哈工大電磁場試驗(yàn)報(bào)告要點(diǎn)

1、哈工大電磁場實(shí)驗(yàn)報(bào)告電磁波波動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臒o線電的使用頻率在不斷提咼，微波（超咼頻），由于它的波長短、頻率咼、方向性 強(qiáng)，所以廣泛的應(yīng)用在雷達(dá)、遙控、電視、射電天文學(xué)、接力通訊和衛(wèi)星通訊等方面。微波通常指分米波、毫米波的電磁波，它的頻率極高，一般在300300000兆赫，所以有關(guān)微波的產(chǎn)生、放大、發(fā)射、接收、測量、傳輸?shù)群鸵话愕臒o線電波不盡相同。在微波技 術(shù)中，需要微波電子管、晶體管、波導(dǎo)、同軸線和一些諸如衰減器，諧振腔等特殊元件。從電磁波的本質(zhì)來說，微波也具有波動(dòng)的共同特點(diǎn)，如反射、折射、衍射、干涉、偏 振等。我們根據(jù)它們的這種共同的通性，以及微波波長接近光波波長的特點(diǎn)，模仿

2、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，來做電磁波波動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)。我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?，以微波作波源，用模擬光學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，來研究電磁波所具有的 傳遞能量和波動(dòng)的特性。2. 微波實(shí)驗(yàn)主要儀器簡介1）三厘米固態(tài)信號(hào)源三厘米固態(tài)信號(hào)源結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、輸出功率大、性能穩(wěn)定、攜帶使用方便。主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率范圍：9370 _ 50MHz在工作頻率范圍內(nèi)，輸出功率_ 20mW工作模式：等幅波、方波輸入電源：220V_10%2）微波分度計(jì)其總體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，可分為三個(gè)部分。1、發(fā)射部分它是由固定臂及臂上的發(fā)射喇叭和可變衰減器組成，其微波信號(hào)是由三厘米固態(tài)信號(hào)發(fā)生器經(jīng)同軸電纜饋電送至發(fā)射天線。2、接收部分它由可繞中

3、心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的懸臂和臂上端的接收喇叭，檢波器組成。3、 在兩喇叭之間的中心軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形小平臺(tái)，平臺(tái)被均分為360等分。（一）電磁波的反射實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜魏尾▌?dòng)現(xiàn)象（無論是機(jī)械波、光波、無線電波），在波前進(jìn)的過程中如遇到障礙物,波就要發(fā)生反射。本實(shí)驗(yàn)就是要研究微波在金屬平板上發(fā)生反射時(shí)所遵守的波的反射定律。2、實(shí)驗(yàn)原理電磁波從某一入射角i射到兩種不同介質(zhì)的分界面上時(shí)，其反射波總是按照反射角等于 入射角的規(guī)律反射回來。如圖（1-2）所示，微波由發(fā)射喇叭發(fā)出，以入射角i設(shè)到金屬板 MM ,在反射方向的位置上，置一接收喇叭B，只有當(dāng)B處在反射角約等于入射角i時(shí)，接收到的微波功率最大， 這就證明了反射

4、定律的正確性。A阿圖1-23、實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)儀器包括三厘米固態(tài)信號(hào)發(fā)生器，微波分度計(jì)，反射金屬鋁制平板，微安表頭。4、實(shí)驗(yàn)步驟1）將發(fā)射喇叭的衰減器沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使它處于最大衰減位置；2） 打開信號(hào)源的開關(guān)，工作狀態(tài)置于“等幅”旋轉(zhuǎn)衰減器看微安表是否有顯示，若有顯 示，則有微波發(fā)射；3）將金屬反射板置于分度計(jì)的水平臺(tái)上，開始它的平面是與兩喇叭的平面平行。4） 旋轉(zhuǎn)分度計(jì)上的小平臺(tái)，使金屬反射板的法線方向與發(fā)射喇叭成任意角度i，然后將接 收喇叭轉(zhuǎn)到反射角等于入射角的位置，緩慢的調(diào)節(jié)衰減器，使微安表顯示有足夠大的示數(shù)（50 BA ）。5） 熟悉入射角與反射角的讀取方法，然后分別以入射角等于30

