电磁场与电磁波实验报告.doc

广东第二师范学院学生实验报告一院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称电磁感应定律的验证实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、 通过电磁感应装置的设计，了解麦克斯韦电磁感应定律的内容 2、 了解半波天线感应器的原理及设计方法 3、 天线长短与电磁波波长的接收匹配关系 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台1套电磁波传输电缆1套平板极化天线1副半波振子天线1副感应灯泡1个【实验原理】麦克斯韦电磁理论经验定律包括：静电学的库仑定律，涉及磁性的定律，关于电流的磁性的安培定律，法拉第电磁感应定律。麦克斯韦把这四个定律予以综合，导出麦克斯韦方程，该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。下面我们通过制作感应天线体，来验证电磁场的存在。如图示：电偶极子是一种基本的辐射单元，它是一段长度远小于波长的直线电流元，线上的电流均匀同相，一个作时谐振荡的电流元可以辐射电磁波，故又称为元天线，元天线是最基本的天线。电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式，相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等。本实验重点介绍其中的一种半波天线。半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。对称天线（或称对称振子）可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线。而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。 半波振子因其一臂长度为/4 ，全长为半波长而得名。其辐射场可由两根单线驻波天 线的辐射场相加得到，于是可得半波振子（ L=/4 ）的远区场强有以下关系式： E=60Imcos(cos/2)/R 。 sin=60Im/R 。 f() 式中， f() 为方向函 数。 对称振子归一化方向函数为 F()=f()/fmax=|cos(cos/2)/sin| 其中 fmax 是 f() 的最大值。由上式可画出半波振子的方向图如下 :半波振子方向函数与无关，故在 H 面上的方向图是以振子为中心的一个圆，即为全 方性的方向图。在 E 面的方向图为 8 字形，最大辐射方向为=/2 ，且只要一臂长度 不超过 0.625，辐射的最大值始终在=/2 方向上；若继续增大 L ，辐射的最大方向 将偏离=/2 方向。 【实验内容】（一）测量电磁波发射频率（二）制作半波振子天线（三）验证麦克斯韦电磁理论，电磁场的存在【实验步骤】（一）测量电磁波发射频率1、用 N 型电缆直接将“输出口 2”连接至“功率频率检测口”。2、在液晶界面上同时显示出发射功率及频率。3、已知电磁波发射源的频率 F,求得波长：= V光/F，比如，电磁波发射源频率为 900MHz,则：= V光/F=3*108/900*106=0.33m.半波天线长 L=0.165 m则两端子分别均为 0.165/2=8.25cm4，电磁波波长也可由液晶界面波长计算公式直接计算得出。（二）制作半波振子天线1、剪下一段铜丝，按计算得到尺寸剪下 2 段铜丝。2、将铜丝末端漆刮掉，保持良好导电。3、将天线安装到转盘上，这时就完成了半波天线的制作。4、其他天线方法同上。（三）验证麦克斯韦电磁理论，电磁场的存在1、将“输出口 3”与极化天线通过 SMA 电缆相连，按下发射开关，电磁波经传输电缆，经天线发射后在空中传输2、灯泡被点亮，验证了电磁场的存在。【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）灯泡被点亮，验证了电磁场的存在。【实验结果分析】灯泡被点亮，说明发射的电磁波可被接收并转换成电能，使灯泡发光。【实验思考题】半波天线不对称对实验结果有影响吗？【实验心得】当一个量与两个或两个以上物理量有关系时，必须运用控制变量法。所以我们在实验中一定要控制好变量。