電磁場與電磁波實驗報告

1、廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告一院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱電磁感應(yīng)定律的驗證實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、 通過電磁感應(yīng)裝置的設(shè)計，了解麥克斯韋電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容 2、 了解半波天線感應(yīng)器的原理及設(shè)計方法 3、 天線長短與電磁波波長的接收匹配關(guān)系 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺1套電磁波傳輸電纜1套平板極化天線1副半波振子天線1副

2、感應(yīng)燈泡1個【實驗原理】麥克斯韋電磁理論經(jīng)驗定律包括：靜電學(xué)的庫侖定律，涉及磁性的定律，關(guān)于電流的磁性的安培定律，法拉第電磁感應(yīng)定律。麥克斯韋把這四個定律予以綜合，導(dǎo)出麥克斯韋方程，該方程組系統(tǒng)而完整地概括了電磁場的基本規(guī)律，并預(yù)言了電磁波的存在。麥克斯韋提出的渦旋電場和位移電流假說的核心思想是：變化的磁場可以激發(fā)渦旋電場，變化的電場可以激發(fā)渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯(lián)系、相互激發(fā)組成一個統(tǒng)一的電磁場。下面我們通過制作感應(yīng)天線體，來驗證電磁場的存在。如圖示：電偶極子是一種基本的輻射單元，它是一段長度遠(yuǎn)小于波長的直線電流元，線上的電流均勻同相，一個作時諧振蕩的電流元可以輻射電磁

3、波，故又稱為元天線，元天線是最基本的天線。電磁感應(yīng)裝置的接收天線可采用多種天線形式，相對而言性能優(yōu)良，但又容易制作，成本低廉的有半波天線、環(huán)形天線、螺旋天線等。本實驗重點介紹其中的一種半波天線。半波天線又稱半波振子，是對稱天線的一種最簡單的模式。對稱天線（或稱對稱振子）可以看成是由一段末端開路的雙線傳輸線形成的。這種天線是最通用的天線型式之一，又稱為偶極子天線。而半波天線是對稱天線中應(yīng)用最為廣泛的一種天線，它具有結(jié)構(gòu)簡單和饋電方便等優(yōu)點。 半波振子因其一臂長度為/4 ，全長為半波長而得名。其輻射場可由兩根單線駐波天 線的輻射場相加得到，于是可得半波振子（ L=/4 ）的遠(yuǎn)區(qū)場強有以下關(guān)系式：

4、E=60Imcos(cos/2)/R 。 sin=60Im/R 。 f() 式中， f() 為方向函 數(shù)。 對稱振子歸一化方向函數(shù)為 F()=f()/fmax=|cos(cos/2)/sin| 其中 fmax 是 f() 的最大值。由上式可畫出半波振子的方向圖如下 :半波振子方向函數(shù)與無關(guān)，故在 H 面上的方向圖是以振子為中心的一個圓，即為全 方性的方向圖。在 E 面的方向圖為 8 字形，最大輻射方向為=/2 ，且只要一臂長度 不超過 0.625，輻射的最大值始終在=/2 方向上；若繼續(xù)增大 L ，輻射的最大方向 將偏離=/2 方向。 【實驗內(nèi)容】（一）測量電磁波發(fā)射頻率（二）制作半波振子天線

5、（三）驗證麥克斯韋電磁理論，電磁場的存在【實驗步驟】（一）測量電磁波發(fā)射頻率1、用 N 型電纜直接將“輸出口 2”連接至“功率頻率檢測口”。2、在液晶界面上同時顯示出發(fā)射功率及頻率。3、已知電磁波發(fā)射源的頻率 F,求得波長：= V光/F，比如，電磁波發(fā)射源頻率為 900MHz,則：= V光/F=3*108/900*106=0.33m.半波天線長 L=0.165 m則兩端子分別均為 0.165/2=8.25cm4，電磁波波長也可由液晶界面波長計算公式直接計算得出。（二）制作半波振子天線1、剪下一段銅絲，按計算得到尺寸剪下 2 段銅絲。2、將銅絲末端漆刮掉，保持良好導(dǎo)電。3、將天線安裝到轉(zhuǎn)盤上，這

6、時就完成了半波天線的制作。4、其他天線方法同上。（三）驗證麥克斯韋電磁理論，電磁場的存在1、將“輸出口 3”與極化天線通過 SMA 電纜相連，按下發(fā)射開關(guān)，電磁波經(jīng)傳輸電纜，經(jīng)天線發(fā)射后在空中傳輸2、燈泡被點亮，驗證了電磁場的存在。【實驗數(shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）燈泡被點亮，驗證了電磁場的存在?！緦嶒灲Y(jié)果分析】燈泡被點亮，說明發(fā)射的電磁波可被接收并轉(zhuǎn)換成電能，使燈泡發(fā)光?！緦嶒炈伎碱}】半波天線不對稱對實驗結(jié)果有影響嗎？【實驗心得】當(dāng)一個量與兩個或兩個以上物理量有關(guān)系時，必須運用控制變量法。所以我們在實驗中一定要控制好變量。4廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告三院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子

