北京交通大学：《电磁兼容基础》课程教学课件（讲稿）天线特性测量实验

北京交通大学Beijing Jiaotong University天线特性测量实验

天线特性测量实验

T北京交通大学目录CONTENT天线特性测量的概念与意义天线特性测量原理与实验方法天线特性测量系统介绍手机WiFi天线特性测量实验5实验报告

1 天线特性测量的概念与意义 2 天线特性测量原理与实验方法 3 天线特性测量系统介绍 4 手机WiFi天线特性测量实验 目录 | CONTENT 5 实验报告

北京交通大学1.天线特性测量的概念与意义Beijing Jiaotong University天线：是一种用来发射或接收电磁波的电子器件。天线特性：通常如果未作特殊说明，指的是天线发射/接收电磁波性能的数值描述，即电特性参数。天线特性测量：通过实验的手段确定天线各项电特性参数的过程。天线特性测量意义无线通信性能评价与分析电磁兼容性评价与分析传远路径RXoutputTXinputcoaxcoax

1. 天线特性测量的概念与意义 天线：是一种用来发射或接收电磁波的电子器件。 天线特性：通常如果未作特殊说明，指的是天线发射/接收电磁波性能 的数值描述，即电特性参数。 天线特性测量：通过实验的手段确定天线各项电特性参数的过程。 天线特性测量意义 无线通信性能评价与分析 电磁兼容性评价与分析

北京交通大学2.天线特性测量原理与实验方法Beijing Jiaotong University与电路特性有关的参数：输入阻抗与空间电磁波特性有关的参数：辐射功率、方向性函数、方向性系数、天线的增益、有效接收面积、有效长度、极化参数；同时与电路和电磁波相关的特性参数：辐射电阻/阻抗、效率、天线系数通频带和谐振长度。原理：天线特性测量是指用场强仪、功率计、阻抗图示仪或网络分析仪等仪表与标准天线等专用测试设备来测定天线的电特性参数的过程。理论依据：利用Maxwell方程组计算导出

2. 天线特性测量原理与实验方法 与电路特性有关的参数：输入阻抗； 与空间电磁波特性有关的参数：辐射功率、方向性函数、方向性系数、天 线的增益、有效接收面积、有效长度、极化参数； 同时与电路和电磁波相关的特性参数：辐射电阻/阻抗、效率、天线系数、 通频带和谐振长度。 原理：天线特性测量是指用场强仪、功率计、阻抗图示仪或网络分析仪 等仪表与标准天线等专用测试设备来测定天线的电特性参数的过程。 理论依据：利用Maxwell方程组计算导出

北京交通大学天线特性测量实验方法Beijing Jiaotong University标量网络分析仪全成营号发生园电路有关的特性参数测量：11014源信号通过功分器分路，一R输出路到定向电桥和A检波器组功分器成测试支路：另一路和R检电桥波器相连组成参考支路。根据被测天线端口入射电压和区反射电压的计算天线阻抗。检按器Balde神品辐射特性测量：近场扫描法，用一个特性已3m知的探头，在距待测天线几校准天线个波长的表面进行扫描，测量天线在该表面离散点上的发射天线幅度和相位分布，然后应用严格的模式展开理论，确定天线的远场特性

天线特性测量实验方法 电路有关的特性参数测量： 源信号通过功分器分路，一 路到定向电桥和A检波器组 成测试支路；另一路和R检 波器相连组成参考支路。根 据被测天线端口入射电压和 反射电压的计算天线阻抗。 辐射特性测量： 近场扫描法，用一个特性已 知的探头，在距待测天线几 个波长的表面进行扫描，测 量天线在该表面离散点上的 幅度和相位分布，然后应用 严格的模式展开理论，确定 天线的远场特性

北京交通大学3.天线特性测量系统介绍Beijing Jiaotong University功率计功率源匹配变换器定向耦合器发射端GPSA/D场强仪直流放大器计算机接收端