4广东第二师范学院学生实验报告三院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称电磁场中位移电流的测试与计算实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】4、 认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用 5、 理解电磁波辐射原理 6、 了解位移电流的概念 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台1套电磁波传输电缆1套平板极化天线1副半波振子天线1副感应灯泡1个【实验原理】随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。能够辐射电磁波的装置称为天线，用功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。如果将另一副天线置于电磁波中，就能在天线体上感生高频电流，我们可以称之为接收天线，接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强，感应电动势越大。如果用小功率的白炽灯泡接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。接收天线和白炽灯构成一个完整的电磁感应装置。 当越靠近发射天线，灯泡被点的越亮。越远离天线，灯泡越暗。【实验内容】（一）装置白炽灯泡（二）装置检波二极管【实验步骤】（一）装置白炽灯泡1、用 SMA 电缆连接 “输出口 3”和极化天线（可先选择 A 端口垂直极化），将电磁波信号输送到极化天线上发射出去。 2、按下机器供电开关，机器工作正常，按下功率“发射开关”，绿色发射指示灯亮，说明发射正常。 3、半波天线的长度计算方法（也可由液晶界面直接显示）：已知电磁波发射源的频 率 F,求得波长：= V光/F，比如，电磁波发射源频率为 900MHz,则：= V光/F =3*108/900*106=0.33m.半波天线长 L=0.165m则两端子分别均为 0.165/2=8.25cm下面开始制作天线。注意：（天线端口与支撑金属片固定端的铜丝上的绝缘漆要刮） 4、用金属丝（铜丝）制作典型的半波天线，安装于感应灯板两端，竖直固定到测试支 架上，将滑块移动置极化天线端（最左端）归零，此时液晶显示读数 0.00。调节测试支 架滑块到离发射天线 40cm 左右，按下功率信号发生器上发射按钮，白炽灯被点亮。 5、 开始移动测试支架滑块（向靠近极化天线方向移动），直到小灯刚刚发光时，直接在显示器上读取滑块与发射天线的距离并记录。 6、改变天线振子的长度，重复上面过程，记录数据，总结得出天线长度与灯泡亮暗的关系。 7、设计制作其它天线形式制作感应器，重复上面过程，记录数据。次数天线形式天线长度距离123.（二）装置检波二极管1、将感应板换成检波装置，（灯泡变成了检波二极管）。置于旋转支架上。2、用金属丝（铜丝）制作典型的半波天线，安装于检波板两端，竖直固定到测试支 架上，将滑块移动置极化天线端（最左端）归零，此时液晶显示读数 0.00。调节测试支 架滑块到离发射天线 40cm 左右，通过 SMA 连接线将检波电流送至“检波电流输入”端 口，同时将主机后开关切换至“DCTEST”。按下功率信号发生器上发射按钮，指针开始偏转。记录数值。 3、慢慢向极化天线方向移动，记录下距离数值及电流大小，记录数值。次数天线形式天线长度距离电流大小123.【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）天线形式为半波天线天线长度为0.165m距离(cm)垂直45度水平最亮20.820.7无中亮25.424.8无不亮31.530.3无【实验结果分析】对于同一根角度一致的半波天线，距离越近，流过天线的电流越大；距离越远，流过天线的电流越小。对于同一根距离一定的半波天线，越接近垂直状态，流过天线的电流越大；越接近水平状态，流过天线的电流越小，甚至没有。【实验思考题】半波天线不在同一垂直线上有什么实验现象？【实验心得】准备越充分，实验越顺利。古人云，磨刀不误砍柴工。前期的知识储备、文献储备、材料准备、方法准备可以避免手忙脚乱，充分的预实验使你充满信心。一步一个脚印，就不必“从头再来”。最不能容忍的是在开始的几步偷懒，造成后面总有一些无法排除的障碍。