5、、40、50、60、70度，測 得相應(yīng)的反射角的大小。6）在反射板的另一側(cè)，測出相應(yīng)的反射角。5數(shù)據(jù)的記錄預(yù)處理記下相應(yīng)的反射角，并取平均值，平均值為最后的結(jié)果。入射角® 0200300400500600700甲左19 °29.5 °36 °49.5 °59 °68°甲右20.5 °33°43°52°62°70.5 °甲的平均值19.8 °31.3 °39.5 °50.8 °60.5 °69.3 °6.問題

6、討論為什么要在反射板的左右兩側(cè)進(jìn)行測量然后用其相應(yīng)的反射角來求平均值。答：由于實(shí)驗(yàn)儀器存在回程差，故分別向左和向右測量以抵消回程差的影響，使測量結(jié)果更為精確。（二）電磁波的偏振實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)研究來進(jìn)一步熟悉電磁波的偏振特性2. 實(shí)驗(yàn)原理喇叭天線的增益大約是 20分貝，當(dāng)發(fā)射喇叭口面的寬邊與水平面平行時(shí)，發(fā)射信號(hào)電矢量 的偏振方向是垂直水平面的直線偏振波，假設(shè)該直線偏振波在接收喇叭處強(qiáng)度為1=1。cos2其中：是I與I。之間的夾角，這就是光學(xué)中關(guān)于光強(qiáng)分布的馬呂斯定律。本實(shí)驗(yàn)所用接收喇叭是和一段旋轉(zhuǎn)短波導(dǎo)連在一起的，從而可在旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)的軸承環(huán)的90。范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接收喇叭與發(fā)射喇叭之間

7、的夾角為，則接收的信號(hào)強(qiáng)度是21=1。cos。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)接收喇叭，就可得到轉(zhuǎn)角與微安表的一組數(shù)據(jù)，并可與馬呂斯 定律相比較。3. 實(shí)驗(yàn)步驟1） 首先把發(fā)射喇叭和接收喇叭調(diào)到一條直線上，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的定位銷，使懸臂固定，此時(shí)， 使波導(dǎo)的指示在零度處。2） 調(diào)節(jié)衰減器，使微安表的指示足夠大（60A ）作為Io （ I o =74）。3） 然后旋轉(zhuǎn)接收喇叭，0。 900每隔100記下相應(yīng)的電流強(qiáng)度。4）然后從900 00每隔100記下相應(yīng)的電流強(qiáng)度。5）數(shù)據(jù)的記錄與處理項(xiàng)目、0010020030°40050°6007008009001 (I)74504230201252102 (I

8、)8076685238209310I的平均值77635541291672.5101 = 10 cos a74.072.969.564.156.747.637.025.312.80（三）電磁波的衍射實(shí)驗(yàn)1微波單縫衍射實(shí)驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉電磁波具有波的繞射通性，測試微波的衍射強(qiáng)度隨衍射角的變化規(guī)律。1） 實(shí)驗(yàn)原理微波的衍射原理與光波完全相同，當(dāng)一束平面波入射到一寬度和波長可以比擬的狹縫時(shí)，它就要發(fā)生衍射現(xiàn)象。設(shè)電磁波波長為，如圖（1-3）所示，平面電磁波垂直入射到寬度為:的夾縫上，當(dāng)衍射角符合如下條件時(shí)a sin 二 k'（人）在狹縫后面出現(xiàn)衍射波的強(qiáng)度極小。當(dāng) a sin 二（2k1）

