电磁场与电磁波教学实验指导书
电磁场与电磁波实验指导书(参考)
电磁场与电磁波实验指导书目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性。
二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用。
2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。
3、理解电磁波辐射原理。
三、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。
图1 电磁感应装置如果将另一付天线置于电磁波中，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，如图1所示。
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，如图2所示。
图2 接收天线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/4λ，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 λ=4）的远区场强有以下关系式：()cos(cos )sin I I E f r rθπθθ==60602 式中，()f θ为方向性函数，对称振子归一化方向性函数为：()()maxcos(cos )sin f F f θθπθθ==2 其中max f 是()f θ的最大值。
南理工电磁场与电磁波实验大纲及指导说明书要点
“电磁场与电磁波”课内实验大纲及实验指导书实验一电磁波参量的测定实验二电磁波的极化唐万春，车文荃编制陈如山审定南京理工大学通信工程系2006年12月实验一电磁波参量的测定实验1.实验目的a)观察电磁波的传播特性。
b)通过测定自由空间中电磁波的波长 ，来确定电磁波传播的相位常数k和传播速度v。
c)了解用相干波的原理测量波长的方法。
2.实验内容a)了解并熟悉电磁波综合测试仪的工作特点、线路结构、使用方法。
b)测量信号源的工作波长（或频率）。
3.实验原理与说明a)所使用的实验仪器分度转台晶体检波器可变衰减器喇叭天线反射板固态信号源微安表实验仪器布置图如下：波器用线图1 实验仪器布置图固态信号源所产生的信号经可变衰减器至矩形喇叭天线，在接收端用矩形喇叭天线接收信号，接收到的信号经晶体检波器后通过微安表指示。
b) 原理本实验利用相干波原理，通过测得的电磁波的波长λ， 再由关系式2,k v f kπωλλ===(1)得到电磁波的主要参量k ，v 等。
实验示意图如图2所示。
图中0r P 、1r P 、2r P 和3r P 分别表示辐射喇叭、固定反射板、可动反射板和接收喇叭，图中介质板是一23030()mm ⨯的玻璃板，它对电磁波进行反射、折射后，可实现相干波测试。
-L 0L 1L 2-L 3O图2 实验示意图当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波E -和折射波E '。
设入射波为垂直极化波，用R 表示介质板的反射系数，用T 分别表示由空气进入介质板再进入空气后的折射系数, R 与T 为复数。
另外固定的和可动的金属反射板的反射系数均为-1。
假设发射的平面波为：0jkl E E e +-=(2)分析时l 为在喇叭天线Pr0发射的波的传播方向上与相位参考零点所在的面之间的距离(有正、负值之分)，相位参考零点不妨选介质板的中心点。
忽略介质板与金属板之间的多次作用效应，则在反射板1与反射板2处的入射场E +与反射场E -可表示为：()[]1101011exp exp (2)l L l L E RE jkl E RE jk l L +=-==-=-- (3) ()[]2202022exp exp (2)l L l L E TE jkl E TE jk l L +=-==-=-- (4)它们在接收喇叭Pr3处的场为：[][]33011022exp (2)exp (2)l L l L E TRE jk l L E RTE jk l L -=--=-=--=-- (5)由于它们同频同极化，它们相干合成的场可写为[][]()()()()001231320312exp (2)exp (2)exp exp 2exp 21exp 2E E E TRE jk L L RTE jk L L TRE jkL jkL jkL A j k l --=+=------=---+-⎡⎤⎣⎦=+-∆⎡⎤⎣⎦(6)其中()()03121exp exp 2A TRE jkL jk L l L L =---∆=- (7)上述过程可以用图3来示意。
电磁场实验指导书
电磁场与电磁波实验指导书山东建筑大学信息与电气工程学院前言一、实验目的《电磁场与电磁波》是一门理论性较强、概念抽象的重要的专业基础课程，也是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础，通过本实验课程使学生们加深对“电磁场与电磁波”课程中基本理论和基本方法的理解，提高实验技能和基本操作技能。
培养学生严谨的科学作风和科学方法、增强学生的创造能力。
二、实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的、要求；明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提出的其它事项。
三、实验注意事项1．实验开始前，应先检查本组的仪器设备是否齐全完备，了解设备使用方法及仪器的连接要求。
2．实验时每组同学应分工协作，轮流记录、操作等，使每个同学受到全面训练。
3．操作前应将仪器设备合理布置，然后按要求连接。
4．完成实验系统连接后，必须进行复查，逐项检查各设备、器件的位置、角度等是否正确。
确定无误后，方可通电进行实验。
5．实验中严格遵循操作规程，绝对不允许带电操作。
如发现异常声、味或其它事故情况，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。
6．测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。
使用仪器仪表要符合操作规程，注意仪表的正确读数。
7．未经许可，不得动用其它组的仪器设备或工具等物。
8．实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可拆除实验系统。
最后，应清理实验桌面，清点仪器设备。
9．爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。
10．自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。
四、实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。
实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1．实验目的；2．实验仪器设备（名称、型号）；3．实验原理；4．实验主要步骤及相应的连接图；5．实验记录（测试数据、波形、现象）；6．实验数据整理（按每项实验的"实验报告要求"进行计算、分析等）；7．回答每项实验的有关问答题。
电磁场与电磁波实验指导书.