7、信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱電磁場中位移電流的測試與計算實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、 認(rèn)識時變電磁場，理解電磁感應(yīng)的原理和作用 5、 理解電磁波輻射原理 6、 了解位移電流的概念 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺1套電磁波傳輸電纜1套平板極化天線1副半波振子天線1副感應(yīng)燈泡1個【實驗原理】隨時間變化的電場要在空間產(chǎn)生磁場，同樣，隨時間變化的磁場也要在空間產(chǎn)生

8、電場。電場和磁場構(gòu)成了統(tǒng)一的電磁場的兩個不可分割的部分。能夠輻射電磁波的裝置稱為天線，用功率信號發(fā)生器作為發(fā)射源，通過發(fā)射天線產(chǎn)生電磁波。如果將另一副天線置于電磁波中，就能在天線體上感生高頻電流，我們可以稱之為接收天線，接收天線離發(fā)射天線越近，電磁波功率越強，感應(yīng)電動勢越大。如果用小功率的白熾燈泡接入天線饋電點，能量足夠時就可使白熾燈發(fā)光。接收天線和白熾燈構(gòu)成一個完整的電磁感應(yīng)裝置。 當(dāng)越靠近發(fā)射天線，燈泡被點的越亮。越遠(yuǎn)離天線，燈泡越暗?！緦嶒瀮?nèi)容】（一）裝置白熾燈泡（二）裝置檢波二極管【實驗步驟】（一）裝置白熾燈泡1、用 SMA 電纜連接 “輸出口 3”和極化天線（可先選擇 A 端口垂直極

9、化），將電磁波信號輸送到極化天線上發(fā)射出去。 2、按下機器供電開關(guān)，機器工作正常，按下功率“發(fā)射開關(guān)”，綠色發(fā)射指示燈亮，說明發(fā)射正常。 3、半波天線的長度計算方法（也可由液晶界面直接顯示）：已知電磁波發(fā)射源的頻 率 F,求得波長：= V光/F，比如，電磁波發(fā)射源頻率為 900MHz,則：= V光/F =3*108/900*106=0.33m.半波天線長 L=0.165m則兩端子分別均為 0.165/2=8.25cm下面開始制作天線。注意：（天線端口與支撐金屬片固定端的銅絲上的絕緣漆要刮） 4、用金屬絲（銅絲）制作典型的半波天線，安裝于感應(yīng)燈板兩端，豎直固定到測試支 架上，將滑塊移動置極化天線

10、端（最左端）歸零，此時液晶顯示讀數(shù) 0.00。調(diào)節(jié)測試支 架滑塊到離發(fā)射天線 40cm 左右，按下功率信號發(fā)生器上發(fā)射按鈕，白熾燈被點亮。 5、 開始移動測試支架滑塊（向靠近極化天線方向移動），直到小燈剛剛發(fā)光時，直接在顯示器上讀取滑塊與發(fā)射天線的距離并記錄。 6、改變天線振子的長度，重復(fù)上面過程，記錄數(shù)據(jù)，總結(jié)得出天線長度與燈泡亮暗的關(guān)系。 7、設(shè)計制作其它天線形式制作感應(yīng)器，重復(fù)上面過程，記錄數(shù)據(jù)。次數(shù)天線形式天線長度距離123.（二）裝置檢波二極管1、將感應(yīng)板換成檢波裝置，（燈泡變成了檢波二極管）。置于旋轉(zhuǎn)支架上。2、用金屬絲（銅絲）制作典型的半波天線，安裝于檢波板兩端，豎直固定到測試支

11、 架上，將滑塊移動置極化天線端（最左端）歸零，此時液晶顯示讀數(shù) 0.00。調(diào)節(jié)測試支 架滑塊到離發(fā)射天線 40cm 左右，通過 SMA 連接線將檢波電流送至“檢波電流輸入”端 口，同時將主機后開關(guān)切換至“DCTEST”。按下功率信號發(fā)生器上發(fā)射按鈕，指針開始偏轉(zhuǎn)。記錄數(shù)值。 3、慢慢向極化天線方向移動，記錄下距離數(shù)值及電流大小，記錄數(shù)值。次數(shù)天線形式天線長度距離電流大小123.【實驗數(shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）天線形式為半波天線天線長度為0.165m距離(cm)垂直45度水平最亮20.820.7無中亮25.424.8無不亮31.530.3無【實驗結(jié)果分析】對于同一根角度一致的半波天線

12、，距離越近，流過天線的電流越大；距離越遠(yuǎn)，流過天線的電流越小。對于同一根距離一定的半波天線，越接近垂直狀態(tài)，流過天線的電流越大；越接近水平狀態(tài)，流過天線的電流越小，甚至沒有?！緦嶒炈伎碱}】半波天線不在同一垂直線上有什么實驗現(xiàn)象？【實驗心得】準(zhǔn)備越充分，實驗越順利。古人云，磨刀不誤砍柴工。前期的知識儲備、文獻儲備、材料準(zhǔn)備、方法準(zhǔn)備可以避免手忙腳亂，充分的預(yù)實驗使你充滿信心。一步一個腳印，就不必“從頭再來”。最不能容忍的是在開始的幾步偷懶，造成后面總有一些無法排除的障礙。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告四院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱電磁波的偏振及極化