9、2（B）（k =1、2、3 ）時(shí)，則在縫后面出現(xiàn)衍射波的強(qiáng)度極大。介于上述兩條件之間的衍射波， 衍射波的強(qiáng)度在極小值與極大值之間變化，其相對衍射強(qiáng)度與衍射角之間的變化規(guī)律如圖（1-4）所示（縱坐 標(biāo)為相對衍射強(qiáng)度I，橫坐標(biāo)為衍射角）圖1-44）實(shí)驗(yàn)步驟1 .首先將發(fā)射喇叭與接收喇叭的中心和分度計(jì)上小平臺(tái)的中心三者調(diào)到同一個(gè)垂直平面 內(nèi)，并且保證發(fā)射喇叭和接收喇叭處于等高。2. 將鋁制板縫的寬度調(diào)為 7厘米，然后使狹縫平面與兩喇叭的連線成正交方向固定在分度 計(jì)的小平臺(tái)上3. 調(diào)節(jié)衰減器使微安表的顯示足夠大。4. 從衍射角為零度開始在單縫的兩側(cè)，衍射角每改變1度去讀取一次示數(shù)，并添入數(shù)據(jù)表。5.

10、根據(jù)公式（人）和（B）,并由已給微波波長 3.2厘米，縫寬7.0厘米，計(jì)算出一級(jí)極小 和一級(jí)極大的衍射角。項(xiàng)目衍射角理論值衍射角測量值絕對誤差相對誤差%A<P =<P 半一級(jí)極小(p *27 2°28.5 °28.0 °1.05 °3.9%二級(jí)極小2 7.2三級(jí)極小(p ¥66.0 °61.5 °64.2 °3.15 °4.8%無一級(jí)極大(p *43 3 °43.0 °42.5 °0.55 °1.3%二級(jí)極大三級(jí)極大無無（四）用微波的布拉格衍射實(shí)驗(yàn)測定模

11、擬晶體的晶格常數(shù)1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆抡誜射線入射真實(shí)晶體發(fā)生衍射的基本原理，我們用制作的放大的晶體模型代替真實(shí)晶體，以微波代替X射線。讓微波向模擬晶體入射， 觀察波在“晶體”的不同晶面上反射時(shí)， 其反射波產(chǎn)生干涉所符合的條件與微波的波長，“晶體”的晶格常數(shù)以及掠射角之間的關(guān)系。2）實(shí)驗(yàn)原理如圖（1-5）所示，設(shè)原子之間的距離為d，當(dāng)一束微波以 二角掠射到100晶面，一部分微波將為表面層的“原子”所散射，其余部分的微波將為“晶體”內(nèi)部的各“晶面”上的 原子所散射。各層晶面上“原子”散射的本質(zhì)是因“原子”在微波電磁場的作用下，做與微 波同頻率的受迫振動(dòng)，然后向周圍發(fā)出微波，按反射定律的方向反射的微波強(qiáng)度

12、最大。由圖（1-5）可知，波束和波束2 是分別由表面層和第二層所反射，其波程差為AC CB =2Dsi n顯然，當(dāng)符合下列條件時(shí)2d sin 八 K K=1, 2，3反射的微波是干涉加強(qiáng)。上式就是晶體衍射的布拉格公式。本實(shí)驗(yàn)使用的微波波長怎=3.2厘米；晶格常數(shù)d =4.00厘米。110圖1-53）實(shí)驗(yàn)步驟1、首先將發(fā)射喇叭和接收喇叭置于等高度，然后調(diào)在同一垂直面內(nèi)。2、用以給的i和d用公式計(jì)算出k = 1,2是對應(yīng)的掠射角。3、 將“晶體”放在轉(zhuǎn)動(dòng)的小平臺(tái)上，掠射角從零度測起，每改變2度測一讀數(shù)，然后記下 電流表的數(shù)值，以電流表的值 I為縱坐標(biāo)，以掠射角 二為橫坐標(biāo)，做出I -二的關(guān)系曲線。

13、掠射角8030323436384042444648I /PA3440825402894掠射角8050525456586062646668I /A8854422028掠射角8070I /從6I -二的關(guān)系曲線如下所示。I/uA（五）麥克爾遜實(shí)驗(yàn)（用介質(zhì)測波長）麥克爾遜實(shí)驗(yàn)基本原理如圖 1-6所示，在電磁波前進(jìn)的方向放置45度半透射板，由于板的作用，將入射波分成兩束；一束向 A方向傳播，一束向 B方向傳播，由于 A、B兩處反 射作用，兩束波就再次發(fā)射到半透明板，并到達(dá)接收喇叭，由于接收喇叭接受兩束波同頻率， 振動(dòng)方向一致的兩個(gè)波。如果兩個(gè)波相差為2二的整數(shù)倍時(shí)，則干涉加強(qiáng)，當(dāng)相位差為二的奇數(shù)倍時(shí)，

