.實驗報告1.實驗目的通過軟件計算角錐喇叭天線的理論E面和H面歸一化遠場方向

5、圖，并與實測結果進行比較。2.實驗原理如下圖所示，該實驗所使用的天線是一個標準的角錐喇叭。角錐喇叭模型圖近場天線測量系統(tǒng)圖測量系統(tǒng)原理圖顯示，信號源輸出的信號直接進入定向耦合器，定向耦合器將信號分為兩路，一路作為參考信號進入網(wǎng)絡分析儀，另一路進入待測天線；探頭測得的天線輻射的信號幅值傳入網(wǎng)絡分析儀，網(wǎng)絡分析儀將兩者的比值送入計算機進行分析計算，并畫出方向圖；驅動器出來的五條線路用來控制探頭和天線的移動。理論計算公式：角錐喇叭E面方向圖和H面方向圖分別為對應的E面扇形喇叭的E面方向圖和H面扇形喇叭的H面方向圖。E面方向圖：其中：H面方向圖：其中：<余弦Fres

6、nel積分><正弦Fresnel積分>3.實驗儀器PC機，F(xiàn)EKO軟件，近場天線測量設備4.實驗結果與分析圖1為FEKO軟件中建立的模型。圖2和圖3分別顯示角錐喇叭天線E面H面的軟件計算和測量值。圖1FEKO中的天線模型圖2E面歸一化遠場方向圖圖3H面歸一化遠場方向圖由圖中可以看出,理論計算值和實測值在主瓣方向都有較好的匹配，但在主瓣之外，差距較為明顯。誤差分析：誤差產(chǎn)生的原因可能有：1.探頭并非理想的無反射，它的存在必然存在散射產(chǎn)生耦合，及時考慮探頭補償修改公式也只是盡可能逼近。2.抽樣取值時的間隔和對于所取值的取舍必然丟掉一些信息，掃描面被人為截斷因為無

7、限大是不可能的，而這又必然對于實際值的提取造成一定的偏差。3.由于機械結構的問題可能導致探頭與AUT并非完全對準，因而存在一小角度的偏差，且掃描面上探頭不能進行理想的精確定位。4.盡管暗室布滿吸波材料也不能保證沒有散射。5.系統(tǒng)誤差。5.總結通過本學期的初步學習，我了解到近場天線測量這門課程是一門很實用的技術課，它其實是集電磁場與微波、信號處理、計算機matlab程序、c語言程序、機械結構等許多相關學科為一體的一門綜合性學科，課上講授的相關內(nèi)容只是很粗淺的入門知識，要想今后在近場測量領域有所突破，我們還得要多看看這方面相關的參考資料，多動手去做相關的天線測量

8、項目。當然還得具備扎實的數(shù)學功底，同時還要注重電磁理