电磁场与微波实验2012-7

电磁场与微波技术实验报告班级：学号：姓名：目录目录 (2)实验2 微带分支线匹配器 (3)一、实验目的： (3)二、实验原理 (3)三、实验内容 (3)四、实验步骤 (3)实验三四分之一波长阻抗变换器 (15)实验目的 (15)实验原理 (15)单节4λ阻抗变换器 (16)多节4λ阻抗变换器 (16)实验内容 (17)实验步骤 (18)实验4 低通滤波器 (31)实验目的 (31)实验原理 (31)低通原型滤波电路 (32)Richards变换 (32)Kuroda变换 (33)实验内容 (33)实验步骤 (33)总结 (41)完成任务 (41)问题及解决 (41)心得与体会 (41)实验2 微带分支线匹配器一、实验目的：1．熟悉支节匹配器的匹配原理2. 了解微带线的工作原理和实际应用3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络二、实验原理支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。

单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。

匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+jB 形式。

然后，此短截线的电纳选择为-jB，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。

双支节匹配器，通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。

三、实验内容已知：输入阻抗Zin=75欧负载阻抗Zl=（64+j35）欧特性阻抗Z0=75欧介质基片εr=2.55，H=1mm假定负载在2G赫兹时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=四分之一波长，两分支线之间的距离为d2=八分之一波长。

画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz 的变化四、实验步骤（一）：单支节匹配在史密斯圆图上找到等反射系数圆和g=1圆的交点，有两个点与其匹配。

电磁场与微波测量实验报告学院：电子工程学院班级：2011211204执笔人：学号：2011210986组员：一、实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法；2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律；3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念；4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系；5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。

二、实验原理1.电磁波的传播方式无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。

对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。

因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。

决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。

电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。

当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。

当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。

当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。

散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。

2.尺度路径损耗在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。

大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。

对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：()[]()()=+010log/0PL d dB PL d n d d即平均接收功率为：()[][]()()()[]() =--=-Pr010log/0Pr010log/0d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。

信息与通信工程学院电磁场与微波技术实验报告班级：姓名：学号序号：日期：1实验二：分支线匹配器一、实验目的掌握支节匹配器的工作原理；掌握微带线的基本概念和元件模型；掌握微带线分支线匹配器的设计和仿真。

二、实验原理支节匹配器支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。

单支节匹配器：调谐时，主要有两个可调参量：距离d 和分支线的长度l。

匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0 + jB 形式，即Y = Y0 +jB ，其中Y0 = 1/Z0。

并联开路或短路分支线的作用是抵消Y 的电纳部分，使总电纳为Y0，实现匹配，因此，并联开路或短路分支线提供的电纳为−jB ，根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度l，这样就达到匹配条件。

双支节匹配器：通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（注意双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。

微带线微带线是有介质εr(εr > 1) 和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质εr，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为εe ，介于1 和εr 之间，依赖于基片厚度H 和导体宽度W。

而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为εe 、基片厚度H 和导体宽度W 有关。

三、实验内容已知：输入阻抗Z in = 75 Ω 负载阻抗Z L = (64 + j35) Ω特性阻抗Z0 = 75 Ω介质基片εr = 2.55，H = 1mm，导体厚度T 远小于介质基片厚度H。

2假定负载在2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1 = λ/4 ，两分支线之间的距离为d2 = λ/8。

画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz 至2.2GHz 的变化。

电磁场与微波实验实验电磁场与微波实验一（一）动画演示：电磁波在矩形波导、平行双线、同轴线中的传播特性（二）自由空间电磁波波长的测量和矩形波导截止特性的研究一．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. 在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察与了解电磁波传播特性。

3. 熟悉并利用相干波原理，测量自由空间内电磁波波长，并确定相位常数。

4. 研究电磁波在矩形波导中的截止特性。

二．实验原理1. 自由空间电磁波波长测量两路等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内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。