14、則干涉減弱。因此移動(dòng)B處的反射板，當(dāng)表頭指示從一個(gè)極小值變到另一個(gè)極小 值時(shí)，則B處反射板移動(dòng)2波長的距離。，并同時(shí)記下讀數(shù)機(jī)移動(dòng)的相應(yīng)位移數(shù)， 從而求得反射板的移動(dòng)距離 L,則波長為，=2L/N，JA零指示數(shù)N相當(dāng)于 /2的波長數(shù)。從零指示數(shù)（n十1）4=( 3+1)n=3可移動(dòng)板指示位置12.00,28.72,45.29,60.68可移動(dòng)板位移L=（n-1）L=60.68-12.00=48.68測得，=2L 3.25cm實(shí)驗(yàn)三雙縫干涉1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)觀察并測量雙縫干涉的現(xiàn)象及特性。a2、實(shí)驗(yàn)原理如圖3所示，在一塊金屬板上相隔b有兩個(gè)寬度同為a的縫隙，當(dāng)電磁波垂直入射到該金屬板上時(shí)，在兩

15、個(gè)縫上均產(chǎn)生感應(yīng)磁流，這兩個(gè)縫隙可以看成為兩個(gè)天線，金屬板背面的場是這兩個(gè)縫隙輻射場的疊加(干涉的結(jié)果)。當(dāng)b的值較大時(shí)，即忽略兩個(gè)縫隙之間的相互影 響，則金屬背面的場為E E E其中Ei和日分別為兩個(gè)縫隙輻射的場，因?yàn)榻饘侔迮c入射線垂直，則兩個(gè)縫 隙上的感應(yīng)磁流相同，即E = ejkri . Ee2 = e "e-*"1- e=k b)si?-丘再從1 1 e=k b)sin ;:ll= 2jEdkrie永 Z. b)sim 丨則總場的幅度為E =2E1sink (ab)sin'.l因此當(dāng)sink (ab)si nr / 2 = 1k (a b)si” / 2 二

16、(2n 1)二 / 2 ，二 sin2n 1'IL 2 a b時(shí)，總場（干涉場）出現(xiàn)加強(qiáng)） 當(dāng)sin k ( a b)si n 二/ 2 = 0 即k (a b )si nr / 2 = n：時(shí)，總場（干涉場）出現(xiàn)減弱。3、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建（1）發(fā)射、接收喇叭安裝同實(shí)驗(yàn)一，取工作波長二32mm ；（2）調(diào)節(jié)雙縫鋁板，使縫的寬度為 a = 40mm，b = 130mm ；（3）將雙縫板安裝到支座上，使鋁板平面與小圓盤上的某一對刻度線一致， 此刻度線應(yīng)與工作臺(tái)上的90°刻度的一對線一致； 轉(zhuǎn)動(dòng)小平臺(tái)使固定臂的指針指向小平臺(tái)的180°處，此時(shí)小平臺(tái)的0°就是 縫隙平

17、面的法線方向；4、實(shí)驗(yàn)步驟（1）按照信號(hào)源操作規(guī)程接通電源；（2）調(diào)節(jié)衰減器使微安表的讀數(shù)指到合適位置（80 1A）;（3）從衍射角00開始，每改變10讀取一次表頭讀數(shù)，并記錄下來。做完實(shí)驗(yàn)后 關(guān)閉電源，將衰減器的衰減調(diào)至最大。5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1) 整理數(shù)據(jù)，繪出曲線雙縫干涉角度/ °024681/ uA70382830角度/ °1012141618I/ uA3681210角度/ °2022242628I/ uA2016161525角度/ °3032343638I/ uA163114角度/ °4042444648I/ uA28382043角度/

