电磁场与电磁波实验.docx

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1、信息与通信工程学院电磁场实验实验报告班级：班姓名：学号：序号：日期：2012年12月22日目录实验一电磁波参量的测量3一、实验目的3二、实验原理3三、实验内容2四、实验步骤2五、实验数据及结果整理3六、误差分析3七、思考题4实验二均匀无耗媒质参量的测量5一、实验目的5二、实验原理5三、实验内容7四、实验步骤7五、实验数据及结果整理8六、误差分析9七、思考题9实验三电磁波反射、折射的研究10一、实验目的10二、实验原理10三、实验内容2四、实验步骤2五、实验数据3六、实验结果整理3七、误差分析4八、思考题4实验一电磁波参量的测量一、实验目的1.在学习均匀平面电磁场特

2、性的基础上，观察电磁波传播特性。2.熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定相位常数和波速。二、实验原理两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间以相同或相反方向传播时，由于初始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，求得自由空间内电磁波波长λ值，再由β=2πλ，ν=λf=ωβ得到电磁波的主要参数：β，ν等。图1-1其中λ的测量方法如下：设入射波为：Ei=E0ie-jϕ。当入射波以入射角θ1向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波Er和折射波Et。设介质板的反射系数为R，由空气进入

3、介质板的折射系数为T0，由介质板进入空气的折射系数为Tc，另外，可动板Pr2固定板Pr1都是金属板，其电场反射系数为-1。在一次近似的条件下，接收喇叭Pr3处的相干波分别为Er1=-RT0TcE0ie-jϕ1，Er2=-RT0TcE0ie-jϕ2。在Pr3处相干波合成为Er=Er1+Er2=-RT0TcE0i(e-jϕ1+e-jϕ2)式中Δϕ=ϕ1-ϕ2=2β*ΔL为了准确测量，一般采用Pr3零指示法，即cosΔϕ2=0或Δϕ=(2n+1)πn=0,1,2…这里n表示相干波合成驻波场的波节点（Er=0）数。同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。

4、故把n=0时Er=0的驻波节点为参考节点的位置L0，又因Δϕ=2*(2πλ)*ΔL故2n+1π=2*(2πλ)*ΔL或4ΔL=2n+1λ可得λ=2(Ln-L0)n(n为半波长数，一般n=4已足够)图2-2相干波Er1和Er2分布图三、实验内容1.了解电磁波综合测试仪的工作特点，使用方法，特别要熟悉和掌握利用相干波原理测试电磁波波长的方法。2.仪器工作正常后，观察电磁波E、H和S三者符合右手螺旋规则。3.测λ值。移动可动板Pr2，并测出相应节点位置L，根据测得的L值及n值，计算λ、β、ν4.用EIP25频率计测出信号源频率，并计算λ0(=cf0)，并与所测λ进行比较

5、。四、实验步骤1.整体机械调整：调整发射喇叭Pr0，接收喇叭Pr3，使其处于同种极化状态。2.安装反射板，半透射板：注意反射板Pr1与Pr2轴向成90°角，半透射板轴向与Pr1轴向成45°角，并注意反射板Pr1，Pr2的法向分别与Pr3、Pr0轴向重合。3.将所有调整到位部分用螺丝锁紧，调整发射端的衰减器以控制信号电平，使Pr3表头指示为80。4.旋转游标使可移动反射板Pr2的起始位置在最右侧（或最左侧），用旋转手柄移动Pr2使所有节点位置处，Pr3表头指示都为零。此时说明整个系统调整到位。5.测量：用旋转手柄使反射板移动，从表头上测出n+1个零点，同时从读数机构

6、上得到所有节点位置L0到Ln，并记录。6.连续测3次，用公式计算波长，并将3次波长求平均值，n取3或4即可。7.用所测波长计算β、ν的值五、实验数据及结果整理1.原始数据表格：（微安表读数选取左右偏离2uA的地方读数）单位：mm第一组第二组第三组第四组L左/mm4.10018.56534.75551.100L右/mm6.48521.07037.14553.480L/mm5.29319.81835.95052.2402.理论值：从仪器标称来看，发射频率为f0=9.3718GHz，λ0=c0f0=32.011mm3.计算值：（1）波长：波长的实际值：λ=2*L3+L2

7、-L1+L04=31.298mm相对误差：ε=λ0-λλ0*100%=

8、32.011-31.29832.011

9、*100%=2.23%绝对误差：Δλ=λ0-λ=0.713mm在误差允许范围内，可认为结果正确。（2）下面计算β，v的计算值：β=2πλ≈0.201v=2πfβ≈2.9332*108m/s六、误差分析由以上计算可得，计算的结果与理论值有一定偏差，但是误差还在误差允许范围内，所以属于正常误差，误差产生原因由以下几点：1.整体机械调整时，都是用人眼来确定是否水平，是否垂直，喇叭的调整也不精准，不能保证完全平行极化或垂直极化，所以产生了误差2.用相干波测波长的

10、装置读数时