广东第二师范学院学生实验报告四院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称电磁波的偏振及极化测试实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、 电磁波的偏振现象的产生 2、 完全偏振波与合成偏振波的定义 3、 研究线性极化波的产生及其特点； 4、 研究制作的电磁波感应器的极化特性，进行极化特性实验，与理论结果进行对比、讨论； 5、通过实验加深对电磁波极化特性的理解和认识。 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台： 1套水平极化天线： 1副垂直极化天线： 1副电磁波传输电缆： 1根灯泡： 1只【实验原理】首先我们说的偏振应该称为完全偏振波，即波中只有一个方向的振动（线偏，电磁波里叫线极化），也有两个方向合成的（圆偏振，椭圆偏振）。自然光里的电磁波可以理解为是在各个方向上线偏振光的均匀叠加。如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名。天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。电磁波的极化是电磁理论中的一个重要概念，它表征在空间给定点上电场强度矢量的 取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量 E 的端点在空间描绘出的轨迹来表示。由其轨迹方式可得电磁波的极化方式有三种：线极化、圆极化、椭圆极化。极化波都可看成由 两个同频率的直线极化波在空间合成 , 如图所示，两线极化波沿正 Z 方向传播，一个的 极化取向在 X 方向，另一个的极化取向在 Y 方向。若 X 在水平方向， Y 在垂直方向，这两个波就分别为水平极化波和垂直极化波。若：水平极化波 Ex=Exm sin(wt-kz) 垂直极化波 Ey=Eym sin(wt-kz+ ) 其中 Exm 、 Eym 分别是水平极化波和垂直极化波的振幅，是 Ey 超前 Ex 的相角（水平极化波取为参考相面）。 取 Z=0 的平面分析，有 Ex=Exm sin(wt) Ey=Eym sin(wt+ ) 综合得 aEx2-bExEy+cEy2=1 式中 a 、 b 、 c 为水平极化波和垂直极化波的振幅 Exm 、 Eym 和相角有关的常数。 此式是个一般化椭圆方程，它表明由 Ex 、 Ey 合成的电场矢量终端画出的轨迹是一个椭圆。所以： 当两个线极化波同相或反相时，其合成波是一个线极化波； 当两个线极化波相位差为 /2 时，其合成波是一个椭圆极化波； 当两个线极化波振幅相等，相位相差 /2 时，其合成波是一个圆极化波。实验一所设计的半波振子接收（发射）的波为线极化波，而最常用的接收（发射）圆极化波或椭圆极化波的天线即为螺旋天线。实际上一般螺旋天线在轴线方向不一定产生圆 极化波，而是椭圆极化波。当单位长度的螺圈数 N 很大时，发射（接收）的波可看作是圆极化波。极化波的一个需要重视的地方是极化的旋转方向问题。一般规定：面对电波传播的方向（无论是发射或接收），电场沿顺时针方向旋转的波称为右旋圆极化波。右旋螺旋天线只能发射或接收右旋圆极化波，左旋螺旋天线只能发射或逆时针方向旋转的波称为左旋圆极化波接收左旋圆极化波。判断方法：沿着天线辐射方向，当天线的绕向符合右手螺旋定则时，为右旋圆极化，反之为左旋圆极化。【实验内容】电磁波的偏振及极化测试【实验步骤】实验装置如下图所示： 1、 将一副发射极化天线架设在发射支架上，连接好发射电缆，开启实验平台开关，将“输出口 3”连接到极化天线上。按下发射开关，绿色指示灯亮，代表正常工作。 2、 将制作的线极化的电磁波感应器安装在测试支架上，分别设置成垂直、水平、斜 45 度三种位置，按下发射按钮，并移动感应器滑块，观察灯泡达到同等亮度时与发射天线的距离，并记录数据。 3、 更换不同的发射天线类型，重复以上步骤，记录测试数据。 4、分析实验数据，判断各发射天线发出的电磁波的极化形式。5、也可接检波装置，观测不同极化时的检波电流大小。（有兴趣的同学，可用这种方式记录数据，从而画出半波天线的方向图）。【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）【实验结果分析】亮度一致、天线方向一致的不同天线，八木天线比半波天线获得的电流大一些，灯泡更亮一些；对于同一种天线，天线垂直放置比45度放置获得的电流大，灯泡更亮，而水平放置的天线没有电流流过灯泡；一般对于同一种天线来说，距离发射点越近，灯泡越亮，但不可太近，容易烧坏灯泡；距离发射点越远，灯泡越暗，直至没有。【实验思考题】是不是接收电磁波的物体（铜线）的直径越大，电磁波转换而成的电流就越大？