18、°5052545658I/ uA33242角度/ °6062646668I/ uA44222角度/ °70I/ uA2(2) 標(biāo)注一級(jí)極小，一級(jí)極大的角度。由圖像可知，一級(jí)極小的角度為 4 °，一級(jí)極大的角度為10°。(3) 對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和討論。從表中可以讀出一級(jí)極小的角度約為4°, 一級(jí)級(jí)大的角度約為10°。理論上 由公式推導(dǎo)出一級(jí)極小的角度為5.4。，以及極大的角度約為10.8。，實(shí)驗(yàn)結(jié) 果與理論值較符合。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，發(fā)射喇叭發(fā)射的能量經(jīng)過雙縫后，在空 間形成了干涉現(xiàn)象，隨著衍射角的變化，接收喇叭可以接收到各個(gè)方

19、向的能量， 通過能量的大小變化，就可以粗略獲知雙縫干涉圖樣，通過左右兩個(gè)方向的旋 轉(zhuǎn)觀察，也減小了單側(cè)觀察可能出現(xiàn)的誤差， 消除了離軸誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具體 情況可見上圖，結(jié)果顯示，極小與極大角度實(shí)測值與理論值較符合。實(shí)驗(yàn)六偏振（極化）（二）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握利用極化柵產(chǎn)生圓極化的方法，掌握圓極化的特性及檢測技術(shù)。2、實(shí)驗(yàn)原理如圖10所示，將發(fā)射喇叭旋轉(zhuǎn) 45°，則發(fā)射喇叭輻射的電磁波可以分解為水平極化和垂直極化波。由實(shí)驗(yàn)四已知，從發(fā)射喇叭發(fā)出的電磁波被介質(zhì)板 （此實(shí) 驗(yàn)為玻璃板）分成兩束波，一束為反射波，這部分波到達(dá)柵板 1,柵板1只能將電 場與金屬絲平行的電磁波反射，而電場與金

20、屬絲垂直的電磁波則順利穿過極化 柵 板，被后面的吸波材料吸收，被柵板1反射回來的電磁波，部分透過介質(zhì)板到 達(dá)接 收喇叭，這部分電磁波為垂直極化波；同理，另一束從發(fā)射喇叭發(fā)出的電磁 波, 透過介質(zhì)板直接傳輸?shù)綎虐?2，電場與柵板2金屬絲平行的部分被反射，垂直的 部分透過金屬柵被其后面的吸波材料吸收， 反射回來的電磁波，部分被介質(zhì)板反 射到達(dá)接收喇叭，這部分電磁波為水平極化波，這樣接收喇叭接收到的電磁 波分 別為柵板1和柵板2反射的電磁波，它們的極化方向相互垂直，幅度相同， 再前 后移動(dòng)?xùn)虐?或柵板1,可以使它們的相位差達(dá)到 90度，形成圓極化。圖10圓極化波的產(chǎn)生及檢測3、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建（1）安裝

21、喇叭天線，使發(fā)射喇叭（固定臂）和接收喇叭（旋轉(zhuǎn)臂）之間互成 90°,兩個(gè)喇叭極化方向一致;（2）安裝極化柵板，一個(gè)極化柵板（如板 1）為固定安裝，另一個(gè)則安裝于讀數(shù)器上，讀數(shù)器安裝于分光儀的指定位置，使極化柵板面與兩個(gè)喇叭的軸線 分 別垂直，兩個(gè)極化柵板的金屬絲方向互相垂直；(3) 安裝介質(zhì)板，使介質(zhì)板與兩個(gè)喇叭的軸線互成45°圖11圓極化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)4、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 按照信號(hào)源操作規(guī)程接通電源；(2) 調(diào)節(jié)衰減器的衰減量，使微安表的讀數(shù)合適(如 80微安)；(3) 旋轉(zhuǎn)發(fā)射喇叭的極化方向?yàn)?45°在0 °到90°之間旋轉(zhuǎn)接收喇叭，將出現(xiàn)在任意角