静电场边值问题实验对于复杂边界的静电场边值问题，用解析法求解很困难，甚至是不可能的。
在实际求解过程中，直接求出静电场的分布或电位又很困难，其精度也难以保证。
本实验根据静电场与恒定电流场的相似性用碳素导电纸中形成的恒定电流场来模拟无源区域的二维静电场，从而测出边界比较复杂的无源区域静电场分布。
一、 实验目的：1、学习用模拟法测量静电场的方法。
2、了解影响实验精度的因素。
二、 实验原理：在静电场的无源区域中，电场强度E '电位移矢量D '及电位Ф、满足下列方程：▽×E 、= 0 ▽×D'= 0D '=εE 、 E 、= - ▽φ、（1）式中ε为静电场的介电常数。
在恒定电流场中，电场强度E 、电流密度J 及电位Ф满足下列方程：▽×E= 0 ▽·J = 0J = δE E=－▽Φ （2）式中δ为恒定电流场中导电媒质的电导率。
因为方程组（1）与方程组（2）在形式上完全相似，所以φ、（静电场中的电位分布函数）与Φ（恒定电流场中的电位分布函数）应满足同样形式的微分方程。
由方程组（1）和方程组（2）很容易求得：▽·（ε▽φ、）= 0 （3）▽·（δ▽Φ）= 0 （4）式中ε与δ处于相应的位置，它们为对偶量。
若ε与δ在所讨论区域为均匀分布（即其值与坐标无关），则方程（3）、（4）均可简化为拉普拉斯方程： 2∇φ'= 0 02=Φ∇电位场解的唯一定理可知：满足相同微分方程的两个电位场，它们具有相同的边界电位值，因此，在保证边界电位值不变的情况下，我们可以用恒定电流场的模型来模拟无源区域的静电场，当静电场中媒质为均匀媒质时，其导电媒质也应为均匀媒质，这样测得的恒定电流场的电位分布就是被模拟的静电场的电位分布，不需要任何改动。
三、实验内容及实验装置：1、被测模型有两个：一个用来模拟无边缘效应的平行板电容器中的电位分布；另一个用来模拟有金属盖的无限长接地槽形导体内电位分布，被模拟的平行板电容器，加盖槽形导体及它们对应的模型如图1所示。
电磁场与电磁波(第4版)教学指导书 第5章 平面电磁波
第5章 平面电磁波5.1基本内容概述本章讨论均匀平面波在无界空间传播的特性，主要内容为：均匀平面波在无界的理想介质中的传播特性和导电媒质中的传播特性，电磁波的极化，均匀平面波在各向异性媒质中的传播、相速与群速。
5.1.1理想介质中的均匀平面波1．均匀平面波函数在正弦稳态的情况下，线性、各向同性的均匀媒质中的无源区域的波动方程为220k ∇+=E E对于沿z 轴方向传播的均匀平面波，E 仅是z 坐标的函数。
若取电场E 的方向为x 轴，即x x E =E e ，则波动方程简化为222d 0d x x E k E z+= 沿＋z 轴方向传播的正向行波为()j jkz x m z E e e φ-=E e （5.1）与之相伴的磁场强度复矢量为()()z kz z ωμ=⨯H e E 1j jkz ym E e e φη-=e （5.2）电场强度和磁场强度的瞬时值形式分别为(,)Re[()]cos()j t x m z t z e E t kz ωωφ==-+E E e （5.3）(,)Re[()]cos()j t m y Ez t z e t kz ωωφη==-+H H e （5.4）2．均匀平面波的传播参数 （1）周期2T πω=(s)，表示时间相位相差2π的时间间隔。
（2）相位常数k =（rad/m ），表示波传播单位距离的相位变化。
（3）波长kπλ2=（m ），表示空间相位相差2π的两等相位面之间的距离。
（4）相速p v kω==m/s ），表示等相位面的移动速度。
（5）波阻抗（本征阻抗）x y E H η==Ω），描述均匀平面波的电场和磁场之间的大小及相位关系。
在真空中，37712000≈===πεμηη（Ω） 3．能量密度与能流密度在理想介质中，均匀平面波的电场能量密度等于磁场能量密度，即221122εμ=E H电磁能量密度可表示为22221122e m w w w εμεμ=+=+==E H E H （5.5）瞬时坡印廷矢量为21zη=⨯=S E H e E （5.6）平均坡印廷矢量为211Re 22av z η*⎡⎤=⨯=⎣⎦S E H e E （5.7） 4．沿任意方向传播的平面波对于任意方向n e 传播的均匀平面波，定义波矢量为n x x y y z z k k k k ==++k e e e e （5.8）则00()n jk j --==e r k r E r E e E e （5.9）()()1n η=⨯H r e E r （5.10）00n =e E （5.11）5.1.2电磁波的极化1．极化的概念波的极化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, 并用电场强度矢量的端点在空间描绘出的轨迹来描述。
电磁场与电磁波实验指导书(新)
电磁场与电磁波实验指导书山东理工大学电气与电子工程学院电磁场与电磁波实验室电磁场与电磁波实验守则１、学生必须按时到指定实验室做实验，不迟到、不早退，不喧哗，不乱扔杂物；爱护公物，严禁在实验桌面上乱刻、乱画。