本实验利用相干波原理，使得接收喇叭处的两路电磁波分别为：Er1=T0??c??0ijΦ1，Er2=T0??c??0ijΦ2。

其中Φ1=KL1，Φ2=KL2。

通过移动一个活动金属板B，改变两路光线的光程差，看最后的合成光的强度变化。

当=??2(2??+1)时接受指示为0，则B0值。

一般测试4~5个接受零值，再求22πλ??出测量波长的平均值。

测量移动的距离即可获得自由空间电磁波波长λ值，再根据??=波的传播常数。

2. 矩形波导的截止特性研究得到电磁实验通过观察电磁波通过开缝金属板及开孔金属板的效果来研究矩形波导的截止特性。

将发射喇叭和接收喇叭调整到同一轴线上，在两个喇叭中间安装开缝金属板和开孔金属板，金属板的法线与喇叭轴线一致。

当发射喇叭的电磁波照射到开缝金属板时，开缝金属板对于电磁波来说，相当于多个矩形波导并列的口面。

设缝宽为a,相当于波导的宽边。

点磁场方向平行于缝隙。

根据矩形波导理论，当满足工作波长λ<2a时，波能通过缝隙传播；当λ>2a时，出现截止衰减，电磁波被反射。

a越小，截止衰减越明显，反射越大，同样，对于开孔金属板，当孔径a满足2>a时，不用极化方向的电磁波截止衰减，被反射。

实验中，分别观察不同尺不同方向的开缝金属板及开孔金属板对电磁波的反射与透射效果。

电磁场与微波技术实验报告实验题目：基于ADS软件的平行耦合微带线带通滤波器的设计与仿真学号：学生姓名：专业：班级：指导教师：一、实验目的1、熟悉ADS软件的基本使用方法2、了解基本传输线、微带线的特性3、利用ADS软件进行基本传输线和微带线的电路设计和仿真二、实验仪器Advanced Design System软件。

三、实验原理滤波器是用来分离不同频率信号的一种器件，在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一。

平行耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中是被广为应用的带通滤波器。

1、滤波器的介绍滤波波器可以分为四种：低通滤波器和高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

射频滤波器又可以分为以下波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。

滤波的性能指标：频率范围：滤波器通过或截断信号的频率界限通带衰减：滤波器残存的反射以及滤波器元件的损耗引起阻带衰减：取通带外与截止频率为一定比值的某频率的衰减值寄生通带：有分布参数的频率周期性引起，在通带外又产生新的通带2、平行耦合微带线滤波器的理论当频率达到或接近GHz时，滤波器通常由分布参数元件构成，平行耦合微带传输线由两个无屏蔽的平行微带传输线紧靠在一起构成，由于两个传输线之间电磁场的相互作用，在两个传输线之间会有功率耦合，这种传输线也因此称为耦合传输线。