13、測試實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、 電磁波的偏振現(xiàn)象的產(chǎn)生 2、 完全偏振波與合成偏振波的定義 3、 研究線性極化波的產(chǎn)生及其特點； 4、 研究制作的電磁波感應(yīng)器的極化特性，進行極化特性實驗，與理論結(jié)果進行對比、討論； 5、通過實驗加深對電磁波極化特性的理解和認(rèn)識。 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺： 1套水平極化天線： 1副垂直極化天線： 1副電磁波傳輸電纜： 1根燈泡： 1只【

14、實驗原理】首先我們說的偏振應(yīng)該稱為完全偏振波，即波中只有一個方向的振動（線偏，電磁波里叫線極化），也有兩個方向合成的（圓偏振，橢圓偏振）。自然光里的電磁波可以理解為是在各個方向上線偏振光的均勻疊加。如果這種變化具有確定的規(guī)律，就稱電磁波為極化電磁波（簡稱極化波）。如果極化電磁波的電場強度始終在垂直于傳播方向的（橫）平面內(nèi)取向，其電場矢量的端點沿一閉合軌跡移動，則這一極化電磁波稱為平面極化波。電場的矢端軌跡稱為極化曲線，并按極化曲線的形狀對極化波命名。天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度方向。當(dāng)電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極

15、化波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。因此，在移動通信系統(tǒng)中，一般均采用垂直極化的傳播方式。電磁波的極化是電磁理論中的一個重要概念，它表征在空間給定點上電場強度矢量的 取向隨時間變化的特性，并用電場強度矢量 E 的端點在空間描繪出的軌跡來表示。由其軌跡方式可得電磁波的極化方式有三種：線極化、圓極化、橢圓極化。極化波都可看成由 兩個同頻率的直線極化波在空間合成 , 如圖所示，兩線極化波沿正 Z 方向傳播，一個的 極化

16、取向在 X 方向，另一個的極化取向在 Y 方向。若 X 在水平方向， Y 在垂直方向，這兩個波就分別為水平極化波和垂直極化波。若：水平極化波 Ex=Exm sin(wt-kz) 垂直極化波 Ey=Eym sin(wt-kz+ ) 其中 Exm 、 Eym 分別是水平極化波和垂直極化波的振幅，是 Ey 超前 Ex 的相角（水平極化波取為參考相面）。 取 Z=0 的平面分析，有 Ex=Exm sin(wt) Ey=Eym sin(wt+ ) 綜合得 aEx2-bExEy+cEy2=1 式中 a 、 b 、 c 為水平極化波和垂直極化波的振幅 Exm 、 Eym 和相角有關(guān)的常數(shù)。 此式是個一般化橢

17、圓方程，它表明由 Ex 、 Ey 合成的電場矢量終端畫出的軌跡是一個橢圓。所以： 當(dāng)兩個線極化波同相或反相時，其合成波是一個線極化波； 當(dāng)兩個線極化波相位差為 /2 時，其合成波是一個橢圓極化波； 當(dāng)兩個線極化波振幅相等，相位相差 /2 時，其合成波是一個圓極化波。實驗一所設(shè)計的半波振子接收（發(fā)射）的波為線極化波，而最常用的接收（發(fā)射）圓極化波或橢圓極化波的天線即為螺旋天線。實際上一般螺旋天線在軸線方向不一定產(chǎn)生圓 極化波，而是橢圓極化波。當(dāng)單位長度的螺圈數(shù) N 很大時，發(fā)射（接收）的波可看作是圓極化波。極化波的一個需要重視的地方是極化的旋轉(zhuǎn)方向問題。一般規(guī)定：面對電波傳播的方向（無論是發(fā)射或

18、接收），電場沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的波稱為右旋圓極化波。右旋螺旋天線只能發(fā)射或接收右旋圓極化波，左旋螺旋天線只能發(fā)射或逆時針方向旋轉(zhuǎn)的波稱為左旋圓極化波接收左旋圓極化波。判斷方法：沿著天線輻射方向，當(dāng)天線的繞向符合右手螺旋定則時，為右旋圓極化，反之為左旋圓極化?！緦嶒瀮?nèi)容】電磁波的偏振及極化測試【實驗步驟】實驗裝置如下圖所示： 1、 將一副發(fā)射極化天線架設(shè)在發(fā)射支架上，連接好發(fā)射電纜，開啟實驗平臺開關(guān)，將“輸出口 3”連接到極化天線上。按下發(fā)射開關(guān)，綠色指示燈亮，代表正常工作。 2、 將制作的線極化的電磁波感應(yīng)器安裝在測試支架上，分別設(shè)置成垂直、水平、斜 45 度三種位置，按下發(fā)射按鈕，并移動感應(yīng)器