保持实验室良好的实验环境。
２、实验前学生必须对所做的实验进行充分预习，并写出预习报告。
实验前应认真了解所用仪器、设备、仪表的使用方法与注意事项。
在启动设备之前，需经指导教师检查认可。
３、实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的结果。
实验中严禁违章操作，遇到仪器设备故障要及时报告，不得自行拆卸。
不得做与实验无关的事情，不得动与实验无关的设备，不得进入与实验无关的场所。
４、实验中，如发现仪器设备损坏或丢失，应及时报告，查明原因。
凡属违反操作规程导致设备损坏或自行丢失仪表工具的，要追究责任，照章赔偿。
5、若发生事故，不要惊慌，必须立即切断电源，要保持现场并报告老师，以便查明情况，酌情处理。
6、实验完毕后，要按要求整理好试验设备、器材和工具等，关断电源。
经指导教师检查数据并签字后，方可离开实验室。
７、学生需做开放性实验时，应事先与有关实验室（中心）联系，报告自己的实验目的、内容。
实验结束后应整理好实验现场。
８、学生必须认真做好实验报告，在规定时间内交给指导教师批阅。
目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性。
二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用。
2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。
3、理解电磁波辐射原理。
三、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。
电磁场与电磁波试验指导书
《电磁场与电磁波》实验指导书中国农业大学信息与电气工程学院2010年 12月“电磁场与电磁波”是工科电子类专业一门重要的专业基础课。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，使抽象的概念和理论形象化、具体化，增强学生学习本门课程的兴趣，对学生加深理解和深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题、设计实验方案的能力等方面，具有极大的好处。
做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
在做每个实验前，请务必阅读实验指导书和教材，弄懂实验原理，认真完成实验预习报告；做完实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程和结果、心得和体会等。
目录实验一静电场仿真实验二恒定电场的仿真实验三恒定磁场的仿真实验四电磁波反射与折射实验一 静电场仿真1．实验目的建立静电场中电场及电位空间分布的直观概念。
2．实验仪器计算机一台3．基本原理当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时，电场也就不随时间变化，这种电场称为静电场。
点电荷q 在无限大真空中产生的电场强度E 的数学表达式为204qE r r πε= （r 是单位向量） （1-1）真空中点电荷产生的电位为04qr ϕπε= （1-2）其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的，电场强度为1221014ni n i i i q E E E E r r πε==+++=∑ （i r 是单位向量）（1-3） 电位为 121014ni n i i q r ϕϕϕϕπε==+++=∑ （1-4） 本章模拟的就是基本的电位图形。
4．实验内容及步骤（1） 点电荷静电场仿真题目：真空中有一个点电荷-q ，求其电场分布图。
分析：真空中负点电荷的电位是：04q r ϕπε=-场强是： 204qE r r πε=-假设其在坐标原点，则半径为r ，用x ，y 的坐标求出r进而求出x ，y 与电位ϕ之间的关系，则可以做出图形。
电磁场与波实验指导书(上海交大)
电磁场与波实验指导书上海交通大学目录实验一“场与波”动态演示软件的正确使用 3 实验二电磁波传输特性参数测量 6 （一）电磁波的反射定律的验证 6 （二）微波信号源频率的测量12 （三）介质的相对介电常数的测量17 实验三电磁波辐射特性的测量20 （一）半波对称振子归一化E面方向图测量20 （二）引向天线的方向图的测量及参数计算25 （三）天线增益的测量29 （四）天线输入阻抗的测量34 附录一实验报告书写格式的一般要求37 附录二实验主要器材图片介绍38 附录三“场与波”动态演示软件光盘46实验一：“场与波”动态演示软件的正确使用（一）实验目的：通过本次实验，基本学会“场与波”动态演示软件的正确使用，并要求学生在课程学习中经常对照使用软件，加深对电磁场理论物理概念的正确理解。
（二）实验仪器与预习要求：1.实验仪器：a)实验室计算机；b)“场与波”动态演示软件；c)投影仪。
2.预习要求：掌握电磁场理论的各种基本概念。