【实验心得】做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我受益匪浅。广东第二师范学院学生实验报告五院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称 电磁波的迈克尔逊干涉实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1 、学习了解电磁场电磁波的空间传播特性； 2 、通过对电磁场电磁波波长、波幅、波节、驻波的测量进一步认识和了解电磁场电磁波 3、利用相干波原理测量波长 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台： 1套极化天线： 1副金属反射板： 1块有机玻璃板 （选配） 1块电磁波传输电缆： 1根半波振子天线： 1副灯泡： 1只【实验原理】变化的电场和磁场在空间的传播称为电磁波，几列电磁波同时在同一介质中传播时， 几列波可以保持各自的特点 ( 波长、波幅、频率、传播方向等 ) 同时通过介质，在几列波相遇或叠加的区域内，任一点的振动为各个波单独在该点产生的振动的合成。而当两个频率相同、偏振相同、相位差恒定的波源所发出的波的叠加时在空间总会有一些点振动始终加强，而另一些点振动始终减弱或完全抵消，因而形成干涉现象。干涉是电磁波的一个重要特性，利用干涉原理可对电磁波传播特性进行很好的探索。而驻波是干涉的特例。在同一媒质中两列振幅相同的相干波，在同一直线上反向传播时就叠加形成驻波。 由发射天线发射出的电磁波，在空间传播过程中可以近似看成均匀平面波。此平面波垂直入射到金属板，被金属板反射回来，到达电磁波感应器；直射波也可直接到达电磁波感应器。这两列波将形成驻波，两列电磁波的波程差满足一定关系时，在感应器位置可以产生波腹或波节。设到达电磁感应器的两列平面波的振幅相同 , 只是因波程不同而有一定的相位差 , 电场可表示为： Ex=Em cos(wt-kz) Ey=Em cos(wt-kz+ ) 其中 = Z 是因波程差而造成的相位差 , 则当相位差 = Z1=2n (n=0,1,2) 时，合成波的振幅最大，Z1 的位置为合成波的波腹；相位差 = Z2=2n + (n=0,1,2) 时，合成波的振幅最小，Z2 的位置为合成波的波节。实际上到达电磁感应器的两列波的振幅不可能完全相同，故合成波波腹振幅值不是二倍单列波的振幅值，合成波的波节值也不是恰好为零。 根据以上分析 , 若固定感应器，只移动金属板，即只改变第二列波的波程，让驻波得 以形成，当合成波振幅最大 ( 波腹 ) 时： Z1=2n / =n 当合成波振幅最小 ( 波节 ) 时： Z2=(2n + )/ =(n+1/2) 此时合成波振幅最大到合成波振幅最小 ( 波腹到波节 ) 的最短波程差为/2 ，若此时可 动金属板移动的距离为L, 则 2L= /2 即 =4L 可见 , 测得了可动金属板移动的距离L, 代入式中便确定电波波长。了解下面两个概念：波节：驻波在空间内特定量振幅为最小值处的点。波腹：驻波在空间内特定量振幅为最大值处的点。下面通过实验现象来分析驻波的产生，及电磁波波长的测试方法。【实验内容】电磁波的迈克尔逊干涉【实验步骤】实验装置如图所示：1、 用 SMA 连接电缆连接“输出口 3”和极化天线口，将电磁波信号输送到极化天线上。 将感应天线滑至极化天线最左端，实施清零操作（液晶显示界面显示0.00）。 2、将设计制作的电磁波感应器半波天线感应天线安装在可旋转支架上，先将其垂直放置， 再将支臂滑块缓慢移到距离发射天线 25-30 cm 刻度处；3、按下发射旋钮，此时已有电磁波发射出来，灯泡被点亮（亮暗程度不一样）；4、移动反射板，看半波天线上灯是否有明暗变化，如果没有或亮暗不明显，将感应天线往极化天线方向移动少许距离，如果还没明暗变化，再检查天线及其他方面；5、如系统正常工作，注意：将反射板移动至感应器一端，实施清零操作，此时液晶显示界面显示 0.00.继而从远而近移动可动反射板，使灯泡明暗变化以灯泡明暗度判断波节( 波腹 ) 的出现。再由近而远移动反射板，并读取最初灯泡最亮时反射板位置的坐标 X1及灯泡最暗时反射板位置的坐标 X2 ；继续测第二次灯泡最亮时反射板位置的坐标 X1 及灯泡最暗时反射板位置的坐标 X2 ；由最亮到最暗，最暗到最亮，如此反复，记下测得的最亮次数 i ，将测量数记入下表：次数感应位置（cm）波节1（cm）波节N（cm）N波长（cm）平均（cm）123.