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时间:2019-06-25
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1、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。 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
2、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。 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。如下图: 本实验重点介绍其中的一种─—半波天线。(其它形式请参看附录) 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
3、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│=[60Imcos(πcosθ/2)]/R。sinθ =[60Im/R。]│f(θ)│式中,f(θ)为方向函数。,对称振子归一化方向函数为 │F(θ)│=│f(θ)│/fmax=
4、cos(πcosθ/2)/sinθ
5、其中fmax
6、是f(θ)的最大值。由上式可画出半波振子的方向图如下 半波振子方向函数与ψ无关,故在H面上的方向图是以振子为中心的一个圆,即为全方向性的方向图。在E面的方向图为8字形,最大辐射方向为θ=π/2,且只要一臂长度不超过0.625λ,辐射的最大值始终在θ=π/2方向上;若继续增大L,辐射的最大方向将偏离θ=π/2方向。 ñ返回上一页 ñ回到顶部四、实验内容与步骤 1、打开功率信号发生器电源开关,STANDBY灯亮,机器工作正常,按下TX按钮,观察功率指示表有一定偏转,说明发射正常。 2、用金属丝制作天线体,焊接于感应
7、灯板两端,竖直固定到测试支架上,调节测试支架滑块到离发射天线50cm左右,按下功率信号发生器上TX按钮,同时移动测试支架滑块,靠近发射天线,直到小灯刚刚发光时,记录下滑块与发射天线的距离。 3、改变天线振子的长度,重复上面过程,记录数据。 4、选用其它天线形式制作感应器,重复上面过程,记录数据。五、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,检查波段插口与波段开关是否对应,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10cm以外,或视感应灯亮度而定) 3、尽量减少按下TX按钮
8、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。六、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; 3、对实验中的现象分析讨论。
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