（三）实验内容及原理：1.均匀平面波：a 均匀平面波在无耗煤质中传播b均匀平面波在有耗煤质中传播c均匀平面波垂直入射理想导体表面d 均匀平面波垂直入射理想电介质表面平面波是指电磁波的等相位面是平面的电磁波。
严格地说，平面波是不存在的，因为只有无限大的波源才能激励起这样的电磁波。
但是如果当球面波的场点离波源足够远的话，那么空间球面波的很小一部分就十分接近平面波。
2.极化极化是指电磁波的场矢量随时间变化的轨迹，常用的极化有线极化、圆极化及椭圆极化。
3.场结构的简易画法。
场结构是指电磁波的场矢量的结构形式。
4.偶极子电偶极子：相距一小段距离 d 的一对等值异号电荷，这样构成的结构称为电偶极子。
磁偶极子：磁偶极子是指半径很小的圆形载流回路。
5.史密斯圆图（阻抗圆图，导纳圆图）史密斯圆图是在极坐标中用图解方法求解传输线方程的一种工具。
圆图有阻抗圆图和导纳圆图两种。
利用圆图来计算传输线问题，不但物理概念清晰，计算方便，而且能满足工程的要求（四）实验步骤：实验室机房上机，观看“场与波”动态演示软件，由教师讲解动态演示软件的物理特性以加深对电磁场、电磁波物理概念的理解。
电磁场与电磁波实验指导书2010
实验一、电磁波参量的测量1． 实验目的：（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E 、 H 和 S 互相垂直。
（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β 和波速υ。
（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。
2.实验仪器：（1） DH1211型3cm 固态源1台（2） DH926A 型电磁 波综合测试仪1套 （3） XF-01选频放大器1台 （4） PX-16型频率计 3.实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。
通过测定驻波场节点的分布，求得波长λ的值，由2πβλ=、f υλ=得到电磁波的主要参数：β、υ设0r P 入射波为:0j i i E E eβγ-=当入射波以入射角θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。
设入射波为垂直极化波，用R ⊥表示介质板的反射系数，用0T ⊥和T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。
可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，则3r P 处的相干波分别为：110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ∆=-因为1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。
当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时，必有1r E 和2r E 反相。
故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。
在3r P 处的相干波合成 121210()i i r r r i E E E R T T E e e φφε--⊥⊥=+=-+或写成 12()122102cos()2j r i E R T T E eφφεφφ+-⊥⊥-=- 式中12L φφφβ=-=为测准入值，一般采用 3r P 零指示办法 ，即cos()02φ= 或(21)22n φπ=+ n=0.1.2….. n 表示相干波合成驻波场的波节点（0r E =）处。
(最新)电磁场与电磁波实验指导书
《电磁场与电磁波》实验指导说明书西华师范大学计算机学院目录第一部分产品说明 (3)一、系统简介 (2)二、系统特点 (2)三、系统组成 (2)四、性能指标 (3)五、系统主要部件参数 (3)第二部分实验内容 (6)实验一电磁波的频率和功率测试 (6)实验二电磁波感应器的设计与制作 (9)实验三位移电流的测试及计算 (12)实验四天线方向图的测试--功率测试法 (15)实验五电磁波波节、波幅及波长的测试 (20)实验六电磁波的极化实验 (24)实验七电磁波的PIN调制特性 (27)实验八天线方向图的测试—电压测试法 (30)实验九同轴测量线的驻波测试 (34)实验十反射系数及驻波相位的测试 (37)第三部分射频连接器示意图 (40)第一部分产品说明一、系统简介电磁场电磁波及天线技术是通信工程、电子工程、电磁场与电磁波、微波技术、天线技术类专业必不可少的一门实验课程，本系统包含功率测试、频率测试、方波信号产生，电磁波产生器、功率放大器、选频放大器等，具有电磁波极化特性测试，天线方向图测试、静电场中位移电流测试等多种功能，加深学生对电磁波产生(调制)、发射、传输和接收(检波)过程及终端设备相关特性的认识，培养学生对电磁场电磁波及天线的理解、应用创新能力。