19、滑塊，觀察燈泡達到同等亮度時與發(fā)射天線的距離，并記錄數(shù)據(jù)。 3、 更換不同的發(fā)射天線類型，重復(fù)以上步驟，記錄測試數(shù)據(jù)。 4、分析實驗數(shù)據(jù)，判斷各發(fā)射天線發(fā)出的電磁波的極化形式。5、也可接檢波裝置，觀測不同極化時的檢波電流大小。（有興趣的同學(xué)，可用這種方式記錄數(shù)據(jù)，從而畫出半波天線的方向圖）?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）【實驗結(jié)果分析】亮度一致、天線方向一致的不同天線，八木天線比半波天線獲得的電流大一些，燈泡更亮一些；對于同一種天線，天線垂直放置比45度放置獲得的電流大，燈泡更亮，而水平放置的天線沒有電流流過燈泡；一般對于同一種天線來說，距離發(fā)射點越近，燈泡越亮，但不可太近，容易

20、燒壞燈泡；距離發(fā)射點越遠(yuǎn)，燈泡越暗，直至沒有。【實驗思考題】是不是接收電磁波的物體（銅線）的直徑越大，電磁波轉(zhuǎn)換而成的電流就越大？【實驗心得】做實驗的過程,思考問題的方法,這與做其他的實驗是通用的,真正使我受益匪淺。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告五院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱 電磁波的邁克爾遜干涉實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹? 、學(xué)習(xí)了解電磁場電磁波的空間傳播特性； 2 、通過對電磁

21、場電磁波波長、波幅、波節(jié)、駐波的測量進一步認(rèn)識和了解電磁場電磁波 3、利用相干波原理測量波長 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺： 1套極化天線： 1副金屬反射板： 1塊有機玻璃板 （選配） 1塊電磁波傳輸電纜： 1根半波振子天線： 1副燈泡： 1只【實驗原理】變化的電場和磁場在空間的傳播稱為電磁波，幾列電磁波同時在同一介質(zhì)中傳播時， 幾列波可以保持各自的特點 ( 波長、波幅、頻率、傳播方向等 ) 同時通過介質(zhì)，在幾列波相遇或疊加的區(qū)域內(nèi)，任一點的振動為各個波單獨在該點產(chǎn)生的振動的合成。而當(dāng)兩個頻率相同、偏振相同、相位差恒定的波源所發(fā)出的波的疊加時

22、在空間總會有一些點振動始終加強，而另一些點振動始終減弱或完全抵消，因而形成干涉現(xiàn)象。干涉是電磁波的一個重要特性，利用干涉原理可對電磁波傳播特性進行很好的探索。而駐波是干涉的特例。在同一媒質(zhì)中兩列振幅相同的相干波，在同一直線上反向傳播時就疊加形成駐波。 由發(fā)射天線發(fā)射出的電磁波，在空間傳播過程中可以近似看成均勻平面波。此平面波垂直入射到金屬板，被金屬板反射回來，到達電磁波感應(yīng)器；直射波也可直接到達電磁波感應(yīng)器。這兩列波將形成駐波，兩列電磁波的波程差滿足一定關(guān)系時，在感應(yīng)器位置可以產(chǎn)生波腹或波節(jié)。設(shè)到達電磁感應(yīng)器的兩列平面波的振幅相同 , 只是因波程不同而有一定的相位差 , 電場可表示為： Ex=

23、Em cos(wt-kz) Ey=Em cos(wt-kz+ ) 其中 = Z 是因波程差而造成的相位差 , 則當(dāng)相位差 = Z1=2n (n=0,1,2) 時，合成波的振幅最大，Z1 的位置為合成波的波腹；相位差 = Z2=2n + (n=0,1,2) 時，合成波的振幅最小，Z2 的位置為合成波的波節(jié)。實際上到達電磁感應(yīng)器的兩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單列波的振幅值，合成波的波節(jié)值也不是恰好為零。 根據(jù)以上分析 , 若固定感應(yīng)器，只移動金屬板，即只改變第二列波的波程，讓駐波得 以形成，當(dāng)合成波振幅最大 ( 波腹 ) 時： Z1=2n / =n 當(dāng)合成波振幅最小 (

24、波節(jié) ) 時： Z2=(2n + )/ =(n+1/2) 此時合成波振幅最大到合成波振幅最小 ( 波腹到波節(jié) ) 的最短波程差為/2 ，若此時可 動金屬板移動的距離為L, 則 2L= /2 即 =4L 可見 , 測得了可動金屬板移動的距離L, 代入式中便確定電波波長。了解下面兩個概念：波節(jié)：駐波在空間內(nèi)特定量振幅為最小值處的點。波腹：駐波在空間內(nèi)特定量振幅為最大值處的點。下面通過實驗現(xiàn)象來分析駐波的產(chǎn)生，及電磁波波長的測試方法?！緦嶒瀮?nèi)容】電磁波的邁克爾遜干涉【實驗步驟】實驗裝置如圖所示：1、 用 SMA 連接電纜連接“輸出口 3”和極化天線口，將電磁波信號輸送到極化天線上。 將感應(yīng)天線滑至極