22、度下E艇E (或曰)，這時(shí)改變金屬柵 2的位置，使得 E。二E_ = E ，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)波的相位差 為-，得到圓極化波；(5) 由于測試條件的限制， Ea和E_、 E/不能完全相等，當(dāng)接收喇叭在0360旋轉(zhuǎn)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)檢波電壓波動(dòng)；但當(dāng) E min / Emax* , | min / | max - °9時(shí)，即橢圓度為0.93時(shí)，可以認(rèn)為基本實(shí)現(xiàn)了圓極化波；(6) 旋轉(zhuǎn)接收喇叭記下不同角度的檢波電流，求出圓極化波的橢圓度；(7) 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將衰減器調(diào)節(jié)至衰減最大，關(guān)閉電源。5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)整理數(shù)據(jù)，繪出曲線;角度0°10°20 °30°4

23、0°50 °60°70°80 °90°電流/ 口 A 52565860566054525854(3)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及現(xiàn)象的分析和討論，得出結(jié)論。在本次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)接收喇叭旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢波電流基本保持不變。發(fā)射喇叭儀器存 在系統(tǒng)誤差，得不到絕對的水平極化和垂直極化波；柵板也不是絕對的平面， 也影響入射角和反射角的大?。浑娏鞅淼葍x器靈敏度不高均影響檢波電流的測 量，在實(shí)驗(yàn)條件允許的條件下，本實(shí)驗(yàn)基本獲得了圓極化波。因此，可以得到 結(jié)論：同頻率正交場的兩個(gè)線極化波相位差為 90°,幅度相等時(shí)，合成場波為圓極 化波。實(shí)驗(yàn)七、左旋/右旋圓極化波

24、1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)觀察測試左旋/右旋圓極化電磁波的特性，掌握利用介質(zhì)片及圓波 導(dǎo)產(chǎn)生圓極化波的方法。2、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)主要使用 DH30002型電磁波極化天線(如圖12)和DH926B型微 波分光儀圖13 DH30002型電磁波圓極化天線的工作原理電磁波極化天線 DH30002是由方圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換、介質(zhì)圓波導(dǎo)和圓錐喇叭組成。介質(zhì)圓波導(dǎo)可作360 °旋轉(zhuǎn)，并有刻度指示給出轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，當(dāng)矩形波導(dǎo)中的TEe波經(jīng)方圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換到圓波導(dǎo)口面時(shí)，就過渡為圓波導(dǎo)的TEii波，并可在介質(zhì)圓 波導(dǎo)內(nèi)分成兩個(gè)分量的波，即電場垂直于介質(zhì)片平面的波和電場平行于介質(zhì)面的波。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為頻率在 9370MHz（即3

25、2mm）左右，使兩個(gè)分量的波相位差 90°，適當(dāng)調(diào)整介質(zhì)圓波導(dǎo)（亦可轉(zhuǎn)動(dòng)介質(zhì)片）的角度 使兩個(gè)分量的幅度相等時(shí)則可得到圓極化波。當(dāng)圓極化波輻射裝置方變圓波導(dǎo) （如圖13 ）使TE10的Ey波過渡到TE11成為壓波后，在 裝有介質(zhì)片的圓波導(dǎo)段內(nèi)分成 E和&兩個(gè)分量的波，E和&的傳 播速度不同，即 M VV =Vc/ 丁當(dāng)介質(zhì)片的長度 L合適時(shí)，使En波的相位 超前t E波的相位90。，這就實(shí)現(xiàn) 了圓極化波相位條件的要求；為使 nE與t E的幅度相等，可使介質(zhì)片的 n?方向跟Y軸之間 夾角為d 45?,若介質(zhì)片的損耗略去不計(jì)，則有Emax Emin2 Erm實(shí)現(xiàn)了圓極化波