二、系统特点1、实验系统面向《电磁场与电磁波》的课程建设，紧密配合教学大纲，通过直观生动的实验现象及操作，完成对电磁场与电磁波相关特性的测试。
2、系统内置1kHz方波可调信号源、选频放大器，在完成对电磁波PIN调制功能的同时，可用于对天线方向图的测试，而无需选配其他实验装置。
3、本装置电磁波发射可选大功率或小功率2路输出，方便做不同实验时的自由切换，输出端口均为标准的N型接头。
4、采用数字显示方式，在提高准确性的基础上，更能方便感应器在任何位置归零，直接读取数值。
5、实验系统自带频率计及功率计，用于对发射电磁波频率、功率的测试及校准。
6、完成电磁波的极化特性测试、场电流的测试及终端天线增益的测试。
工程电磁场与电磁波实验指导书
《工程电磁场与电磁波》实验指导书微波分光仪简介一、微波分光仪概述DH926B型微波分光仪是用来进行有关电磁波的反射、衍射（绕射）、干涉和极化等方面的实验演示及测试的系统。
它由分度转台、3cm微波固态信号源、反射板、介质板、喇叭、微安表组成。
二、微波分光仪工作原理微波虽然有和光波不同的地方，但就电磁波的本质来说，它们具有波动的某些共同特点，如反射、折射、绕射、干涉、偏振以及能量传递等。
我们正是充分利用微波的准光特性，模仿光学实验的基本方法，开展了下列几个极有意义的实验，以培养学生的基本技能和加深对电磁波的认识。
三、微波分光仪系统主要组成DH926B微波分光仪系统主要由DH926B微波分光仪及DH1121B型三厘米固态信号源组成。
1．DH926B型微波分光仪的主要配件序号 名称 数量1分度转台 12喇叭天线 23可变衰减器 14晶体检波器 15视频电缆 16金属反射板 27单缝板 18双缝板 19半透射板 110模拟晶体（模拟晶体及支架） 111读数机构 112支座 113支柱 414模片 115技术说明书 13．DH1121B型三厘米微波固态信号源的主要配件序号 名称 数量1主机电源 12振荡器/隔离器单元 13技术说明书 14保险丝管（0.5A，1A） 各15电源线 16技术说明书 1其中，DH1121B型的三厘米固态振荡器发出的信号具有单一的波长（出厂时信号调在32mmλ=上），这种微波信号就相当于光学实验中要求的单色光束。
三厘米固态振荡器上的调节千分尺是用来调节振荡器的频率的。
DH926B型微波分光仪的喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为：H面是20°，E面是16°。
当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏振方向是垂直于水平面的；可变衰减器用来调节微波信号幅度的大小，衰减器的度盘指示越大，对微波信号的衰减也越大；晶体检波器可将微波信号变成直流信号或低频信号（当微波信号幅度用低频信号调制时）。
鲁大电磁场与电磁波实验指导书(新)
电磁场与电磁波实验指导书鲁东大学信息与电气工程学院电磁场与电磁波实验室电磁场与电磁波实验守则１、学生必须按时到指定实验室做实验，不迟到、不早退，不喧哗，不乱扔杂物；爱护公物，严禁在实验桌面上乱刻、乱画。
保持实验室良好的实验环境。
２、实验前学生必须对所做的实验进行充分预习，并写出预习报告。
实验前应认真了解所用仪器、设备、仪表的使用方法与注意事项。
在启动设备之前，需经指导教师检查认可。
３、实验时，要严肃认真，正确操作，仔细观察，真实记录实验数据的结果。
实验中严禁违章操作，遇到仪器设备故障要及时报告，不得自行拆卸。
不得做与实验无关的事情，不得动与实验无关的设备，不得进入与实验无关的场所。
４、实验中，如发现仪器设备损坏或丢失，应及时报告，查明原因。
凡属违反操作规程导致设备损坏或自行丢失仪表工具的，要追究责任，照章赔偿。
5、若发生事故，不要惊慌，必须立即切断电源，要保持现场并报告老师，以便查明情况，酌情处理。
6、实验完毕后，要按要求整理好试验设备、器材和工具等，关断电源。
经指导教师检查数据并签字后，方可离开实验室。
７、学生需做开放性实验时，应事先与有关实验室（中心）联系，报告自己的实验目的、内容。
实验结束后应整理好实验现场。
８、学生必须认真做好实验报告，在规定时间内交给指导教师批阅。
目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波的极化实验实验三电磁波传播特性实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律？2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性。
二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用。
2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。
3、理解电磁波辐射原理。
三、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。