平行耦合微带线可以构成带通滤波器，这种滤波器是由四分之一波长耦合线段构成，她是一种常用的分布参数带通滤波器。

当两个无屏蔽的传输线紧靠一起时，由于传输线之间电磁场的相互作用，在传输线之间会有功率耦合，这种传输线称之为耦合传输线。

根据传输线理论，每条单独的微带线都等价为小段串联电感和小段并联电容。

每条微带线的特性阻抗为Z0，相互耦合的部分长度为L，微带线的宽度为W，微带线之间的距离为S，偶模特性阻抗为Z e，奇模特性阻抗为Z0。

电磁场与微波技术实验教案第一章：电磁场基本概念1.1 电磁场的基本性质电场和磁场的基本概念电磁场的分布和边界条件电磁场的能量和动量1.2 电磁波的产生和传播电磁波的数学描述电磁波的产生和发射电磁波在自由空间和介质中的传播特性第二章：电磁场计算方法2.1 静电场的计算静电场的基本方程格林函数法求解静电场有限差分法求解静电场2.2 稳恒磁场的计算磁场的基本方程安培环路定律的应用毕奥-萨伐尔定律的应用第三章：微波技术基本概念3.1 微波的基本特性微波的频率范围和波长微波的传播特性微波的波动方程3.2 微波传输线传输线的分类和特性传输线方程和阻抗匹配传输线的设计和应用第四章：微波电路和组件4.1 微波放大器放大器的基本原理和分类放大器的稳定性和平衡性放大器的频率特性和线性度4.2 微波振荡器振荡器的基本原理和分类振荡器的稳定性和频率控制振荡器的应用和实例第五章：微波测量技术和设备5.1 微波功率测量功率测量的基本原理和仪器功率计的使用和校准功率测量的误差分析5.2 微波频率测量频率测量的基本原理和仪器频谱分析仪的使用和操作频率测量的误差分析第六章：微波天线基本原理6.1 微波天线的分类和特性天线的基本概念和参数偶极子天线、log-periodic 天线和Yagi-Uda 天线等常见天线的设计和性能天线方向图的分析和计算6.2 天线阵列和波束形成天线阵列的基本原理和分类波束形成技术及其在通信系统中的应用MIMO 技术中的天线阵列设计与优化第七章：微波通信系统7.1 微波通信基本原理微波通信的优点和缺点微波通信系统的组成和工作原理调制解调技术在微波通信中的应用7.2 微波通信链路设计与优化链路预算和信号传输分析馈线、塔放和天线的选择与配置抗干扰技术和信道编码的应用第八章：微波滤波器与振荡器8.1 微波滤波器设计滤波器的基本原理和分类微波滤波器的设计方法和技巧滤波器的频率特性和插入损耗的测量8.2 微波振荡器设计振荡器的基本原理和分类晶体振荡器和表面声波振荡器等高频振荡器的特性振荡器的频率稳定性和相位噪声第九章：微波电路仿真与设计软件9.1 微波电路仿真软件概述微波电路仿真软件的分类和功能ADS、CST 和HFSS 等微波电路仿真软件的使用方法和技巧微波电路仿真与实际测量结果的对比和分析9.2 微波电路设计与优化实例微波放大器、振荡器和滤波器等电路的设计与优化微波天线和通信系统等应用案例的分析与实践第十章：实验操作与安全注意事项10.1 实验操作流程实验前的准备工作与实验操作流程实验数据采集与处理方法10.2 实验室安全注意事项实验室电器设备的使用与维护实验室化学品的安全存放与处理实验室事故应急预案与处理措施重点和难点解析重点环节1：电磁波的产生和传播电磁波的数学描述：需要理解麦克斯韦方程组对电磁波描述的重要性，以及如何根据边界条件和初始条件求解电磁波的分布。

实验题目：电磁场与微波实验仿真部分班级：姓名：学号：日期：目录实验一微带分支线匹配器 (1)一、实验目的 (1)二、实验原理 (1)1.支节匹配器 (1)2. 微带线 (1)三、实验内容 (2)四、实验步骤 (2)五、仿真过程 (2)1、单支节匹配 (2)2、双支节匹配 (5)3.思考题 (9)五、结论与思考 (10)实验二微带多节阻抗变换器 (12)一、实验目的 (12)二、实验原理 (12)三、实验内容 (13)四、实验步骤 (13)五、实验过程 (14)1、纯电阻负载 (14)五、结论与思考 (24)实验三微带功分器 (26)一、实验目的 (26)二、实验原理 (26)1、散射矩阵 (26)2、功分器 (27)三、实验内容 (28)四、实验步骤 (28)五、实验过程 (28)1、计算功分器参数 (28)2、确定微带线尺寸 (29)3、绘制原理图 (29)4、仿真输出 (30)五、结论与思考 (34)附录：心得体会 (35)实验一 微带分支线匹配器一、实验目的1. 熟悉支节匹配器的匹配原理；2. 了解微带线的基本概念和元件模型；3. 掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络。

二、实验原理1.支节匹配器随着工作频率的提高及响应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。

因此，在频率高达一定数值以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。

常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。

支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。

这类匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的，此电纳（或）电抗元件常用一终端短路或开路段构成。

图1.1 支节匹配器原理单支节匹配的基本思想是选择支节到阻抗的距离d ，使其在距负载d 处向主线看去的导纳Y 是0Y jB +形式。

电磁场与微波测量实验报告天线特性测试实验报告北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告1天线特性测试及分析本实验主要是学习天线理论、掌握天线方向图的概念以及学习天线方向图的测量方法。

以下是天线的概念及有关名词的解释。

一、天线的概念无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。

电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。

可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。

天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。

对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等。

二、天线的方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。

衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的2天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。

