电磁场与电磁波实验五电磁波的功率频率测试

HarbinInstituteofTechnology电磁场与电磁波实验报告课程名称：电磁场与电磁波实验名称：电磁波的频率功率测试

实验五电磁波的频率功率测试一、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二、预习要求1、电磁波功率的单位及转换关系2、电磁波的频率单位及转换关系3、了解电磁波的概念三、实验仪器HD-CB-IV电磁场电磁波数字智能实训平台四、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）3～30KHz甚长波100～10km2低频（LF）30～300KHz长波10～1km3中频（MF）300～3000KHz中波1000～100m4高频（HF）3～30MHz短波100～10m5甚高频（VHF）30～300MHz米波10～1m6特高频（UHF）300～3000MHz分米波微波100～10cm7超高频（SHF）3～30GHz厘米波10～1cm8极高频（EHF）30～300GHz毫米波10～1mm9至高频300～3000吉赫（GHz）丝米波1～0.1mm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=10-30223.6mV632.46Mv100μW=10-4-1070.7mV200Mv10μW=10-5-2022.36mV63.25Mv1μW=10-6-307.07mV20mV100nW=10-7W-402.236mV6.325mV10nW=10-8W-500.707mV2mV1nW=10-9W-60223.6μV632.46μV100pW=10-10W-7070.7μV200μV10pW=10-11W-8022.36μV63.25μV1pW=10-12W-907.07μV20μV100fW=10-13W-1002.236μV6.325μV10fW=10-14W-1100.707μV2μV1fW=10-15W-120223.6nV632.46nV100aW=10-16W-13070.7nV200nV10aW=10-17W-14022.36nV70.7nV1aW=10-18W-1507.07nV20nV五、实验步骤1、将“输出口1”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。六、报告要求1、按照标准实验报告的格式和内容完成实验报告；2、完成数据运算及整理；八、思考题

1、根据实验数据，写出实验结论。实验数据：功率值dbm功率值mW值频率/MHz波长/cm5.33.388788.138.12.11.6218788.138.1-8.50.1413787.938.1实验结论：实验数据验证了dBm=10xlg(功率值/1mW)、c=频率x波长的关系2、讨论：GSM和CDMA手机的发射功率。答：目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W(33dBm)，1800MHz频段最大发射功率为1W(30dBm)，同时规范要求，对于GSM900和1800频段，通信过程中手机最小发射功率分别不能低于5dBm和0dBm。CDMAIS-95A规范对手机最大发射功率要求为0.2W～1W(23dBm～30dBm)，目前网络实际上允许手机的最大发射功率为23dBm(0.2W)，规范对CDMA手机最小发射功率没有要求。在实际通信过程中，手机的实际发射功率取决于环境，系统对通信质量的要求,语音激活等诸多因素,实际上就是取决于系统的链路预算。在通常的网络设计和规划中,对于基本相同的误帧率要求,GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB左右，由于CDMA系统采用扩频技术,扩频增益对全速率编码的增益为21dB,所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14dB!手机与系统的通信可分为两个阶段，一是接入阶段，二是话务通信阶段。对于GSM系统，手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前，是没有功率控制的，为保证接入成功，手机以系统允许的最大功率发射(通常是手机的最大发射功率)。在分配专用信道(SDCCH或TCH)后，手机会根据基站的指令调整手机的发射功率，调整的步长通常为2dB。调整的频率为60ms一次。对于CDMA系统，在随机接入状态下，手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率,发送第一个AccessProbe，如果在规定的时间内没有得到基站的应答信息，手机会加大发射功率，发送第二个AccessProbe，如果在规定时间内还没有得到基站的应答信息，手机会再加大发射功率。这个过程重复下去，直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下，每1.25ms基站会向手机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发射功率,步长为1dB。（整理自百度搜索）实验原始数据记录与签字：

实践环节评分及标准考察项目考察内容教师评价备注（评语）过程表现100分态度认真、积极主动、操作规范，实验完毕后仪器断电、归位（90-100分）态度认真、积极主动、操作正确，实验完毕后仪器断电、归位（80-89分）态度较认真、操作基本正确，实验完毕后仪器断电、归位（60-79分）态度不端正、操作不规范，实验完毕后仪器未断电、归位（60分以下）结果验收100分实验数据处理准确规范、结果合理、结论正确（90-100分）实验数据处理准确、结果合理、结论正确（80-89分）实验数据处理较准确、结果基本