例如：按下发射开关，移动反射板，记录下白炽灯最亮时的刻度值：X1,继续向前移动白炽灯，记录下白炽灯最暗时的刻度：X2,则 2(X1-X2)=1/2,计算出电磁波波长=4（X1-X2）, 同时可计算出电磁波 F=V 光/4(X1-X2).注意：多记录几组数据，求平均之值后再计算波长。6、也可换上检波装置，这时可观测指针是左右来回摆动，这时记录下指针最大时的距离值，指针最小时的距离值。实验步骤与上面相同，多记录几组数据求得平均值，从而计算波长大小。7，将金属反射板换成玻璃板，观测实验现象。【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）次数感应位置（cm）第一次最亮（cm）第一次最暗（cm）第二次最亮（cm）第二次最暗（cm）第一段波长（cm）第二段波长（cm）平均（cm）12591.681.371.265.441.223.232.2227.588.686.474.666.28.833.621.23309187.677.170.613.62619.8【实验结果分析】感应距离越远，波长越短；对于感应位置不变，第一段波长比第二段波长长。【实验思考题】把金属反射板换成玻璃板，对实验现象有无影响？【实验心得】在实验过程中我受易非浅：它让我深刻体会到实验前的理论知识准备，也就是要事前了解将要做的实验的有关资料，如：实验要求，实验内容，实验步骤，最重要的是要记录什么数据和怎样做数据处理，等等。虽然做实验时，指导老师会讲解一下实验步骤和怎样记录数据，但是如果自己没有一些基础知识，那时是很难作得下去的。广东第二师范学院学生实验报告六院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称电磁波的频率功率测试实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、了解电磁波的频率分类2、电磁波频率功率的测试方法3、功率频率的单位转换【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台 1套【实验原理】电磁波是物体所固有的发射和反射在空间传播交变的电磁场的物理量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等。电磁波是电磁场的一种运动形态。变化的电场会产生磁场（电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波。1864 年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。 1887 年德国物理学家赫兹实验证实了电磁波的存在。1898 年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。电磁波频率的分类：1 甚低频（VLF） 330 KHz 甚长波 10010km2 低频（LF） 30300 KHz 长波 101km3 中频（MF） 3003000KHz 中波 1000100m4 高频（HF） 330 MHz 短波 10010m5 甚高频（VHF） 30300 MHz 米波 101m6 特高频（UHF） 3003000 MHz 分米波 微波 10010cm7 超高频（SHF） 330 GHz 厘米波 101cm8 极高频（EHF） 30300 GHz 毫米波 101mm9 至高频 3003000 吉赫（GHz） 丝米波 10.1mm频率单位的转换关系：1GHz=103MHz=106KHz=109Hz功率比对表功率dBm电压(有效值)电压(峰值)1000000W=1MW907.07kV20kV100000W=100kW802.236kV6.325kV10000W=10kW700.707kV2kV1000W=1kW60223.6V632.5V100W5070.7V200V10W4022.36V63.25V1W307.07V20V100mW=10-1202.236V6.325V10mW=10-2100.707V2V1mW=10-30223.6mV632.46Mv100W=10-4-1070.7mV200Mv10W=10-5-2022.36mV63.25Mv1W=10-6-307.07mV20mV100nW=10-7W-402.236mV6.325mV10nW=10-8W-500.707mV2mV1nW=10-9W-60223.6V632.46V100pW=10-10W-7070.7V200V10pW=10-11W-8022.36V63.25V1pW=10-12W-907.07V20V100fW=10-13W-1002.236V6.325V10fW=10-14W-1100.707V2V1fW=10-15W-120223.6nV632.46nV100aW=10-16W-13070.7nV200nV10aW=10-17W-14022.36nV70.7nV1aW=10-18W-1507.07nV20nV【实验内容】电磁波的频率功率测试【实验步骤】1、将“输出口 2”通过 N 型电缆连接至“功率频率检测”。