全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。

定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。

三、天线的增益增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。

增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远。

增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。

它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。

电磁场与微波技术实验报告
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华北电力大学
实验报告
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实验名称仿真实验一：Smith圆图的仿真
课程名称电磁场与微波技术
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专业班级：学生姓名：
学号：成绩：
指导教师：实验日期：
验证性、综合性实验报告应含的主要内容：
一、实验目的及要求
二、所用仪器、设备
三、实验原理
四、实验方法与步骤
五、实验结果与数据处理
六、讨论与结论<对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题
等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见）b5E2RGbCAP
七、所附实验输出的结果或数据
设计性实验报告应含的主要内容：
一、设计要求
二、选择的方案
三、所用仪器、设备
四、实验方法与步骤
五、实验结果与数据处理
六、结论<依据“设计要求”）
七、所附实验输出的结果或数据
* 封面左侧印痕处装订
为半径的圆。

那么不同的反射系数出，这是一个直线方程，表明在复平面上等反射系数幅角线是由将。

我们把前面所讲的四种轨迹画在一张极坐标图上，
文件下的Sch1,在右侧空白处建立电路图，如下图所New Item>Analyses>Add linear Analysis。

申明：
所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。

实验三对称天线和天线阵的方向图实验目的：1、熟悉对称天线和天线阵的概念；2、熟悉不同长度对称天线的空间辐射方向图；3、理解天线阵的概念和空间辐射特性。

实验原理：天线阵就是将若干个单元天线按一定方式排列而成的天线系统。

排列方式可以是直线阵、平面阵和立体阵。

实际的天线阵多用相似元组成。

所谓相似元，是指各阵元的类型、尺寸相同，架设方位相同。

天线阵的辐射场是各单元天线辐射场的矢量和。

只要调整好各单元天线辐射场之间的相位差，就可以得到所需要的、更强的方向性方向图乘积定理f(θ,φ)=f1(θ,φ)×fa(θ,φ) 上式表明，天线阵的方向函数可以由两项相乘而得。

第一项f1(θ,φ)称为元因子（Primary Pattern），它与单元天线的结构及架设方位有关；第二项fa(θ,φ)称为阵因子（Array Pattern），取决于天线之间的电流比以及相对位置，与单元天线无关。