电磁场与电磁波实验指导书要点模板
电磁场与电磁波实验指导书要点12020年4月19日电磁场电磁波实验实验一电磁感应定律的验证一、实验目的1、经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二、预习要求1、麦克斯韦电磁理论的内容2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性三、实验仪器HD-CB-IV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个四、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：变化的磁场能够激发涡旋电场，变化的电场能够激发涡旋磁场；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。
下面我们经过制作感应天线体，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能够辐射电磁波，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）能够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λ /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= λ /4 ）的远区场强有以下关系式：│ E │ =[60 Im cos( π cos θ /2)]/R 。
电磁场与电磁波(第4版)教学指导书 第2章 电磁场的基本规律
是一个矢量点函数。
（3）电荷守恒定律是物理学的一个基本定律，它表明电荷是守恒的，也就是说电荷既不能被创造，也不能被消灭。电荷可以从一处运动到另一处，在电磁场影响下也可以重新分布。但在一个封闭系统中的正、负电荷的代数和是保持不变的。在任何时刻和任何条件下都必须满足电荷守恒定律，它的数学表示式是电流连续性方程。例如，电路理论中的基尔霍夫电流定律，它表示流出一个节点的电流之和等于所有流入该节点的电流之和，这是电流连续性方程的体现。有关电磁问题任何公式或解答，若不满足电荷守恒定律，它必定是错误的。
(2.4)
2.电流与电流密度
在电磁理论中，电流源模型分为体电流、面电流和线电流，分别用电流密度 和面电流密度 来描述电流在截面上和厚度趋于零的薄层上的分布。
(2.5)
(2.6)
3.电荷守恒定律
积分形式 (2.7)
微分形式 (2.8)
2.1.2真空中的静电场方程
1.库仑定律
真空中，位于 处的点电荷 对位于 处的点电荷 的作用力为
掌握电磁感应定律及位移电流的概念，牢固掌握麦克斯韦方程组并深刻理解其物理意义，掌握电磁场的边界条件。
2.2.2重点、难点讨论
1.场源电荷和电流
（1）电荷是物质的基本属性之一。迄今为止，我们检测到的最小电荷量是电子的电荷电量，其值为
任何带电粒子所带的电荷电量则是以单个电子电荷的正或负整数倍的形式存在。
1.安培力定律
真空中，线电流回路 对回路 的磁场力为
（2.19）
2.磁感应强度
已知电流分布求解磁感应强度
电磁场与电磁波教学实验指导书
电磁场与电磁波教学实验指导书“电磁场与电磁波”是理工科院校电子信息类专业一门重要的专业基础课。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都很重要，而且系统性、理论性很强，因此在学习本课程时，开设必要的实验课，使抽象的概念和理论能形象化、具体化，对学生加深理解和深刻地掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力都是十分有益的。
做好本课程的实验，是学好本课程的必要的教学辅助环节。
同学们在做每个实验之前，一定要仔细阅读教材和实验指导书。
了解和熟悉实验设备、弄懂实验原理和实验目的、明确实验方法和实验步骤、并牢记相关注意事项，以使各实验得以安全、顺利地完成。
实验过程中要按实验步骤要求进行操作，认真观察实验现象，详细、规范地记录实验数据。
实验完成后，要认真分析实验结果，详细地写出实验报告。
实验仪器JMX－JY－002电磁波综合实验仪一、概述电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。
它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。
《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。
二、特点1、理论与实践结合性强2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。
3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。
《电磁场与电磁波》实验指导书.