25、化天線最左端，實施清零操作（液晶顯示界面顯示0.00）。 2、將設(shè)計制作的電磁波感應(yīng)器半波天線感應(yīng)天線安裝在可旋轉(zhuǎn)支架上，先將其垂直放置， 再將支臂滑塊緩慢移到距離發(fā)射天線 25-30 cm 刻度處；3、按下發(fā)射旋鈕，此時已有電磁波發(fā)射出來，燈泡被點亮（亮暗程度不一樣）；4、移動反射板，看半波天線上燈是否有明暗變化，如果沒有或亮暗不明顯，將感應(yīng)天線往極化天線方向移動少許距離，如果還沒明暗變化，再檢查天線及其他方面；5、如系統(tǒng)正常工作，注意：將反射板移動至感應(yīng)器一端，實施清零操作，此時液晶顯示界面顯示 0.00.繼而從遠(yuǎn)而近移動可動反射板，使燈泡明暗變化以燈泡明暗度判斷波節(jié)( 波腹 ) 的出現(xiàn)。

26、再由近而遠(yuǎn)移動反射板，并讀取最初燈泡最亮?xí)r反射板位置的坐標(biāo) X1及燈泡最暗時反射板位置的坐標(biāo) X2 ；繼續(xù)測第二次燈泡最亮?xí)r反射板位置的坐標(biāo) X1 及燈泡最暗時反射板位置的坐標(biāo) X2 ；由最亮到最暗，最暗到最亮，如此反復(fù)，記下測得的最亮次數(shù) i ，將測量數(shù)記入下表：次數(shù)感應(yīng)位置（cm）波節(jié)1（cm）波節(jié)N（cm）N波長（cm）平均（cm）123.例如：按下發(fā)射開關(guān)，移動反射板，記錄下白熾燈最亮?xí)r的刻度值：X1,繼續(xù)向前移動白熾燈，記錄下白熾燈最暗時的刻度：X2,則 2(X1-X2)=1/2,計算出電磁波波長=4（X1-X2）, 同時可計算出電磁波 F=V 光/4(X1-X2).注意：多記錄幾組

27、數(shù)據(jù)，求平均之值后再計算波長。6、也可換上檢波裝置，這時可觀測指針是左右來回擺動，這時記錄下指針最大時的距離值，指針最小時的距離值。實驗步驟與上面相同，多記錄幾組數(shù)據(jù)求得平均值，從而計算波長大小。7，將金屬反射板換成玻璃板，觀測實驗現(xiàn)象?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）次數(shù)感應(yīng)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）第一段波長（cm）第二段波長（cm）平均（cm）12591.681.371.265.441.223.232.2227.588.686.474.666.28.833.621.23309187.677.170.613.62619.

28、8【實驗結(jié)果分析】感應(yīng)距離越遠(yuǎn)，波長越短；對于感應(yīng)位置不變，第一段波長比第二段波長長。【實驗思考題】把金屬反射板換成玻璃板，對實驗現(xiàn)象有無影響？【實驗心得】在實驗過程中我受易非淺：它讓我深刻體會到實驗前的理論知識準(zhǔn)備，也就是要事前了解將要做的實驗的有關(guān)資料，如：實驗要求，實驗內(nèi)容，實驗步驟，最重要的是要記錄什么數(shù)據(jù)和怎樣做數(shù)據(jù)處理，等等。雖然做實驗時，指導(dǎo)老師會講解一下實驗步驟和怎樣記錄數(shù)據(jù)，但是如果自己沒有一些基礎(chǔ)知識，那時是很難作得下去的。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告六院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱電磁波的頻率功率測試實驗時間實驗地點實驗成績

29、指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、了解電磁波的頻率分類2、電磁波頻率功率的測試方法3、功率頻率的單位轉(zhuǎn)換【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺 1套【實驗原理】電磁波是物體所固有的發(fā)射和反射在空間傳播交變的電磁場的物理量。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X-射線和伽馬射線等。電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。變化的電場會產(chǎn)生磁場（電流會產(chǎn)生磁場），變化的磁場則會

30、產(chǎn)生電場。而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波。1864 年，英國科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。 1887 年德國物理學(xué)家赫茲實驗證實了電磁波的存在。1898 年，馬可尼又進行了許多實驗，不僅證明光是一種電磁波，而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波，它們的本質(zhì)完全相同，只是波長和頻率有很大的差別。電磁波頻率的分類：1 甚低頻（VLF） 330 KHz 甚長波 10010km2 低頻（LF） 30300 KHz 長波 101km3 中頻（MF） 3003000KHz 中波 1000100m4 高頻（HF） 3

31、30 MHz 短波 10010m5 甚高頻（VHF） 30300 MHz 米波 101m6 特高頻（UHF） 3003000 MHz 分米波 微波 10010cm7 超高頻（SHF） 330 GHz 厘米波 101cm8 極高頻（EHF） 30300 GHz 毫米波 101mm9 至高頻 3003000 吉赫（GHz） 絲米波 10.1mm頻率單位的轉(zhuǎn)換關(guān)系：1GHz=103MHz=106KHz=109Hz功率比對表功率dBm電壓(有效值)電壓(峰值)1000000W=1MW907.07kV20kV100000W=100kW802.236kV6.325kV10000W=10kW700.707k

32、V2kV1000W=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.