方向函数（或方向图）等于单元天线的方向函数（或方向图）与阵因子（或方向图）的乘积，这就是方向图乘积定理。

已知对称振子以波腹电流归算的方向函数为实验步骤：1、对称天线的二维极坐标空间辐射方向图（1）建立对称天线二维极坐标空间辐射方向函数的数学模型（2）利用matlab软件进行仿真（3）观察并分析仿真图中不同长度对称天线的空间辐射特性E面方向函数：2、天线阵—端射阵和边射阵（1）建立端射阵和边射阵空间辐射方向函数的数学模型（2）利用matlab软件进行仿真（3）观察并分析仿真图中两种天线阵的空间辐射特性实验报告要求：（1）抓仿真程序结果图（2）理论分析与讨论1、对称天线方向图01）clcclearlambda=1;%自由空间的波长L0=1; %改变L0值，得到不同长度对称阵子的方向图L=L0*lambda; %分别令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λk=2*pi/lambda;%自由空间的相移常数theta0=[::360];theta=theta0*pi/180;902700 L=λ时对称阵子天线的方向图for i=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i))); endpolar(theta,fe/max(fe)); %画归一化方向图title('L=λ时对称阵子天线的方向图')%L 的长度不同，标题不同 02)clc clear lambda=1;%自由空间的波长L0=1/4; %改变L0值，得到不同长度对称阵子的方向图L=L0*lambda; %分别令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λk=2*pi/lambda;%自由空间的相移常数theta0=[::360];theta=theta0*pi/180;for i=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i))); endpolar(theta,fe/max(fe)); %画归一化方向图title('L=λ时对称阵子天线的方向图')%L 的长度不同，标题不同 3)clc clearlambda=1;%自由空间的波长 L0=1/2; %改变L0值，得到不同长度对称阵子的方向图L=L0*lambda; %分别令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ k=2*pi/lambda;%自由空间的相移常数theta0=[::360];theta=theta0*pi/180;for i=1:length(theta0) fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i))); endpolar(theta,fe/max(fe)); %画归一化方向图 title('L=λ时对称阵子天线的方向图')%L 的长度不同，标题不同 4)clcclear lambda=1;%自由空间的波长L0=3/4; %改变L0值，得到不同长度对称阵子的方向图902700L=λ时对称阵子天线的方向图902700L=λ时对称阵子天线的方向图90270L=λ时对称阵子天线的方向图L=L0*lambda; %分别令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ k=2*pi/lambda;%自由空间的相移常数 theta0=[::360];theta=theta0*pi/180; for i=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i))); endpolar(theta,fe/max(fe)); %画归一化方向图title('L=λ时对称阵子天线的方向图')%L 的长度不同，标题不同 5)clcclearlambda=1;%自由空间的波长 L0=3/2; %改变L0值，得到不同长度对称阵子的方向图L=L0*lambda; %分别令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λk=2*pi/lambda;%自由空间的相移常数 theta0=[::360]; theta=theta0*pi/180;for i=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos (k*L))/sin(theta(i))); endpolar(theta,fe/max(fe)); %画归一化方向图title('L=λ时对称阵子天线的方向图')%L 的长度不同，标题不同 6)clc clearlambda=1;%自由空间的波长L0=2; %改变L0值，得到不同长度对称阵子的方向图 L=L0*lambda; %分别令L=λ/4,λ/2,3λ/4,λ,3λ/2,2λ k=2*pi/lambda;%自由空间的相移常数theta0=[::360];theta=theta0*pi/180; for i=1:length(theta0)fe(i)=abs((cos(k*L*cos(theta(i)))-cos(k*L))/sin(theta(i))); endpolar(theta,fe/max(fe)); %画归一化方向图title('L=λ时对称阵子天线的方向图')%L 的长度不同，标题不同 分析对称振子天线的方向图（以上图形）可以看出：902700L=λ时对称阵子天线的方向图902700L=λ时对称阵子天线的方向图①?l <λ时，随着振子长度的增加，其方向图波瓣变尖锐，其最大辐射方向在q =90o ，无副瓣；②当l >λ时，开始出现副瓣， 但最大辐射方向仍在q =90o 的方向上； ③当l >0.625l λ时，最大辐射方向将偏离q =90o 的方向；（当l >λ，出现反向电流，场为反向叠加）； ④当l =l λ时，天线上的反向电流与正向电流相同，故在q =90o 上场将完全抵消，其总场为零，但在q =60o 的方向上，由于场的行程差引起的相位差和电流的相位差互相抵消，从而形成场的最大值。

电磁场与微波技术实验教案一、实验目的1. 理解电磁场的基本概念和特性2. 掌握电磁波的产生、传播和接收原理3. 学习微波技术的应用及其在通信、雷达等方面的基本原理4. 培养实验操作能力和实验数据分析能力。

