一、系统描述

天线实验系统是主要面向高等院校通信工程、电子工程、电磁场与微波技术等电子信息类专业开设的《微波技术》、《射频与微波电路》、《天线与电波传播》、《微波通信》、《微波测量》等课程的课内实验及课程设计、集中综合性实验、毕业设计等研发生产的。

该教学系统以天线实验测量仪为核心，以Smith圆图为显示界面，对射频、微波及天线系统的反射、传输特性进行全面测试，其反射测试包括：驻波、回损、阻抗、反射、相位、电长度；传输测试包括幅频特性、插损、相位、增益、群时延；此外还包括天线方向图测试，故障定位测试。

该系统兼顾理论验证与工程设计，解决学生们学习理论课的困难，并尽最大可能培养他们对微波电路系统的设计及综合调试、测试能力。就业市场的竞争日趋激烈，对于学生设计能力的要求也越来越高。该系统采用以验证性、测试性实验为基础，设计性、综合性及研究创新性实验为进阶的实验教学改革思路，符合高等教育对实践教学环节的最新要求。

一般来说微波实验室投资巨大，如何进行资源的合理利用，如何使得投资最大限度的发挥作用，是高校实验室建设的出发点。在本系统实验教学方法和手段上，配置国产自主研发的天线实验测量仪进行系统S参数综合测试。天线实验测量仪测试功能强大，是射频、微波测试的主要仪器，它不但满足教师的科研开发，也使学生了解微波通用器件的基本测量方法，更直观的理解所学过的内容；使学生了解天线方向图以及增益等参数的测试，巩固所学的知识，是走上工作岗位前的演练。

射频实验的安排，就是要使得不熟悉射频技术的人，通过实验来加深对原理及概念的理解以及对测试方法和测试技术的掌握。并进而掌握其测量与设计的方法。

二、实验内容介绍

a.……………天线的输入阻抗与驻波比的测试

理解天线的输入阻抗与驻波比的概念；通过天线的输入阻抗与驻波比的测试实验，理解由于天线的形状及尺寸不同，会导致天线性能的变化。

实验 一     单极子天线的阻抗测试

实验 二     环天线的输入阻抗测试

实验 三     半波振子的输入阻抗与驻波比的测试

实验 四     全波振子的输入阻抗与驻波比的测试

实验 五     偶极子的输入阻抗与驻波比的测试

实验 六     缝天线的输入阻抗与驻波比的测试

实验 七     对数周期天线的输入阻抗与驻波比的测试

实验 八     印刷振子的输入阻抗与驻波比的测试

实验 九     八木天线的驻波比的测试

实验 十     螺线天线的输入阻抗与驻波比的测试

实验十一    磁介贴片天线的输入阻抗与驻波比的测试

b.……………两天线法测天线增益

理解天线的增益的概念,掌握测量天线增益方法。

实验十二    半波振子天线增益的测试

实验十三    测瓷介质贴片天线增益的测试

c.……………天线方向图测试

理解天线方向图的意义,掌握测量不同天线方向图的方法。

实验十四    测八木天线的方向图

实验十五    测环天线的方向图

实验十六    测对数周期天线的方向图

实验十七    测磁介贴片天线的方向图

实验十八    测螺线天线的方向图

实验十九    测半波振子天线的方向图

实验二十    测全波振子天线的方向图

实验二十一  测偶极子天线的方向图

实验二十二  测缝天线的方向图

d.……………圆极化天线的测试

了解圆极化天线的轴比及旋向的概念,了解圆极化天线的轴比及旋向的测试方法。

实验二十三  测瓷介质天线的轴比

实验二十四  判别瓷介质贴片天线圆极化的旋向

三、系统特色介绍

1、由于射频（RF）和微波的快速发展，射频与天线测量实验系统的频率设定在三代通信的中心频率2GHz左右,学生们在熟悉、了解和精通后非常有利于将来尽快找到专业对口的工作岗位并很快适应，也有助于提高学生的就业成功率。

2、考虑到高等教育在实践环节的设计性、综合性及研究创新性，所用的微波器件均是真实的微波器件。天线转台与天线实验测量仪构成的方向图测试系统，可以对天线的方向性特性进行分析及设计，提高学生的设计及动手能力。

3、相关配套测量仪器为具有自主知识产权的天线实验测量仪（带转台及方向图测试软件），对这种基础的专业测量仪器的熟悉、了解和精通，非常有利于学生将来工作时能很快上手。

4、天线实验系统不仅使学生学会天线方向图、增益等参数的基本设计及测量方法，提高对微波系统的分析与综合能力，还可以满足教师的科研与开发。

四、系统配套设备

1、天线实验测量仪

南京普纳科技设备有限公司  型号：PNA3730（PNA3732）。用途：本仪器是一种轻便台式自动天线实验测量仪，能对各种单或双端口器件的全部复数（矢量）参数进行测试与打印，适合于广播、电视、通讯（信）、雷达等设备中的天馈系统及其它微波、射频元器件、放大器的研发、制造、调试、验收及运维。

另外天线实验测量仪也可当扫频信号源使用。

性能简介：

·频率范围：30MHz～1600MHz

·取样变频外差式接收：灵敏度-90dBm,动态范围80dB

·分辨率与不确定度：
     小插损分辨率为0.01dB，不确定度在50dB內为±0.2dB±(dB值)的4%;
     小反射分辨率为0.002，小反射不确定度约为±0.01;
     相位分辨率为0.1°,不确定度约为±5°/幅值

· 数字式频率综合跳频,跳频速度约为每秒10点

·具有阻抗圆图测试功能,圆图分4档显示,匹配状态、阻抗性质一目了然

·能测某些元器件的回损或驻波比,有1～1.05/1.25/2.25/∞四档驻波比显示

·有相损画面能测插损与相移，相位并有平移展开功能

·能测1ns～40μs的群时延（分12档）

·反射电桥定向性≥40dB

·50Ω负载回损≥40dB

·时域故障定位功能，能捡查同轴电缆的故障位置，测出电长度

·RS-232接口输出数据到计算机

·波瓣自动记录功能：能测一般中等增益天线的幅度与相位方向图，有直角坐标也有极坐标，一度一记，转速每分钟360°,转台承载能力约30公斤。

2、天线实验箱：样品天线一览表

序号       名  称     工作频率(MHz)   数量       特点与用途

1     Φ1 单极子天线                      1      全波时长度长阻抗高

      Φ3 单极子天线                      1      全波时长度中阻抗中

      Φ9 单极子天线                      1      全波时长度短阻抗低

2     环天线                              1      测屏蔽度时用作拾取天线

3     半波振子天线      1550～1600        2      水平极化标准增益天线

4     偶极子天线        1550～1600        1      垂直极化标准增益天线

5     全波振子天线      1500～1600        1      U频段电视发射天线

6     印刷振子天线      1550～1600        1      阵列天线阵元

7     缝天线            1570～1580        1      U频段电视发射天线

8     八木天线          1550～1600        1      窄带轻便定向天线

9     对数周期天线       900～1600        1      宽带定向天线

10    螺线天线          1100～1600        2      左右旋螺线天线各一

11    瓷介贴片天线      1570～1580        2      右旋圆极化对空天线