2、直读出功率值 dbm,试转换成 mw 值是多少。3、直读出频率，计算出电磁波的波长。【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）次数频率f(MHz)功率值（dBM）功率值(mW)理论波长（m）实际波长（m）1771.533.1484980.38890.392907.460.94490.50.33050.3331376.61-1.75501.70.21790.22【数据结果分析】随着频率值增大，功率值（dBM）逐渐变小，而功率值（mW）变化不明显。由=V光/F得，光速一定，频率越高，波长越短，实际现象符合理论，并且理论波长与实际波长误差小。【实验思考题】单位为（dBM）的功率值和单位为（mW）的功率值有什么联系？【实验心得】做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固。广东第二师范学院学生实验报告七院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称天线方向图的测试（功率测试法）实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、了解八木天线的基本原理2、了解天线方向图的基本原理。3、用功率测量法测试天线方向图以了解天线的辐射特性。 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台 2套八木天线： 2副电磁波传输电缆： 2根【实验原理】八木天线的概念：由一个有源半波振子，一个或若干个无源反射器和一个或若干个无源引向器组成的线形端射天线。八木天线有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。用它来测向、远距离通信效果特别好。方向图是表征表示场强对方位角变化的极性图形，在本实验中，接收端用功率计来测量接收天线的辐射特性。连接示意图：【实验内容】天线方向图的测试（功率测试法）【实验步骤】首先将八木天线分别固定到支架上，平放至标尺上，距离保持在 1 米以上。（一）发射端1、 将八木天线固定在发射支架上。2、 将“输出口 2”连接至发射的八木天线。3、 电磁波经定向八木天线向空间发射。（二）接收端1、接收端天线连接至“功率频率检测”，测量接收功率。2、调节发射与接收天线距离，使其满足远场条件。3、将两根天线正对保持 0 度。4、记录下天线的接收功率值。5、转动接收天线，变换接收天线角度，记录下天线接收功率值。6、旋转 360 度后，记录下转动角度值及相应角度下接收天线功率值。 7、填写下表。8、打点法在下图中标出每个点的位置：【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）天线装动角度（）接收天线功率值（dBM）天线装动角度（）接收天线功率值(dBM)0-33.17-20-35.8120-27.49-40-33.7840-30.60-60-35.7460-36.01-80-36.6880-37.02-100-32.90100-37.02-120-32.77120-37.02-140-34.59140-34.92-160-34.18160-30.47-180-31.55【实验结果分析】在0和180附近的天线接收功率较大，在90和270附近的天线接收功率较小。这与两根天线方向的夹角有关，夹角越小，天线接收功率越大，夹角越大，天线接收功率越小。【实验思考题】如果两根天线不在同一个水平方向上，实验结果又如何？【实验心得】实验所测数据不够全面，只测了各个面主瓣。但从各图像上仍可以看出，角锥喇叭的主瓣宽度要略大于圆锥喇叭。而E面喇叭的E面主瓣宽度和H面喇叭的H面主瓣明显要宽，既有很强方向性。但此实验数据中的H面喇叭的H面方向图数据明显有偏差，原因可能是其他组实验时的电磁波的影响即天线噪声。