二、实验原理1. 电磁场的基本方程和边界条件2. 麦克斯韦方程组的时域和频域表示3. 电磁波的传播特性：波速、波长、频率、相位等4. 微波的基本概念：微波的产生、传输、辐射和检测5. 微波器件的基本原理和工作特性：放大器、振荡器、滤波器、混频器等三、实验设备与器材1. 电磁场与微波技术实验装置2. 信号发生器3. 示波器4. 网络分析仪5. 频谱分析仪6. 微波天线7. 测量仪器与工具：电压表、电流表、功率计等四、实验内容与步骤1. 实验一：静电场的测量a. 建立静电场模型b. 使用电场测量仪器进行场强测量c. 分析实验数据，验证库仑定律2. 实验二：电磁波的产生与接收a. 使用信号发生器产生电磁波b. 通过天线发射并接收电磁波c. 分析接收到的电磁波信号，研究其传播特性3. 实验三：微波传输特性测试a. 搭建微波传输线路b. 使用网络分析仪测量传输特性c. 分析实验数据，研究微波传输的损耗和反射特性4. 实验四：微波放大器的设计与测试a. 设计微波放大器电路b. 搭建放大器并进行测试c. 分析测试结果，研究放大器的性能指标5. 实验五：微波振荡器的设计与测试a. 设计微波振荡器电路b. 搭建振荡器并进行测试c. 分析测试结果，研究振荡器的频率稳定性和幅度特性五、实验报告要求1. 实验目的、原理、内容与步骤的描述2. 实验数据的采集、处理与分析3. 实验结果的图表展示4. 实验结论与思考题5. 参考文献列表六、实验六：微波谐振腔的特性测量1. 实验目的了解微波谐振腔的基本原理和特性学习使用频谱分析仪进行谐振腔的测量分析谐振频率、Q值等参数2. 实验原理微波谐振腔的TE和TM模式谐振频率与Q值的关系谐振腔的驻波比和匹配特性3. 实验设备与器材微波谐振腔频谱分析仪匹配网络测量仪器与工具4. 实验内容与步骤搭建微波谐振腔测试系统调整匹配网络，实现谐振腔的匹配使用频谱分析仪测量谐振频率和Q值分析实验数据，研究谐振腔的特性5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论谐振腔的匹配和特性七、实验七：微波滤波器的设计与测试1. 实验目的学习微波滤波器的设计方法掌握微波滤波器的测试技术分析滤波器的频率响应和阻带特性2. 实验原理微波滤波器的设计原则和方法滤波器的频率响应和阻带特性滤波器的插入损耗和带外抑制3. 实验设备与器材微波滤波器设计软件网络分析仪微波无源器件测量仪器与工具4. 实验内容与步骤使用微波滤波器设计软件设计滤波器搭建滤波器测试系统使用网络分析仪测量滤波器的性能参数分析实验数据，验证滤波器的设计效果5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论滤波器的性能和应用八、实验八：微波振荡器的设计与测试1. 实验目的学习微波振荡器的设计原理掌握微波振荡器的测试技术分析振荡器的频率稳定性和幅度特性2. 实验原理微波振荡器的工作原理振荡器的频率稳定性和幅度特性晶体振荡器的选用和测试3. 实验设备与器材微波振荡器设计软件网络分析仪微波无源器件测量仪器与工具4. 实验内容与步骤使用微波振荡器设计软件设计振荡器搭建振荡器测试系统使用网络分析仪测量振荡器的性能参数分析实验数据，验证振荡器的性能5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论振荡器的性能和应用九、实验九：微波通信系统的性能测试1. 实验目的了解微波通信系统的基本组成学习微波通信系统的性能测试方法分析通信系统的传输损耗和误码率2. 实验原理微波通信系统的基本组成和工作原理通信系统的性能指标：传输损耗、误码率等通信系统的测试方法和测试仪器3. 实验设备与器材微波通信系统装置网络分析仪误码率测试仪测量仪器与工具4. 实验内容与步骤搭建微波通信系统测试平台使用网络分析仪测量传输损耗使用误码率测试仪进行误码率测试分析实验数据，评估通信系统的性能5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论通信系统的性能和改善方法十、实验十：微波雷达系统的原理与实验1. 实验目的了解微波雷达系统的基本原理学习微波雷达系统的十一、实验十：微波雷达系统的原理与实验1. 实验目的了解微波雷达系统的基本原理学习微波雷达系统的工作方式和应用进行微波雷达实验，验证雷达原理2. 实验原理微波雷达系统的工作原理：发射、反射、接收雷达信号的处理：距离、速度、方位的确定脉冲多普勒雷达和连续波雷达的原理3. 实验设备与器材微波雷达实验装置雷达天线信号处理设备示波器测量仪器与工具4. 实验内容与步骤搭建微波雷达实验系统进行雷达发射和接收实验分析雷达信号，确定目标的位置和速度讨论雷达系统的性能和应用5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论雷达系统的原理和应用十二、实验十一：卫星通信系统的原理与实验1. 实验目的了解卫星通信系统的基本原理学习卫星通信系统的组成和工作方式进行卫星通信实验，验证通信效果2. 实验原理卫星通信系统的基本原理和组成卫星信号的传输和接收卫星通信系统的性能指标和优化3. 实验设备与器材卫星通信实验装置卫星天线信号处理设备示波器测量仪器与工具4. 实验内容与步骤搭建卫星通信实验系统进行卫星信号的发射和接收实验分析卫星通信信号，评估通信效果讨论卫星通信系统的性能和应用5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论卫星通信系统的原理和应用十三、实验十二：光纤通信系统的原理与实验1. 实验目的了解光纤通信系统的基本原理学习光纤通信系统的组成和工作方式进行光纤通信实验，验证通信效果2. 实验原理光纤通信系统的基本原理和组成光纤信号的传输和衰减光纤通信系统的性能指标和优化3. 实验设备与器材光纤通信实验装置光纤信号处理设备示波器测量仪器与工具4. 实验内容与步骤搭建光纤通信实验系统进行光纤信号的发射和接收实验分析光纤通信信号，评估通信效果讨论光纤通信系统的性能和应用5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论光纤通信系统的原理和应用十四、实验十三：射频识别系统的原理与实验1. 实验目的了解射频识别（RFID）系统的基本原理学习射频识别系统的组成和工作方式进行射频识别实验，验证识别效果2. 实验原理射频识别系统的基本原理和组成RFID标签和读写器的通信过程射频识别系统的性能指标和优化3. 实验设备与器材射频识别实验装置RFID标签和读写器信号处理设备示波器测量仪器与工具4. 实验内容与步骤搭建射频识别实验系统进行RFID标签的读取和写入实验分析射频识别信号，验证识别效果讨论射频识别系统的性能和应用5. 实验报告要求描述实验目的、原理、内容与步骤给出实验测量数据和图表分析实验结果，讨论射频识别系统的原理和应用十五、实验十四：无线传感网络的原理与实验1. 实验目的了解无线传感网络的基本原理学习无线传感网络的组成和工作方式重点和难点解析本文主要介绍了电磁场与微波技术实验教案，共包含了十五个章节。

