电磁场与微波测量实验五极化实验
电磁场与微波测量实验报告
电磁场与微波测量实验报告学院：电子工程学院班级： 2011211207组员：王龙-2013210998刘炜伦-2013210999黄斌斌-2013211000实验一电磁波反射和折射实验一、实验目的1.熟悉S426型分光仪的使用方法2.掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法3.掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法二、实验设备与仪器S426型分光仪，金属板，玻璃板三、实验原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。
四、实验内容与步骤（一）金属板全反射实验1.熟悉分光仪的结构和调整方法。
2.连接仪器，调整系统。
图1 反射实验仪器的布置如图1所示，仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。
3.测量入射角和反射角反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。
而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。
这是小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。
转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读书就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。
如果此时表头指示太大或太小，应调整衰减器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。
做此项实验，入射角最好取30°至65°之间，因为入射角太大或太小接收喇叭有可能直接接收入射波。
做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响（二）玻璃板上的反射和折射实验步骤1、2如金属板全反射实验步骤1、2所示3、（1）测总能量：将两喇叭口正对，通过可变衰减器调整微波幅度的大小（通过电流大小来反映），尽量使其接近满偏，读出电流表读数，记录下来（2）测玻璃板反射的能量：反射玻璃板放到支座上时，应使玻璃板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。
电磁场与微波实验报告(极化波)
实验报告 课程名称： 电磁场与微波技术实验 指导老师： 谢银芳、王子立 成绩：
实验名称： 极化波 实验类型： 验证型实验 同组学生姓名：
一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤
波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。设同频率的两个正交线极化波为：
Ex?Exme?j(kz??x)
Ey?xm??Eym时，是线极化波
当?x??y???
2,Exm??Eym时，是圆极化波
当?x??y介于线极化波与圆极化波时，是椭圆极化波
内容：1.圆极化波的调整与测量
2.线极化波的调整与测量
3.椭圆极化波的调整与测量
三、主要仪器设备
如下图所示，其中辐射喇叭由固态信号源、衰减器及矩形喇叭组成。其中固态信号源工
作频率为f＝9375MHz。接收喇叭由矩形喇叭，检波器，，微安表等组成。其它装置基本上
与实验一相同。
五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1、研究线极化波，圆极化波和椭圆极化波的产生和各自的特点。
2、了解线极化波，圆极化波和椭圆极化波特性参数的测量方法。
3、通过对三种线性极化波的研究，加深对电磁场极化特性的认识与理解。
二、实验内容和原理
原理：平面电磁波的极化是指电磁波传播时，空间某点电场强度矢量E随时间变化的规律。
若 E的末端轨迹在一条直线上时，称为线极化波； 若E末端的轨迹是圆（或椭圆），称为
圆（或椭圆）极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手（或左手）螺旋规则时，则称
为右旋（或左旋）圆极化波。而椭圆极化波末端为椭圆形。线极化波、圆极化波和椭圆极化
电磁场与微波测量实验报告 微波 实验六 用谐振腔微扰法测量介电常数
北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告实验六用谐振腔微扰法测量介电常数微波技术中广泛使用各种微波材料，其中包括电介质和铁氧体材料。
微波介质材料的介电特性的测量，对于研究材料的微波特性和制作微波器件，获得材料的结构信息以促进新材料的研制，以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。
一、 实验目的1． 了解谐振腔的基本知识。
2． 学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法二、 实验原理本实验是采用反射式矩形谐振腔来测量微波介质特性的。
反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，具有储能、选频等特性。
谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。
谐振腔的有载品质因数QL 由下式确定：210f f f Q L -=式中：f0为腔的谐振频率，f1，f2分别为半功率点频率。
谐振腔的Q 值越高，谐振曲线越窄，因此Q 值的高低除了表示谐振腔效率的高低之外，还表示频率选择性的好坏。
如果在矩形谐振腔内插入一样品棒，样品在腔中电场作用下就会极化，并在极化的过程中产生能量损失，因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。
图1 反射式谐振腔谐振曲线 图2 微找法TE10n 模式矩形腔示意图电介质在交变电场下，其介电常数ε为复数，ε和介电损耗正切tan δ可由下列关系式表示：εεε''-'=j ， εεδ'''=tan ，其中：ε，和ε，，分别表示ε的实部和虚部。
选择TE10n ，(n 为奇数)的谐振腔，将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处，即x ＝α／2，z ＝l ／2处，且样品棒的轴向与y 轴平行，如图2所示。
