电磁兼容检测报告 [电磁兼容实验报告1 2]

时间：2020-08-09 12:38:04　来源：天一资源网本文已影响人

　电磁兼容实验报告

　学院：信息科学与工程学院班级：

　姓名：

　学号：

　一、实验目的：

　通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响

　二、实验环境：MATLAB软件

　三、实验原理：

　1．电基本振子的辐射

　电基本振子（Electric Short Dipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构

　成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。

　 EH?rEIOly?x 电基本振子的坐标图3-1

　电基本振子在无限大自由空间中场强的表达式为：0?H?r?0?H1kIljkre(jHsin)? ?2?rr412kIl ）（2-1 ?jkr?e)cos(?jE? r32?rr40?21k1kIl?jkrej)E?Asin(j 32rrr40?0?E）的区域)/(2r<<λπkr<<1电基本振子的辐射场可以分为近区场和远区场。如果即（的相位差，于是坡印廷矢/2称为近区，近区场的另一个重要特点是电场和磁场之间存在π，能量在电场和磁场以及场与源之间交换而没有辐射，所以近区场也称为感0量的平均值为应场，本实验不涉及。电基本振在此区域内，，的区域称为远区）)π/(2λr>>（即kr>>1本实验计算的远区场

　子满足条件：111? 32)(kr)kr(kr 则远区场表达式为：Il?jkrjHe?sin? r2Il60?jkresin?jE ）（2-2 ? r?0?H?HE?E?rr θ,Hφ）。可见场强只有两个相位相同的分量（E 根据方向函数可定义：)r,,E(),f( ）（2-3 r/60I 可得电基本振子的方向函数为：?l?sin?f(f(?,)) （2-4） ? 根据归一化方向函数定义：),E(),f()F(,? ）（2-5 )E,f(maxmax可得电基本阵子归一化方向函数为：

　F(θ,φ)=|sinθ| （2-6）

　将方向函数用曲线描绘出来，称之为方向图(Fileld Pattern)。方向图就是与天线等距离处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。依据归一化方向函数而绘出的为归一化方向图。

　在实际中，工程上常常采用两个特定正交平面方向图。在自由空间中，两个最重要的平面方向图是E面和H面方向图。E面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面。

　方向图可用极坐标绘制，角度表示方向，矢径表示场强大小。

　sita=meshgrid(eps:pi/180:pi); 产生格点矩阵一种矢量格式

　fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';

　f=abs(sin(sita)); 绝对值

　fmax=max(max(f));

　a=linspace(0,2*pi); 从0到2派按线性分50个点，50没写，是默认的

　f=sin(a);

　电极建立子图'); 平面E电基本振子subplot(1,1,1),polar(a,abs(f));title('

　sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);

　fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';

　f=abs(sin(sita));

　fmax=max(max(f));

　[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,f/fmax); 用法球坐标转化直角坐标图线图像

　subplot(1,1,1),mesh(x,y,z); 把这些点之间用网格连接起来

　axis([-1 1 -1 1 -1 1]); 用来设置axes的样式，包括坐标轴范围，可读比例等

　');

　图向方体主间空子振本基电title('

　对称阵子的辐射2．，对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a。对称振子的L=2l长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计，所以振子的总长度长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。Oa2z~ll 图3-2 对称振子结构及坐标图由教材可知对称阵子辐射场为

　jkrI60I60)?cos(cos(klcosekl)l?cosjkz?jkrmmejdzjsin?lsink(?z)e(E?)?sinrl? （2-7）根据方向函数的定义，对称振子以波腹电流归算的方向函数为：)kl?kl)cos(coscos((E))?f( ）（2-8 ?sinr60I/m

　上式实际上也就是对称振子E面的方向函数

　四、实验内容及步骤：

　根据电基本阵子、对称振子的方向函数，利用MATLAB编程并画出其方向图。

　步骤一：

　编写MATLAB程序，并保存为*.M文件（*代表文件名自起）

　步骤二

　在MATLAB中打开编写的*.M文件，阅读并分析整个程序，分析每条语句的作用，学习每个命令函数的用法。将程序中的内容和原理部分相对照，找出所编写程序的理论依据，分析程序为什么对公式这样处理。

　步骤三

　输入波长λ=10，天线长度2L=2，画出天线方向图

　步骤四：

　输入波长λ=10，振子长度2L=4，画出天线方向图

　步骤五：

　输入波长λ=10，振子长度2L=13，画出天线方向图

　步骤六：

　输入波长λ=10，振子长度2L=15，画出天线方向图

　步骤七：

　输入波长λ=10，振子长度2L=20，画出天线方向图

　步骤八：

　输入波长λ=10，振子长度2L=30，画出天线方向图

　步骤九：

　与图3-3进行比较，体会振子长度对方向图的影响，方向图发生了哪些变化？分析为什么常用天线多为半波偶极子天线和全波偶极子天线？将实验过程及结果连带分析总结写入实验报告。

　步骤十：

　用matlab编程画出电基本振子空间主体方向图。

　lamda=input('enter the value of wave length=');

　l=input('enter your dipole length l=');

　ratio=l/lamda; 比率

　B=(2*pi/lamda);

　theta=pi/100:pi/100:2*pi;

　if ratio<=0.1

　 E=sin(theta);

