电磁场与微波技术实验指导书(新)

电磁场与微波技术实验指导书

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注意事项

一、实验前应完成各项预习任务。

二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。

三、实验过程中应仔细观察实验现象，认真做好实验结果记录。

四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。自主完成实验和报告。

五、爱护公共财产，当发生仪器设备损坏时，必须认真检查原因并按规

定处理。

六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序，实验后应切断所用仪器的

电源 ,并将仪器整理好。协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。

七、不迟到，不早退，不无故缺席。按时交实验报告。

八、实验报告中应包括：

1、实验名称。

2、实验目的。

3、实验内容、步骤，实验数据记录和处理。

4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。

5、实验结果与讨论，并得出结论，也可提出存在问题。

6、思考题。

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～1GHz

2、整机功耗：<50W

3、标尺精度：1mm

4、长度量程：1m

5、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