假设：1．样品棒的横向尺寸d(圆形的直径或正方形的边长)与棒长九相比小得多(一般d ／h<1／10)，y 方向的退磁场可以忽略。
2．介质棒样品体积Vs 远小于谐振腔体积V0，则可以认为除样品所在处的电磁场发生变化外，其余部分的电磁场保持不变，因此可以把样品看成一个微扰，则样品中的电场与外电场相等。
电磁场与微波测量实验报告(三)
电磁场与微波测量实验报告(三)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2电磁场与微波测量实验报告（三）学院：班级：组员一：学号：组员二：学号：实验一：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一，实验目的（1）学习微波的基本知识；（2）了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术；（3）学习用微波作为观测手段来研究物理现象。
二，实验原理本实验接触到的基本仪器室驻波测量线系统，用于驻波中电磁场分布情况的测量。
该系统由以下几个部分组成：检波指示器1，波导测量线装置2，晶体检波器微波测量中，为指示波导（或同轴线）中电磁场强度的大小，是将它经过晶体二极管检波变成低频信号或直流电流，用直流电流表的电流来读数的。
3，波导管本实验所使用的波导管型号为BJ-100。
4，隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。
5，衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。
衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。
6，谐振式频率计（波长表）电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。
当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。
7，匹配负载波导中装有很好地吸收微波能量的电阻片或吸收材料，它几乎能全部吸收入射功率。
8，环形器它是使微波能量按一定顺序传输的铁氧体器件。
极化波实验报告
内蒙古工业大学信息工程学院实验报告课程名称：电磁场与电磁波实验名称：反射实验和极化波的产生与检测实验类型：验证性■综合性□设计性□实验室名称：电磁场与电磁波实验室班级：电子10-1班学号：201010203008 姓名：苏宝组别：同组人：成绩：实验日期： 2013年5月21 电磁场与电磁波实验实验一：反射实验实验目的熟悉dh926ad型数据采集仪、dh926b型微波分光仪的使用方法掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法实验设备与仪器dh926ad型数据采集仪 dh926b型微波分光仪dh1121b型三厘米固态信号源金属板实验原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。
如图所示，平行极化的均匀平面波以角度? 入射到良介质表面时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为平行极化波的斜入射示意图实验内容与步骤系统构建时，如图1，开启dh1121b型三厘米固态信号源。
dh926b型微波分光仪的两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的0-180刻度处。
将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。
反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的90-90这对刻线一致，这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。
将dh926ad型数据采集仪提供的usb电缆线的两端根据具体尺寸分别连接图1 反射实验到数据采集仪的usb口和计算机的usb口，此时，dh926ad型数据采集仪的usb指示灯亮（蓝色），表示已连接好。
然后打开dh926ad型数据采集仪的电源开关，电源指示灯亮（红色），将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到dh926b型微波分光仪分度转台底部的光栅通道插座和数据采集仪的相应通道口上（本实验应用软件默认为通道1）。
极化实验
电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验题目：电磁场与微波测量实验学院：电子工程学院班级：20132112xx撰写人：xx组内成员：xxxx一、实验目的1、培养综合性设计电磁波实验方案的能力；2、验证电磁波的马吕斯定律。
二、预习内容线极化波的相关概念和电磁波的马吕斯定律。
三、实验设备1、S426型分光仪：用于验证平面波的传播特点，包括不同媒质分界面时发生的反射和折射等诸多问题。
分光仪的部分组件名称和简要介绍如下：2、DH1121B型三厘米固态信号源该信号源是一种使用体效应管做震荡源的微波信号源，由振荡器、隔离器和主机组成。
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λ=32.02mm上），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）。
四、实验原理平面电磁波是横波，它的电场强度矢量E和波长的传播方向垂直。
如果E在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫线极化波。
在光学中也叫偏振波。
偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。
这就是光学中的马吕斯定律：I=I o cos2∅,式中I为偏振波的强度，∅为I与I O间的夹角。
五、实验步骤1、调整仪器，使分光仪两喇叭口面相互平行并与地面垂直，其轴线在同一条直线上；2、调整旋转短波导的轴承环至0度，然后打开三厘米固态信号源，电流表偏转一定角度，调节射天线上方的可变衰减器使表头指示接近满度，记下电流表数值（实验中取值为94）；3、旋转发射喇叭，每转10度记下一组电流表的读数，直到∅=90°；4、将实测值与理论值相比较，进行总结，得出结论。
六、实验结果及分析1、实验数据：2、结论由数据可看出，在一定误差允许的范围下，实验值跟理论值还是比较接近的，所以利用马吕斯定律来计算偏振光强度的方法是可行的，马吕斯定律得到了验证。