电磁场与微波实验报告电磁场与微波实验报告引言：电磁场是物质世界中一种重要的物理现象，它在我们的日常生活中无处不在。

微波则是一种特殊波长的电磁波，广泛应用于通信、烹饪等领域。

本次实验旨在通过探究电磁场与微波的关系，加深对电磁场的理解，并验证微波的特性。

实验目的：1. 了解电磁场的基本概念和特性；2. 探究电磁场与微波的关系；3. 验证微波的特性。

实验材料：1. 微波炉；2. 金属网格；3. 纸片；4. 木棒；5. 电磁场探测器。

实验步骤：1. 将纸片放置在微波炉的底部，然后打开微波炉并设定一定的时间；2. 观察纸片在微波炉中的变化，并记录下来；3. 在微波炉中放置金属网格，然后再次打开微波炉并设定一定的时间；4. 观察金属网格在微波炉中的变化，并记录下来；5. 使用木棒在微波炉中进行搅拌，并观察木棒的变化；6. 使用电磁场探测器测量微波炉中的电磁场强度，并记录下来。

实验结果与分析：1. 纸片在微波炉中变热、变焦；通过观察纸片在微波炉中的变化，我们可以看到纸片在微波炉中变得热乎乎的，并且在一定时间后出现了焦黑的现象。

这说明微波炉中的微波能够加热物体，使其发生物理变化。

2. 金属网格在微波炉中产生火花；当我们将金属网格放置在微波炉中时，观察到金属网格上出现了明亮的火花。

这是因为金属具有良好的导电性，当微波炉中的微波与金属网格相互作用时，产生了电流，从而导致了火花的产生。

3. 木棒在微波炉中没有明显变化；与纸片和金属网格不同，木棒在微波炉中并没有出现明显的变化。

这是因为木材是绝缘体，无法导电，微波无法对其产生明显的作用。

4. 微波炉中的电磁场强度较高；通过使用电磁场探测器测量微波炉中的电磁场强度，我们可以发现微波炉中的电磁场强度相当高。

这也是微波炉能够迅速加热食物的原因之一。

结论：通过本次实验，我们深入了解了电磁场的基本概念和特性，并验证了微波的特性。

微波能够加热物体，使其发生物理变化；金属具有良好的导电性，当微波与金属相互作用时会产生火花；木材是绝缘体，无法导电，因此在微波炉中没有明显变化。

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。