3. 天线特性测量系统介绍 功率计 功率源 定向耦合器 匹配变换器 发射端 场强仪 直流放大器 A/D 计算机 GPS 接收端

北京交通大学4.手机WiFi天线特性测量实验Beijing Jiaotong University目标：测量手机WF天线的方向性，估算天线系数与天线增益原理：使用已知的WiFi发射源，利用手机接收WiFi信号，根据手机在不同方向上WiFi接收信号的强度测量值，绘制手机WiFi天线的方向性图。然后利用天线系数定义与天线增益估算公式估计天线增益。半功率点éu最大功率点1辐射或接收最强方向G[dBi] =10logio é尾11sin(0.707q HPBWe)a波姆宽度半功率点旁期基准方向G[dBi]表示相对于全向天线的天线增益值。全向天线增益恒等于1。SPB表示手机WiFi天线的主瓣宽度，即主瓣接收电平的半功率角（3dB波束宽度）

4. 手机WiFi天线特性测量实验 目标：测量手机WiFi天线的方向性，估算天线系数与天线增益。 原理：使用已知的WiFi发射源，利用手机接收WiFi信号，根据手机在不 同方向上WiFi接收信号的强度测量值，绘制手机WiFi天线的方向性图。 然后利用天线系数定义与天线增益估算公式估计天线增益。 G[dBi]表示相对于全向天线的天线增益值。全向天线增益恒等于1。 θHPBWE表示手机WiFi天线的主瓣宽度，即主瓣接收电平的半功率角（3dB波 束宽度）

实验方法北京交通大学BeijingJiaotong University实验设备：无线路由器1个，安卓手机2部。试验用标有0°~360°方位板一张Wifi分析仪1.78MB实验步骤：1.手机天线接收方向性测试：将手机置于路由器所发信号的远场区与路由器天线的同一水平面内，用测试手机的WiFi分析仪软件，测试无线路由器发出的信号，改变手机的位置，记录在不同方位时WiFi分析仪显示的接收信号的功率数值。2.手机天线发射方向性测试：将被测手机1设成个人热点，另一部手机2通过个人热点上网，以保证被测手机1连续发射信号。使用手机2进行测量。改变手机1的位置，记录在不同方位时手机2接收到的信号功率数值

实验方法 实验设备： 无线路由器1个，安卓手机2部。试验用标有0°~360°方位板一张。 实验步骤： 1.手机天线接收方向性测试：将手机置于路由器所发信号的远场区与路由器 天线的同一水平面内，用测试手机的WiFi 分析仪软件，测试无线路由器发出 的信号，改变手机的位置，记录在不同方位时WiFi 分析仪显示的接收信号的 功率数值。 2.手机天线发射方向性测试：将被测手机1设成个人热点，另一部手机2通过 个人热点上网，以保证被测手机1连续发射信号。使用手机2进行测量。改变 手机1的位置，记录在不同方位时手机2接收到的信号功率数值

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壮京交通大学注意事项Beijing Jiaotong University1用一部手机或电脑通过实验使用的无线局域网传输文件，使路由器稳定的发射WiFi信号。2.WiFi的信号频率为2.4GHz，若处于远场位置需使得手机与天线的距离大于三个波长，本次试验取1m。3.在所选的测试点手机竖立放置。手机转动每间隔15°方位角记录一次手机接收到的功率数据、在每一位置手机要测试足够时间（10s）以保证测量得到稳定的数据，获得24组数据。4.在所选的测试点手机水平放置手机转动每间隔15°方位角记录一次数据，获得24组数据

注意事项 1. 用一部手机或电脑通过实验使用的无线局域网传输文件，使路由器稳 定的发射WiFi信号。 2. WiFi的信号频率为2.4GHz，若处于远场位置需使得手机与天线的距 离大于三个波长，本次试验取1m。 3. 在所选的测试点手机竖立放置。手机转动每间隔15°方位角记录一次 手机接收到的功率数据、在每一位置手机要测试足够时间（10s）以 保证测量得到稳定的数据，获得24组数据。 4. 在所选的测试点手机水平放置手机转动每间隔15°方位角记录一次数 据，获得24组数据