北方民族大学Beifang University of Nationalities 《电磁场与电磁波》实验指导书主编赵霞校对楚栓成北方民族大学电气信息工程学院二○一五年八月目录电磁场与电磁波实验系统介绍 (3)实验一电磁波参量的测量 (6)实验二电磁波的极化特性 (8)实验三电磁波反射与折射 (11)《电磁场与电磁波》实验系统简介一、概述ＤＨ９２６B型微波分光仪可作为电磁场与波的波动实验，适合于高等院校和中等专业学校作教学实验。
因此，《电磁场与电磁波》实验系统就采用了现已经有的ＤＨ９２６B型微波分光仪作为本课程的实验系统。
二、实验系统简介：本实验系统主要由ＤＨ９２６B型微波分光仪和DH1121B 3cm固态信号源组成。
1. 微波分光仪（如图一所示）图一微波分光仪（2）主要元件性能喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为：H面是200，E面是160。
当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏损方向是垂直的。
可变衰减器用来改变微波信号幅度的大小，衰减器的度盘指示越大，对微波信号的衰减也越大。
晶体检波器可将微波信号变成直流信号或低频信号（当微波信号幅度用低频信号调制时）。
当以上这些元件连接时，各波导端应对齐。
如果连接不正确，则信号传输可能受破坏。
（3）安装与调整（参照图一所示）本仪器为了便于运输、包装，出厂包装时将分度转台做了必要的拆卸，用户在使用前需做如下安装与调整。
①基座（即喷漆的大圆盘）的安装：将Φ40.5的孔向上，将四个支脚按图安置在基座上。
②固定臂的安装：在包装箱中有固定臂取出，将固定臂头部的 4个 M5螺钉通过基座（即喷漆的大圆盘）。
四个沉孔拧入固定臂上并将指针摆正。
③活动臂的安装：将喷漆的大圆盘上的两个M3螺钉松开后，将活动臂上的三个M4螺钉拧紧，再把两个M3螺钉拧紧，使活动臂能自由旋转。
拧紧大头螺钉即可使活动臂固紧，松开大头螺钉即可使活动臂自由旋转。
④铝制支柱的安装：包装箱内有四根不同长度的铝制支柱，将其中最长的一根旋入固定臂螺孔中。
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电磁场与电磁波教学实验指导书“电磁场与电磁波”是理工科院校电子信息类专业一门重要的专业基础课。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都很重要，而且系统性、理论性很强，因此在学习本课程时，开设必要的实验课，使抽象的概念和理论能形象化、具体化，对学生加深理解和深刻地掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力都是十分有益的。
做好本课程的实验，是学好本课程的必要的教学辅助环节。
同学们在做每个实验之前，一定要仔细阅读教材和实验指导书。
了解和熟悉实验设备、弄懂实验原理和实验目的、明确实验方法和实验步骤、并牢记相关注意事项，以使各实验得以安全、顺利地完成。
实验过程中要按实验步骤要求进行操作，认真观察实验现象，详细、规范地记录实验数据。
实验完成后，要认真分析实验结果，详细地写出实验报告。
实验仪器JMX－JY－002电磁波综合实验仪一、概述电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。
它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。
《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。
二、特点1、理论与实践结合性强2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。
3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。
4、实验内容的设置，融综合性、设计性与验证性与一体，帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式，加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。
5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。
三、系统配置及工作原理（1）系统配置1、JMX-JY-002电磁波教学综合实验仪主机控制系统：通过常规控制仪表与微波功率信号发生器、功率信号放大器构成电磁波教学综合实验仪主机控制系统，实现了对被控电磁场与波信号发射控制。
2、测试支架平台：包括支撑臂、测试滑动导轨、测量尺、天线连接杆件、感应器连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。
3、测试套件：包括多极化天线（垂直极化、水平极化、左右螺旋极化）、射频连接电缆套件、感应器、感应器连接电缆、极化尺、标准测试天线板、反射板等构成测试套件。
（2）工作原理实验仪主机控制系统的微波信号源产生微波信号，经由微波功率放大器放大后输出至OUTPUT端口，通过射频电缆将输出信号传送给发射天线向空间发射电磁波信号作为实验测试信号，通过信号接收单元上的感应器，可测量或直观观察到反映电磁波的波幅、波节以及极化等特征。
四、性能指标1、工作频率范围：800MHz～1.5Hz2、整机功耗：<50W3、标尺精度：1mm4、长度量程：1m5、旋转测量精度：1°6、极化测量量程：180°7、电源电压：AC220V±10％8、工作环境温度范围：0°～40°C五、操作使用1、连接电源，打开电源（POWER）开关,电源开关指示灯亮。
2、将发射天线架设在系统支架上，连接好发射电缆（射频电缆一端连接到实验仪主机控制系统的OUTPUT端口，另一端连接到发射天线的相应端点上）。
3、按下TX按钮，开始发射信号，信号指示灯亮，表明发射正常。
若ALM红灯亮，应立即停止发射，检查发射天线是否连接好。
红色告警指示灯亮时，表明发射信号输出通道反射过强，仍然持续发射会造成仪器损坏。
4、支架平台设有两个可滑动的支架滑块，根据不同实验要求安装测试天线（感应器）或反射板。
5、支架平台上的非金属方向调整机构用于手动调整接收天线的角度以确定电磁波的极化方向等。