广东第二师范学院学生实验报告八院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称 电磁波的 PIN 调制特性实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、 了解 PIN 调制器的原理。 2、了解调制后的输出波形。 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量 HD-CB-V 电磁场电磁波数字智能实训平台 1套PIN 调制器 1只 连接线 若干【实验原理】PIN 调制的原理PIN 二极管是微波控制器件，在处于正偏和反偏时，可使电路呈现近似短路和开路的状态，广泛应用在 PIN 开关，PIN 调制器，PIN 移向器。PIN 管良好的开关特性及正偏控制下电导的可调制性，在脉冲调制方面得到了广泛的应用。用 PIN 管做成的调制器，具有频带宽、驻波小、插损低、响应快、动态范围大的优点。【实验内容】电磁波的 PIN 调制特性【实验步骤】1、 将 RF 信号从“输出口 2”通过 SMA 电缆输出。 2、 准备好调制器，将方波送至“方波入”，RF 信号送至“RF 输入”。 3、 可接示波器观察调制输出波形。4、 连接示意图：5、输出波形可接天线发射出去（作为天线方向图发端的已调发射信号）【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）方波现象如图所示：包络线现象如图所示：【实验结果分析】输入的电磁波是方波，其经过调制后，包络线先迅速下降，然后趋于平缓；【实验思考题】有什么因素可能导致输出的包络线没有衰减？【实验心得】在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间。广东第二师范学院学生实验报告九院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称天线方向图的测试实验实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、了解天线方向图的基本原理。2、用电磁场电磁波测量了解天线的特性。【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量 HD-CB-V 1套 HD-CB-V 1副 PIN 调制器 1只连接线 若干【实验原理】1、熟悉天线的理论知识。天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。2、天线的方向图反映出了天线的辐射特性，一般情况下，天线的方向图表示天线辐射电磁波的功率或场强在空间各个方向的分布图形，对不同用途的天线有不同的方向图。本实验重点讨论八木天线的测试方法。八木天线由一个有源振子、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线，它有很好的方向性，较偶极天线有高的增益。【实验内容】天线方向图的测试实验【实验步骤】1、准备好一对八木天线或抛物面天线，PIN 调制器，测试接头，连接线。2、“输出口 2”端为输出载波信号，“1KHz 方波“为调制信号，将两路信号接入 PIN调制器输入端，（如条件允许,可在 RF 信号输入端加隔离器）。3、隔离器参数为：正向插损：小于 0.5dB隔离度： 大于 20dB频段： 750MHz-1GHz输入输出端驻波比：小于 1.14、输出端连接至发射天线 1。5、另一端连接接收天线 2，接收下来的信号为调制信号（待检波）6、连接检波器，检波下来的信号连接至测试系统“信号输入端”。7、此时表针发生偏转，设置两个天线相对，方向为 0 度，调节“放大 DB 数”和“增益”旋钮，使其刻度满偏，记录下实验数值。8、转动刻度为 10 度， -10 度， 20 度， -20 度。依次记录数值，以此类推，直至 180.-170度。取点法，绘制出测试天线的方向图，参照指导书提供的表格和圆图实例。【实验数据整理与归纳】（数据、图表、计算等）天线转动角度（）接收天线检波电压值（mV）天线转动角度（）接收天线检波电压值（mV）0222022-20224022-4019.86016.6-605.8805.2-8061007.6-1003.81205.8-1205.21405.2-14061604.4-1606.41805.4【实验结果分析】在0附近天线接收检波电压值较大，离0越远，天线接收检波电压值迅速减小，到最后在检波电压较小值缓慢变化。