33、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【實驗內(nèi)容】電磁波的頻率功率測試【實驗步驟】1、將“輸出口 2”通過 N 型電纜連接至“功率頻率檢測”。2、直讀出功率值 dbm,試轉(zhuǎn)換成 mw 值是多少。3、直讀出頻率，計算

34、出電磁波的波長?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）次數(shù)頻率f(MHz)功率值（dBM）功率值(mW)理論波長（m）實際波長（m）1771.533.1484980.38890.392907.460.94490.50.33050.3331376.61-1.75501.70.21790.22【數(shù)據(jù)結(jié)果分析】隨著頻率值增大，功率值（dBM）逐漸變小，而功率值（mW）變化不明顯。由=V光/F得，光速一定，頻率越高，波長越短，實際現(xiàn)象符合理論，并且理論波長與實際波長誤差小?！緦嶒炈伎碱}】單位為（dBM）的功率值和單位為（mW）的功率值有什么聯(lián)系？【實驗心得】做實驗時,一定要親力親為,務(wù)必要將每個

35、步驟,每個細(xì)節(jié)弄清楚,弄明白,實驗后,還要復(fù)習(xí),思考,這樣,你的印象才深刻,記得才牢固。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告七院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱天線方向圖的測試（功率測試法）實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得。【實驗?zāi)康摹?、了解八木天線的基本原理2、了解天線方向圖的基本原理。3、用功率測量法測試天線方向圖以了解天線的輻射特性。 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智

36、能實訓(xùn)平臺 2套八木天線： 2副電磁波傳輸電纜： 2根【實驗原理】八木天線的概念：由一個有源半波振子，一個或若干個無源反射器和一個或若干個無源引向器組成的線形端射天線。八木天線有很好的方向性，較偶極天線有高的增益。用它來測向、遠(yuǎn)距離通信效果特別好。方向圖是表征表示場強對方位角變化的極性圖形，在本實驗中，接收端用功率計來測量接收天線的輻射特性。連接示意圖：【實驗內(nèi)容】天線方向圖的測試（功率測試法）【實驗步驟】首先將八木天線分別固定到支架上，平放至標(biāo)尺上，距離保持在 1 米以上。（一）發(fā)射端1、 將八木天線固定在發(fā)射支架上。2、 將“輸出口 2”連接至發(fā)射的八木天線。3、 電磁波經(jīng)定向八木天線向空

37、間發(fā)射。（二）接收端1、接收端天線連接至“功率頻率檢測”，測量接收功率。2、調(diào)節(jié)發(fā)射與接收天線距離，使其滿足遠(yuǎn)場條件。3、將兩根天線正對保持 0 度。4、記錄下天線的接收功率值。5、轉(zhuǎn)動接收天線，變換接收天線角度，記錄下天線接收功率值。6、旋轉(zhuǎn) 360 度后，記錄下轉(zhuǎn)動角度值及相應(yīng)角度下接收天線功率值。 7、填寫下表。8、打點法在下圖中標(biāo)出每個點的位置：【實驗數(shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）天線裝動角度（）接收天線功率值（dBM）天線裝動角度（）接收天線功率值(dBM)0-33.17-20-35.8120-27.49-40-33.7840-30.60-60-35.7460-36.01-8

38、0-36.6880-37.02-100-32.90100-37.02-120-32.77120-37.02-140-34.59140-34.92-160-34.18160-30.47-180-31.55【實驗結(jié)果分析】在0和180附近的天線接收功率較大，在90和270附近的天線接收功率較小。這與兩根天線方向的夾角有關(guān)，夾角越小，天線接收功率越大，夾角越大，天線接收功率越小?！緦嶒炈伎碱}】如果兩根天線不在同一個水平方向上，實驗結(jié)果又如何？【實驗心得】實驗所測數(shù)據(jù)不夠全面，只測了各個面主瓣。但從各圖像上仍可以看出，角錐喇叭的主瓣寬度要略大于圓錐喇叭。而E面喇叭的E面主瓣寬度和H面喇叭的H面主瓣明顯

39、要寬，既有很強方向性。但此實驗數(shù)據(jù)中的H面喇叭的H面方向圖數(shù)據(jù)明顯有偏差，原因可能是其他組實驗時的電磁波的影響即天線噪聲。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告八院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱 電磁波的 PIN 調(diào)制特性實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、 了解 PIN 調(diào)制器的原理。 2、了解調(diào)制后的輸出波形。 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量 HD-CB-V 電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺

