电磁波传播特性

《电磁波传播特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电磁波传播特性摘要：本文使用电磁波综合测试仪，通过迈克尔逊干涉的方法，测量了实验所采用的电磁波的波长。此外，本文还使用综合测试仪验证了电磁波的反射定律。关键词：电磁波综合测试仪；迈克尔逊干涉；反射定律1.实验目的1）了解电磁波综合测试仪的结构，掌握其工作原理；2）利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K和波速v；3）研究电磁波在良导体表面的反射。2.实验仪器1）三厘米固态信号发生器1台三厘米固态信号发生器由振荡器、隔离器和主机组成，主机面板如图2所示。体效应管装在工作于TE101模的波导谐振

2、腔中，调节振荡器的螺旋测微器，可改变调谐杆伸入波导腔的深度，从而连续平滑地改变微波谐振频率。调节位于波导腔前面法兰盘中心处的调配螺钉，可使波导腔与外电路实现最佳耦合。隔离器保证振荡器与负载间的匹配与隔离，使微波输出和功率更加稳定。图2三厘米固态信号发生器主要技术指标：频率范围：8.6~9.6GHz；频率误差：±5MHz；输出功率：不小于20mW。（实验中所使用的电磁波频率为9.37GHz）2）电磁波综合测试仪1套电磁波综合测试仪如图1所示图1电磁波综合测试仪（1）系统简介：固定臂。活动臂，可以自由转动。转台，可以在水

3、平面内转动，转动的角度可由边缘的刻度读出，左右各180度。固态信号源。衰减器，用于控制发射信号大小。发射天线，是角锥喇叭天线，可绕水平或垂直轴线转动。接收天线，也是角锥喇叭天线，也可绕水平或垂直轴线转动。振荡器，是一个波导谐振腔，调整调节螺栓可使接收信号发生谐振，从而使接收信号增强。检波器。指示器，是一个微安表头，可以定量指示接收信号大小。（2）仪器的调整：调整底座上的三个螺栓，使转台平面水平，调整时可以使用水平仪。使收、发天线对正：旋转转台，使180度刻线与固定臂上的指针对正，使活动臂上的指针与0度刻线对正。通过目

4、测，使收、发天线对正，收、发天线的上沿都应水平。打开信号源，左右轻微转动收、发天线，使接收信号最大；最后固定收、发天线，系统就调整好了。3）反射板（金属板）2块4）半透射板（玻璃板）1块3.实验原理1）自由空间电磁波参量的测量当两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内沿相同或相反方向传播时，由于相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间中电磁波波长值，再由K=2π/λv=λf=ω/K(1)得到电磁波的主要参数K和v等。电磁波参量测试原理如

5、图3所示，PT和PR分别表示发射和接收喇叭天线，A和B分别表示固定和可移动的金属反射板，C表示半透射板（有机玻璃板）。由PT发射平面电磁波，在平面波前进的方向上放置成45o角的半透射板，由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向板A方向传播，另一束向板B方向传播。由于A和B为金属全反射板，两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线PR处。于是PR收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为的π偶数倍，则干涉加强；如果相位差为的π奇数倍，则干涉减弱。移动反射板B，当PR的表头指示从一次极小变到又一次极

6、小时，则反射板B就移动了λ/2的距离，由这个距离就可以求得平面波的波长。图3电磁波参量测试原理图设入射波为垂直极化波Ei=E0e-jϕ当入射波以入射角θ1向介质板C斜入射时，在分界面上产生反射波Er和折射波Et。设C板的反射系数为R，T0为由空气进入介质板的折射系数，Tc为由介质板进入空气的折射系数。固定板A和可移动板B都是金属板，反射系数均为-1。在一次近似的条件下，接收喇叭天线PR处的相干波分别为Er1=-RT0TcE0e-jϕ1Er2=-RT0TcE0e-jϕ2这里ϕ1=Kl1+l3=KL1ϕ2=Kl2+l3=

7、Kl1+l3+ΔL=KL2其中，ΔL=L1-L2为B板移动距离，而Er1与Er2传播的路程差为2ΔL。由于Er1与Er2的相位差为Δϕ=ϕ2-ϕ1=2KΔL，因此，当2ΔL满足2ΔL=nλ(n=0,1,2…)（2）Er1和Er2同相相加，接收指示为最大。当2ΔL满足2ΔL=2n+1λ/2(n=0,1,2…)（3）Er1和Er2反相抵消，接收指示为最小。这里，n表示相干波合成驻波场的波节点数。沿一个方向改变反射板B的位置，使PR输出重复出现最大指示，或重复出现零指示即可测出电磁波波长λ。为测准λ值，一般采用PR零指示方

8、法。图4相干波Er1和Er2的分布相干波Er1和Er2的分布如图4所示，图中n=0的节点处ΔL0作为第一个波节点（参考点），对于n≠0的各值则有n=1，2ΔL1=32λ，对应第二个波节点，或第一个半波长数。n=2，2ΔL2=52λ，对应第三个波节点，或第二个半波长数。……n=N，2ΔLN=(2N+1)2λ，对应第N+1个波节点，或第N个半波长数