　 En=abs(E);

　 polar(theta,En)

　else

　 f1=cos(B*l/2.*cos(theta));f2=cos(B*l/2);f3=sin(theta);

　 E=(f1-f2)./f3;

　 En=abs(E);

　 polar(theta,En)

　end

　天线长度为2时的方向图

　天线长度为4时的方向图

　天线长度为13时的方向图

　天线长度为15时的方向图

　天线长度为20时的方向图

　天线长度为30时的方向图

　对称振子空间主体方向图

　五、实验小结

　熟悉了MATLAB的基本使用方法及简单编程。通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响。当导体长度L为四分之一的波长的整数倍时，该导体在该波长的频率上呈谐振特性，对电基本阵子及对称阵子辐射有了深入的了解。不仅巩固了在课上所学的知识，同时也为以后的学习和应用打下了基础。

　一、实验目的：

　通过MATLAB编程，熟悉磁基本振子的辐射特性

　二、实验环境：MATLAB软件

　三、实验原理

　磁基本振子就是理想的磁偶极子，如图 1 所示。任何载流细导线回路 L 都可看成一个磁偶极子。注意回路 L 不能翘曲，即回路 L 应该是某任意平面内的闭合曲线。当 L 趋于零，就过度到理想磁偶极子。磁基本振子如下图 1 所示，是一个在 x － y 平面上半径为 a 的细导线小圆环。导线的线径可忽略，导线上电流可用线电流近似。圆环上载有高频时谐电流 i( t) = Jcos ( ωt + φ) ，故 mjφ，圆环半径 a 比波长 λ 小得多，即 a =J 量表示是 I e＜＜ λ，其相 m故可假设圆环上任何地方电流的振幅和相位处处相等。该磁基本振子的偶极矩

　M 定义为M= IS= IS z0( 1)式中，I 是复数表示的电流，S 是回路 L 的有向面积，S 的方向与 L 的绕向满足右手螺旋关系。

　因为 S 在 x － y 平面，且逆时针转，故 S 的方向就是坐标轴 z 的正方向 Z。要求解图 1 所示的磁基本振子 m 辐射的电磁场可以先求出 m 产生的0矢量位 A，然后求磁场强度H 和电场强度 E。根据图 1，磁基本振子 m 产生的矢量位 A 为

　 122R(?r)?jk|)(R?r)?k(R?r)re(|?jk(?1?jkR? 2

　并且忽略高次项，矢量磁位的近似表达式为其中后一项的积分为零 ?IjkIdl' jkrjkr?'e1?jkr)edl?A(r)?(?4r'4||r? ll rmIdl'?SI ?esin ?324r'||r?r4r4l

　?IS jkresin?jkr(Ar)?e(1?) 于是?2?r4

　1?AH?u 代入可得磁基本振子的磁场为

　由上式可得： 1ISjkjkre?Hcos? r23?2rr

　2kISjk1 jkr?esin?H 32?r4rr

　 ?H0?

　?1 另外，由H)j(?E．

　 0E?r

　0E? ?

　1ISkjk jkre?Ejsin ?2?r2r

　磁基本振子的远区辐射场： 2?ISISk jkr?jkrH?sinE?esine? 2r4r

　 2?ISISkjkrjkr?eH?sinsin?e ?2r4r

　磁基本振子的远区辐射场具有以下特点：

　非均匀球面波。

　 ① 磁基本振子的辐射场也是TEME ② 。)(?H?r 成正比。1/ ③ 电磁场与HE远区场的性质只是 ④ 与电基本振子的远区场比较，的取向互换，、相同。

　其标量磁位为：的关系：直角坐标系中可以确定空间任意一点P的坐标与距离R 四、实验内容及步骤：根据磁基本阵子的方向函数，利用MATLAB编程并画出其方向图。

　步骤一：代表文件名自起）文件（编写MATLAB程序，并保存为*.M* 步骤二：运行，得到仿真图步骤三：将仿真程序以及仿真图像写入实验报告clear;clf;r=0.001; 清除图形

　s=pi*r^2;

　I=2e-6;

　a=0,b=-0.15;

　[X,Z]=meshgrid([-2:0.1:2]);

　R=sqrt(X.^2+Z.^2); 平方根

　cos=Z./R;

　Um=I*s*cos./(4*pi*R.^2);

　[Hx,Hz]=gradient(-Um); 梯度

　AH=sqrt(Hx.^2+Hz.^2);Hx=Hx./AH;Hz=Hz./AH;

　ch=linspace(min(min(Um)),max(max(Um)),200);

　contourf(X,Z,Um,ch,'k-');hold on; 绘制矩阵的等高线

　plot(a,b,'ro',a,b,'r+');hold on;

　plot(a,-b,'ro',a,-b,'r-');hold on;

　title('磁偶极子的场分布');

　hold on;grid on 画图的时候添加网格线

　quiver(X,Z,Hx,Hz,0.5); 使用箭头绘制矢量图

　hold off

　a =

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