电磁场与微波实验实验
λg/mm
41.6
38.9
39.5
40
λg/mm 均值
40.0
λ0/mm
30.1
6. 用直接发测量计算电压驻波比（实际测量时，读取的是电压值）
1
2
3
4
Vmax/mV
210
208
200
200
Vmin/mV
50
48
50
40
ρ
2.09
7. 按照实验原理测量计算 lmin，并求出归一化阻抗值和实际阻抗值。
DT DA l������������������ 电长度
ρ
=
Emax ������min
=
√������������mmainx
在电压驻波系数1 < ρ < 1.5时，可以测量几个节点，取平均值。
ρ = √������m������amxi1n1++������m������maxin22++⋯⋯+������m������minanxn
当驻波系数1.5 < ρ < 5，直接读出������max和������min即可。 3. 测量阻抗
2. 预热信号源。设置信号源。载波设置：频率 10GHz，功率 15dBm；调制方式设置：AM，1KHz 方 波调制，调制深度>90%。
3. 预热选频放大器。
4. 插入驻波测量线探针，将探针移到两个波节点的中点，调节谐振回路使测量放大器指示最大。
5. 将波导测量线插入终端短路，用两点法测量导波波长
1
99.25 107.60 8.35 0.208
归一化阻抗
1.54 − 0.7i
实际阻抗
77 − 35i
实验五、六
实验五极化实验【实验目的】1、培养综合型设计电磁波实验方案的能力2、验证电磁波的马吕斯定律【实验原理】平面电磁波是横波，它的电场强度矢量E和波长的传播方向垂直。
如果E在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫做线极化波。
在光学中也叫偏振波。
偏振波电磁场沿某一方向的能量有Sin2ψ的关系。
这就是光学中的马吕斯定律：I=I0Cos2ψ，式中I为偏振光的强度，ψ是I与I0间的夹角。
DH926B型微波分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在旋转短波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的转角可以从此处读到。
【实验设备】S426型分光仪【实验内容及步骤】利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律。
（1）将分光仪两喇叭口面互相平行，其轴线在一条直线上（2）调节一边喇叭口度数，每10度记录一次电流值【实验数据】（原数据见附页）【数据分析】由以上数据可以看出，在误差范围内，理论值与实际值基本一致。
由于实验室中干扰比较多，有多台仪器同时测量，所以数据值较小时误差会比较大。
【思考题】（1）垂直极化波是否能够发生全折射？为什么？给出推导过程。
答：对于垂直极化波，不能发生全折射。
因为要产生全折射，要−sin2θ1)，为满足此式，必由ε2=ε1，这实际上求cosθ1=(ε2ε1只能是一种媒质，不能存在分界面。
（2）本实验中，水平极化和垂直极化可以调节么？平行极化波如何调节出来，自行设计方案，如何验证全折射的原理。
答：可以调节。
平行极化波的调节：旋转发射喇叭口90度，即可得到平行极化波。
验证全折射实验的方案：先旋转发射喇叭口，得到平行极化波，调整接受喇叭口，使其相一致；然后在平台中央放上玻璃板，调整入射角度，测量发射波电场强度，读出读数机构的读数，如果为零，则说明发生了全反射。
实验六布拉格衍射实验【实验目的】1、培养综合型设计电磁波实验方案的能力2、验证电磁波的布拉格方程【实验原理】1、晶体结构晶体中的原子按一定规律形成高度规则的空间排列，称为晶格。
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电磁场与微波测量实验五极化实验
北京邮电大学
电磁场与微波测量实验
实验五极化实验
学院：电子工程学院
班级：
组员：
执笔：
目录
1.实验内容 (1)
1.1实验目的 (1)
1.2实验设备 (1)
1.3实验步骤 (1)
2.实验原理 (1)
3.实验数据............ 错误！未定义书签。
4.数据与误差分析 (2)
4.1数据分析 (2)
4.2误差分析 (3)
4.2.1导致误差出现的可能原因 (3)
4.2.2减小误差的方法 (3)
5.思考题 (3)
6.实验心得与体会 (4)
1.实验内容
1.1实验目的
1．培养综合性设计电磁波实验方案的能力2．验证电磁波的马吕斯定理
1.2实验设备
S426型分光仪。
1.3实验步骤
1．设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案；
方案：将S426型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该
2. 旋转短波导的轴承环时由于人为误差角度间隔不一定为10度；
3.旋转短波导的轴承环时接收喇叭的位置受
到了影响；
4.人为误差，对电流表进行读数时可能会出现
误差；
5.实验环境不理想，周围声音以及人员走动都
会对实验数据产生影响；
4.2.2减小误差的方法
1.固定接收喇叭的位置，使其尽量不受短波
导旋转时的影响
2.对电流表进行读数时，待读数稳定后再进行读数
3.尽量保持实验环境不变
5.思考题
（1）垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。
答：不能。
垂直极化波反射系数
垂直垂直
垂直
○1
此处
垂直
○2
○3
由○1○2○3可知
反射系数
垂直
若要垂直极化波发生全折射，则需反射系数
垂直
为0
故则需，这也说明在实际情况下，垂直极化波无法发生全折射（2）本实验中，水平极化和垂直极化可以调节吗?平行极化波如何调节出来，自行设计实验方案,如何验证全折射的原理？
答：可以调节。
旋转发射喇叭口90度，即可得到平行极化波。
验证全折射实验方案：先旋转发射喇叭口，得到平行极化波，调整接受喇叭口，使其相一致；然后在平台中央放上玻璃板，调整入射角度，测量发射波电场强度，读出读数机构的读数，如果为零，则说明发生了全折射。
验证电磁波全折射原理的实验方案：
首先根据以下推导，求出θ。
（相关系数可查书）
极化波反射系数
平行
垂直
垂直=
令
平行
，则平行极化波发生全折射即
平行
6.实验心得与体会
极化实验操作起来是一个比较简单的实验，该实验的难点是要对线极化波的相关概念和电磁波的马吕斯定律有一个全面的了解，在此基础上自己设计验证电磁波马吕斯定律的实验方案。