【实验思考题】把接收天线放在三面封闭，只余0朝向的一面打开的档板中，实验现象又会怎样？【实验心得】千万不能把时间全部消耗在实验台上。看文献、看书、看别人的操作、听别人的经验、研究别人的思路，边做边思考。要学会比较，不要盲从。否则，会被一些小小的问题困扰许久。广东第二师范学院学生实验报告院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称 同轴测量线的驻波测试实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、 在学生已经掌握微波传输理论的基础上动手测试。 2、主要了解负载阻抗与传输线特性阻抗不匹配时可产生的驻波变化。 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V电磁场电磁波数字智能实训平台1套隔离器 1只主槽线 1套检波器 1只微安表 1只同轴电缆 1套短路块1只【实验原理】1、微波源：频率 820MHz70 MHz输出功率：2.5W3W2、隔离器：损耗0.5dB隔离度18dB3、同轴负载：阻抗 50 欧姆功率：5W驻波1.06匹配状态下的驻波测量：该同轴驻波测量线采用非谐振式检波装置，检测电流不大,以 14UA 为佳。通过检波头在槽线上移动，找出最大电流，IMAX及最小电流 IMIN，即可计算出驻波： P=EMAX/EMIN=Imax/Imin 例如：最大电流为 10UA，最小电流为 6UA，代入公式后， 驻波系数：P=Imax/Imin=1.28【实验内容】1、了解同轴传输线的结构，驻波的产生原理。 【实验步骤】1、将“功率放大”连接到同轴测量线输入端。2、测量线末端连接上匹配负载。3、耦合滑块端连接上检波器和微安表。4、按下发射开关，用微安表读出检波电流大小。5、记录下电流最大值和最小值。6、按上述公式计算驻波比大小。开路状态下的驻波测量：将匹配负载取下，重述上面实验步骤。短路状态下的驻波测量：将短路器连接到终端，重述上面实验步骤。（注意，这个实验时输入前端隔离器必须要加！）【实验数据整理与归纳】（数据、表格、计算等）匹配状态I数值P无阻抗Imax100uAImin0uA不完全匹配Imax100uAImin0uA完全匹配Imax78uA1.97Imin20uA在完全匹配状态下：1Imax78uA1.975平均值Imin20uA1.6572Imax50uA1.5811Imin20uA3Imax40uA1.414Imin20uA图1.1 在完全匹配状态下，P的计算值及平均值【实验结果分析】完全匹配状态下的驻波系数为1.42.0，与理论值有误差，理论值约为1.即驻波系数接近1最好。【实验思考题】有物体围在负载端，会不会影响驻波系数的测量？【实验心得】经过这次的驻波测试实验,我个人得到了不少的收获,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了实验操作能力，这是我总结的体会和经验。广东第二师范学院学生实验报告院系名称班级姓名专业名称电子信息学号实验课程名称电磁场与电磁波实验实验项目名称 反射系数及驻波相位的测试实验时间实验地点实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1、 掌握微波传输理论及驻波的产生情况。 2、掌握反射系数及驻波相位的计算方法。 【实验仪器】实验仪器名称实验仪器数量HD-CB-V电磁场电磁波数字智能实训平台1套微安表1只检波器1只同轴电缆1套测量线1套隔离器1只短路块： 1只【实验原理】微波信号源经同轴传输线直接输送至负载上。（一）如果负载阻抗俞传输线特性阻抗不匹配，终端负载会产生反射波，当入射波与反射波并存时，传输线中即有驻波存在。EMAX和 EMIN之间即为半个波长。 终端负载的反射波 E-和入射波 E+之比称为终端反射系数，T=E-/E+ 在槽线中测出 P=EMAX/EMIN=1+T/1-T利用驻波测量槽线可以测出沿线驻波分布情况。求出驻波比 T，计算出终端反射系数。（二）驻波相位 Lmin 的测量；【实验内容】反射系数及驻波相位的测试【实验步骤】将测驻波的测试负载断开，改接短路器。2、将隔离器接入同轴测量线输入端。3、在负载端方向移动探针，寻找电流最小点，记下刻度尺寸，记为 L1。然后将短路器改接测试负载，慢慢将探针向微波源方向移动至电流最小点，记下刻度尺寸，记为 L2，可得出：Lmin=L2-L1，由此计算出驻波相位 L。【实验数据整理与归纳】（数据