电基本振子辐射分析实验
本实验旨在通过MATLAB编程，熟悉电基本振子和对称振子的辐射特性，了解影响对称振子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响。
一、电基本振子的辐射实验原理
电基本振子（Electric Short Dipole）又称电流元，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。
电基本振子的辐射场可以分为近区场和远区场。近区场的特点是电场和磁场之间存在π/2的相位差，于是坡印廷矢量的平均值为0，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应场。本实验不涉及近区场，而是计算远区场kr>>1（即r>>λ/(2π)的区域称为远区），在此区域内，电基本振子满足条件：
远区场表达式为：
可见场强只有两个相位相同的分量（Eθ,Hφ）。根据方向函数可定义：
可得电基本振子的方向函数为：
根据归一化方向函数定义：
可得电基本振子归一化方向函数为：
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。
二、实验内容及步骤
根据电基本振子方向函数利用MATLAB编程并画出其方向图，参考程序如下：
1. 电基本振子E平面方向图
sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);
fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi)';
f=abs(sin(sita));
fmax=max(max(f));
a=linspace(0,2*pi);
f=sin(a);
subplot(1,1,1),polar(a,abs(f));
title('电基本振子E平面');
2. 电基本振子空间主体方向图
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);
subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);
axis([-1 1 -1 1 -1 1]);
title('电基本振子空间主体方向图');
三、实验报告要求
1. 画出电基本振子E平面方向图
2. 画出电基本振子空间主体方向图
3. 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何种特性？
通过本实验，学生可以了解电基本振子的辐射特性，熟悉MATLAB编程，并掌握如何画出电基本振子的方向图。本实验结果将有助于学生更好地理解电磁学和天线理论的基本原理。
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