40、1套PIN 調(diào)制器 1只 連接線 若干【實驗原理】PIN 調(diào)制的原理PIN 二極管是微波控制器件，在處于正偏和反偏時，可使電路呈現(xiàn)近似短路和開路的狀態(tài)，廣泛應(yīng)用在 PIN 開關(guān)，PIN 調(diào)制器，PIN 移向器。PIN 管良好的開關(guān)特性及正偏控制下電導(dǎo)的可調(diào)制性，在脈沖調(diào)制方面得到了廣泛的應(yīng)用。用 PIN 管做成的調(diào)制器，具有頻帶寬、駐波小、插損低、響應(yīng)快、動態(tài)范圍大的優(yōu)點。【實驗內(nèi)容】電磁波的 PIN 調(diào)制特性【實驗步驟】1、 將 RF 信號從“輸出口 2”通過 SMA 電纜輸出。 2、 準(zhǔn)備好調(diào)制器，將方波送至“方波入”，RF 信號送至“RF 輸入”。 3、 可接示波器觀察調(diào)制輸出波形。4、

41、 連接示意圖：5、輸出波形可接天線發(fā)射出去（作為天線方向圖發(fā)端的已調(diào)發(fā)射信號）【實驗數(shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）方波現(xiàn)象如圖所示：包絡(luò)線現(xiàn)象如圖所示：【實驗結(jié)果分析】輸入的電磁波是方波，其經(jīng)過調(diào)制后，包絡(luò)線先迅速下降，然后趨于平緩；【實驗思考題】有什么因素可能導(dǎo)致輸出的包絡(luò)線沒有衰減？【實驗心得】在做實驗前,一定要將課本上的知識吃透,因為這是做實驗的基礎(chǔ),否則,在老師講解時就會聽不懂,這將使你在做實驗時的難度加大,浪費做實驗的寶貴時間。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告九院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱天線方向圖的測試實驗實驗時間實驗地點實驗成

42、績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、了解天線方向圖的基本原理。2、用電磁場電磁波測量了解天線的特性。【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量 HD-CB-V 1套 HD-CB-V 1副 PIN 調(diào)制器 1只連接線 若干【實驗原理】1、熟悉天線的理論知識。天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無界媒介中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達、導(dǎo)航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，

43、凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。2、天線的方向圖反映出了天線的輻射特性，一般情況下，天線的方向圖表示天線輻射電磁波的功率或場強在空間各個方向的分布圖形，對不同用途的天線有不同的方向圖。本實驗重點討論八木天線的測試方法。八木天線由一個有源振子、一個無源反射器和若干個無源引向器平行排列而成的端射式天線，它有很好的方向性，較偶極天線有高的增益?！緦嶒瀮?nèi)容】天線方向圖的測試實驗【實驗步驟】1、準(zhǔn)備好一對八木天線或拋物面天線，PIN 調(diào)制器，測試接頭，連接線。2、“輸出口 2”端為輸出載波信號，“1KHz 方波“為調(diào)制信號，將兩路信號接入 PIN調(diào)制器輸入端，（如條件允許,可在 RF

44、信號輸入端加隔離器）。3、隔離器參數(shù)為：正向插損：小于 0.5dB隔離度： 大于 20dB頻段： 750MHz-1GHz輸入輸出端駐波比：小于 1.14、輸出端連接至發(fā)射天線 1。5、另一端連接接收天線 2，接收下來的信號為調(diào)制信號（待檢波）6、連接檢波器，檢波下來的信號連接至測試系統(tǒng)“信號輸入端”。7、此時表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)置兩個天線相對，方向為 0 度，調(diào)節(jié)“放大 DB 數(shù)”和“增益”旋鈕，使其刻度滿偏，記錄下實驗數(shù)值。8、轉(zhuǎn)動刻度為 10 度， -10 度， 20 度， -20 度。依次記錄數(shù)值，以此類推，直至 180.-170度。取點法，繪制出測試天線的方向圖，參照指導(dǎo)書提供的表格和圓圖

45、實例?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）天線轉(zhuǎn)動角度（）接收天線檢波電壓值（mV）天線轉(zhuǎn)動角度（）接收天線檢波電壓值（mV）0222022-20224022-4019.86016.6-605.8805.2-8061007.6-1003.81205.8-1205.21405.2-14061604.4-1606.41805.4【實驗結(jié)果分析】在0附近天線接收檢波電壓值較大，離0越遠(yuǎn)，天線接收檢波電壓值迅速減小，到最后在檢波電壓較小值緩慢變化。【實驗思考題】把接收天線放在三面封閉，只余0朝向的一面打開的檔板中，實驗現(xiàn)象又會怎樣？【實驗心得】千萬不能把時間全部消耗在實驗臺上。看文獻、看書、看