26、幅度相等條件的要求（實(shí)際 上有時(shí)需稍偏離45 ?以實(shí)現(xiàn)幅度相位的要求）。圓極化波是右旋還是左旋特性的確定：電場旋轉(zhuǎn)方向和波的傳播方向符合右手螺旋規(guī)則的波， 定為右旋圓極化波，反之定為左旋圓極化波。本組件中介質(zhì)片長度 L已定在適合于9370MHz50MHz的帶寬范圍內(nèi)工作，其橢圓度0.93。圓極化天線除作為圓極化波工作外，也可作線極化波、橢圓極化波工作使用。作為線極化波工作時(shí)，介質(zhì) 片n 與y軸相垂直（或平行）。作為橢圓極化波工作時(shí)，介質(zhì)片n 與y軸夾角可在a =045?之 間。3、系統(tǒng)構(gòu)建(1) 將發(fā)射端喇叭換成 DH30002型電磁波極化天線，即如圖 12所示的圓錐 喇 叭，并使圓錐喇叭連接

27、方式同原矩形發(fā)射喇叭連接(圓錐喇叭的方圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換仍連接微波分光儀的衰減器和 DH1121B型三厘米固態(tài)信號(hào)源的振蕩器)；DH926B型微波分光儀的接收喇叭(矩形喇叭)口面應(yīng)與 DH30002型 電磁 波極化天線(圓錐喇叭)口面互相對正，它們各自的軸線應(yīng)在一條直線上，指示兩喇叭位置的指針分別指于工作平臺(tái)的 90°刻度或0。-180。刻度處。4、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 按照信號(hào)源操作規(guī)程接通電源；(2) 調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率到 9370MHz 士 50MHz范圍(注：一般已調(diào)好)；(3) 旋轉(zhuǎn)發(fā)射喇叭的極化方向?yàn)?，其?nèi)部介質(zhì)片也隨之旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部介質(zhì)片應(yīng)與矩形波導(dǎo)的寬邊成45°理論上實(shí)現(xiàn)了圓極

28、化波幅度相等條件的要求；(4) 由于測試條件的限制，當(dāng)接收喇叭在0° 36(f旋轉(zhuǎn)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)檢波電流波 動(dòng)；但當(dāng)E min / Emax 戈"燈 I min / I max > 0.93時(shí)，即橢圓度為0.93時(shí)，可以認(rèn) 為基本實(shí)現(xiàn)了圓極化波；旋轉(zhuǎn)接收喇叭記下不同角度的檢波電流，求出圓極化波的橢圓度。(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將衰減器調(diào)節(jié)至衰減最大，關(guān)閉電源。5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1) 整理數(shù)據(jù)，繪出曲線電流/uh302010 -0 H111r11111y 10° 2CT 30， 4CT 50°6070°80"90D(2) 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)

29、現(xiàn)象分析和討論，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)中從轉(zhuǎn)盤中央向一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)接受裝置時(shí)，發(fā)現(xiàn)微電流計(jì)的示數(shù)發(fā)生波動(dòng)。由于連接接收裝置的微電流計(jì)測得的電流與接收裝置接收到的電磁波的能量成 正相關(guān)，因此從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出大致結(jié)論： 波長為3.2厘米的微波通過與豎直 方向成45度角的圓極化波輻射裝置后成為圓極化波，在某兩個(gè)角度可以接收到 該圓極化波能量的最大值和最小值(54uA/48uA),求得該圓極化波的橢圓度約 為0.94，符合圓極化波的要求，說明產(chǎn)生圓極化波的輻射裝置角度調(diào)節(jié)較為適 當(dāng)。實(shí)驗(yàn)八、圓極化波的反射/折射1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證圓極化波的接收性能。2、實(shí)驗(yàn)原理如圖14所示，如果發(fā)射圓極化天線發(fā)射的電磁波為右旋圓極化波，該波經(jīng) 過 介質(zhì)板(此實(shí)驗(yàn)為玻璃板，電磁波傳播方向成45°夾角)，一部分反射，另一部 分透過介質(zhì)板繼續(xù)向前傳播(極化方向不變)仍為右旋圓極化波。輻射的 右旋圓極化波必須用右旋圓極化天線接收。若用左旋圓極化波天線接收時(shí)，理 論上接收 信號(hào)為零。反之亦然。如果接收天線極化不變時(shí)，