六、注意事项1、按下TX按钮时，若ALM红色告警灯亮，应立即停止发射，检查高频Ｎ头是否对应连接牢固，发射天线是否接好，或请老师检查。
否则会损坏机仪器。
2、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。
（置于15cm以外，或视感应灯亮度而定）3、尽量减少按下TX按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。
4、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。
实验一位移电流验证实验实验目的1、通过本验证实验，初步认识了解位移电流，以帮助学生理解麦克斯韦方程组的本质特征，启发学生的新思维。
2、通过本实验，使学生深刻认识和理解：电磁波是一种能量的释放。
预习要求1、理解位移电流的概念；2、Maxwell方程中位移电流如何表示：3、位移电流的方向如何确定。
实验原理用高频震荡电路通过天线向空间辐射电磁波，用在白炽灯的两端分别链接导体做成半波天线，我们称之为感应器，感应器并未形成回路，将感应器置放于电磁波当中某一空间位置时，此时空间电场将点亮我们用作天线的白炽灯，没有形成回路的天线中的电流就是位移电流，位移电流点亮了白炽灯。
实验内容1、用金属丝制作天线体，焊接（或用螺丝）固定在感应器板的两端，形成线天线。
2、打开信号发生器电源开关，STANBY灯亮，机器工作正常，按下TX按钮，观察到功率指示表有一定偏转，表明发射正常。
3、用拇指和食指捏住感应器板的两册（手指不要接触到金属丝），将感应器置于距离极化天线发射平面15厘米以外的空间位置上，观察无源感应器上白炽灯的发光变化，并记录观察到的现象。
注意事项1、按下TX按钮时，若ALM红色告警灯亮，应立即停止发射，检查高频Ｎ头是否对应连接牢固，发射天线是否接好，或请老师检查。
否则会损坏仪器。
2、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。
（置于15cm以外，或视感应灯亮度而定）。
3、避免与相邻小组同时按下TX按钮，尽量减少按下TX按钮的时间，以免相互影响测试准确性。
4、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。
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、详细记录观察到的实验现象；3、对实验结果进行分析讨论。
实验二 电磁波传播特性实验实验目的1、学习了解电磁波的空间传播特性；2、通过对电磁波波长、波幅、波节、驻波的测量进一步认识和了解电磁波 预习要求1、什么是迈克尔逊干涉原理？它在实验中有哪些应用？2、驻波的产生原理及其特性。
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媒质中传播时，几列波可以保持各自的特点(波长、波幅、频率、传播方向等)同时通过媒质，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、振动方向相同、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：()cos x xm E E t kz ω=-()cos y ym E E t kz ωδ=-+其中z δβ=是因波程差而造成的相位差,则当相位差12z n δβπ== ()0,1,2,n =时，合成波的振幅最大，1z 的位置为合成波的波腹；相位差22z n δβππ==+ ()0,1,2,n =时，合成波的振幅最小，2z 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：12z n n πβλ==。
当合成波振幅最小(波节)时：()()2212z n n ππβλ=+=+，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2λ，若此时可移动金属板移动的距离为L ∆,则22L λ∆=即4L λ=∆。
可见,测得了可移动金属板移动的距离L ∆,代入式中便确定电磁波的波长。
实验内容1、将设计制作的电磁波感应器——半波天线安装在可旋转支臂上，先将其垂直放置，再将支臂滑块移到距离发射天线10 cm 刻度处；2、开启电磁波教学综合实验仪开关（POWER ），按TX 按钮，此时发射天线板已有电磁波发射出来；3、移动反射板，看半波天线上灯是否有明暗变化，如果没有，先将半波天线转为水平放置，如果还没明暗变化，再检查天线及其他方面；4、如系统正常工作，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，并记录下最初灯泡最亮时反射板位置的坐标1z 及灯泡最暗时反射板位置的坐标2z ；继续测第二次灯泡最亮时反射板位置的坐标1z 及灯泡最暗时反射板位置的坐标2z ；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：注意事项1、按下TX 按钮时，若ALM 红色告警灯亮，应立即停止发射，检查高频Ｎ头是否对应连接牢固，发射天线是否接好，或请老师检查。
否则会损坏机仪器。
2、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。
（置于15cm 以外，或视感应灯亮度而定）3、尽量减少按下TX 按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。
4、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。
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，计算出电磁波波长；3、对实验中的现象分析讨论，并对实验误差产生的原因进行分析。
实验三 电磁波的极化特性实验实验目的1、研究几种极化波的产生及其特点；2、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；3、通过实验加深对电磁波极化特性的理解和认识。
预习要求1、什么是电磁波的极化?它具有什么特点？2、了解各种常用天线的极化特性；3、天线特性与发射(接收)电磁波极化特性之间的有什么关系？实验原理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。