46、別人的操作、聽別人的經(jīng)驗、研究別人的思路，邊做邊思考。要學(xué)會比較，不要盲從。否則，會被一些小小的問題困擾許久。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱 同軸測量線的駐波測試實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、 在學(xué)生已經(jīng)掌握微波傳輸理論的基礎(chǔ)上動手測試。 2、主要了解負(fù)載阻抗與傳輸線特性阻抗不匹配時可產(chǎn)生的駐波變化。 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V電

47、磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺1套隔離器 1只主槽線 1套檢波器 1只微安表 1只同軸電纜 1套短路塊1只【實驗原理】1、微波源：頻率 820MHz70 MHz輸出功率：2.5W3W2、隔離器：損耗0.5dB隔離度18dB3、同軸負(fù)載：阻抗 50 歐姆功率：5W駐波1.06匹配狀態(tài)下的駐波測量：該同軸駐波測量線采用非諧振式檢波裝置，檢測電流不大,以 14UA 為佳。通過檢波頭在槽線上移動，找出最大電流，IMAX及最小電流 IMIN，即可計算出駐波： P=EMAX/EMIN=Imax/Imin 例如：最大電流為 10UA，最小電流為 6UA，代入公式后， 駐波系數(shù)：P=Imax/Imin=1.28【

48、實驗內(nèi)容】1、了解同軸傳輸線的結(jié)構(gòu)，駐波的產(chǎn)生原理。 【實驗步驟】1、將“功率放大”連接到同軸測量線輸入端。2、測量線末端連接上匹配負(fù)載。3、耦合滑塊端連接上檢波器和微安表。4、按下發(fā)射開關(guān)，用微安表讀出檢波電流大小。5、記錄下電流最大值和最小值。6、按上述公式計算駐波比大小。開路狀態(tài)下的駐波測量：將匹配負(fù)載取下，重述上面實驗步驟。短路狀態(tài)下的駐波測量：將短路器連接到終端，重述上面實驗步驟。（注意，這個實驗時輸入前端隔離器必須要加?。緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、表格、計算等）匹配狀態(tài)I數(shù)值P無阻抗Imax100uAImin0uA不完全匹配Imax100uAImin0uA完全匹配Imax78u

49、A1.97Imin20uA在完全匹配狀態(tài)下：1Imax78uA1.975平均值Imin20uA1.6572Imax50uA1.5811Imin20uA3Imax40uA1.414Imin20uA圖1.1 在完全匹配狀態(tài)下，P的計算值及平均值【實驗結(jié)果分析】完全匹配狀態(tài)下的駐波系數(shù)為1.42.0，與理論值有誤差，理論值約為1.即駐波系數(shù)接近1最好?！緦嶒炈伎碱}】有物體圍在負(fù)載端，會不會影響駐波系數(shù)的測量？【實驗心得】經(jīng)過這次的駐波測試實驗,我個人得到了不少的收獲,一方面加深了我對課本理論的認(rèn)識,另一方面也提高了實驗操作能力，這是我總結(jié)的體會和經(jīng)驗。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實驗報告院系名稱班級姓名專業(yè)

50、名稱電子信息學(xué)號實驗課程名稱電磁場與電磁波實驗實驗項目名稱 反射系數(shù)及駐波相位的測試實驗時間實驗地點實驗成績指導(dǎo)教師簽名實驗報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗原理，實驗內(nèi)容、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計算等）、實驗結(jié)果分析、實驗思考題、實驗心得?！緦嶒?zāi)康摹?、 掌握微波傳輸理論及駐波的產(chǎn)生情況。 2、掌握反射系數(shù)及駐波相位的計算方法。 【實驗儀器】實驗儀器名稱實驗儀器數(shù)量HD-CB-V電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺1套微安表1只檢波器1只同軸電纜1套測量線1套隔離器1只短路塊： 1只【實驗原理】微波信號源經(jīng)同軸傳輸線直接輸送至負(fù)載上。（一）如果負(fù)載阻抗俞傳輸線特性阻抗不匹配

51、，終端負(fù)載會產(chǎn)生反射波，當(dāng)入射波與反射波并存時，傳輸線中即有駐波存在。EMAX和 EMIN之間即為半個波長。 終端負(fù)載的反射波 E-和入射波 E+之比稱為終端反射系數(shù)，T=E-/E+ 在槽線中測出 P=EMAX/EMIN=1+T/1-T利用駐波測量槽線可以測出沿線駐波分布情況。求出駐波比 T，計算出終端反射系數(shù)。（二）駐波相位 Lmin 的測量；【實驗內(nèi)容】反射系數(shù)及駐波相位的測試【實驗步驟】將測駐波的測試負(fù)載斷開，改接短路器。2、將隔離器接入同軸測量線輸入端。3、在負(fù)載端方向移動探針，尋找電流最小點，記下刻度尺寸，記為 L1。然后將短路器改接測試負(fù)載，慢慢將探針向微波源方向移動至電流最小點，記下刻度尺寸，記為 L2，可得出：Lmin=L2-L1，由此計算出駐波相位 L?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)