北邮电磁场与电磁波

北邮电磁场与电磁波实验三四五————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验三、双缝干涉实验1. 实验目的掌握来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的影响。

2. 实验设备S426型分光仪3. 实验原理图一 双缝衍射原理图如图1所示，当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上，则每一条狭缝就是次级波波源。

由两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板的后面空间里，将产生干涉现象。

当然，光通过每个缝也有衍射现象。

因此本实验将是衍射和干涉两者结合的结果。

为了主要研究来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的结果，设b 为双缝的距离，a 为缝宽，a 接入波长λ。

因此，取较大的b ，则干涉强度受单缝衍射的影响小；反之，当b较小时，干涉强度受单缝衍射影响大。

干涉加强的角度为：干涉加强的角度为：（）干涉减弱的角度为：（）本演示实验中，只对1级极大干涉角和极小干涉角作讨论。

4.实验内容与步骤仪器连接时，预先接需要调整双缝衍射板的缝宽，当该板放在支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的90刻度的一对线一致。

转动小平台使固定臂的指针在小平台的180处，此时小平台的0就是狭缝平面的法线方向。

这时调整信号电平使表头指示接近满度。

然后从衍射角0开始，在双缝的两侧使衍射角每改变1度去一次表头读数，并记录下来。

由于衍射板横向尺寸太小，所以当b取得较大时，为了避免接收喇叭直接收到发射喇叭的发射波或通过板的边缘过来的波，活动臂的转动角度应小些。

5.实验数据与分析5.1.双缝衍射实验a=40mm;b=80mm,λ=32mm1)实验测量数据φ右侧电流强度（μA) 左侧电流强度（μA)平均电流强度（μA)0°90 90 901°96 100 98 2°100 94 97 3°100 61 80.5 4°98 39 68.5 5°68 20 44 6°36 15 25.5 7°16 18 17 8° 6 25 15.5 9° 4 38 21 10° 6 52 29 11°10 50 30 12°25 42 33.5 13°40 40 40 14°48 48 4815°56 56 56 16°55 78 66.5 17°47 96 71.5 18°38 100 69 19°23 100 61.5 20°10 99 54.5 21° 4 91 47.5 22° 2 82 42 23°0 74 37 24°0 60 30 25° 1 46 23.5 26° 4 24 14 27° 6 9 7.5 28°8 4 629°8 4 6 30°7 15 11 31° 5 52 28.5 32° 4 98 51 33° 3 100 51.5 34° 2 100 51 35° 1 100 50.5 36° 1 100 50.52)理论分析将双缝的参数a=40mm;b=80mm,λ=32mm代入方程中，得到下表：K 0 1 2 3 1（极0°15.47°32.23°53.13°大值）2（极7.66°23.58°41.81°68.96°小值）3)作图分析120100806040200°2°4°6°8°10°12°14°16°18°20°22°24°26°28°30°32°34°36°其中，蓝色的曲线代表原始数据，绿色的离散值代表极大值，红色的离散值代表极小值。

电磁场与微波测量实验总结学院：班级：姓名：学号：一、实验建议八周的电磁场与微波实验让我收获了很多知识与经验，也培养了我实验动手的能力，但与此同时我也发现了实验的一些不足之处，下面是我对部分实验的看法和建议：1、课程安排不太合理微波工程是上学期学的，大家还有比较深刻的印象，对实验原理理解的比较快，实验进行得也比较顺利。

但电磁场是大二学的，已经基本都遗忘了，预习起来比较吃力，理解得也要慢一些。

2、希望学校能加强对实验器材的管理实验中，我们很多次发现许多器件不足，需要各个组之间相互借用，有时还需要等到其他组做完才能继续实验。

这不利于同学们完成实验，而且对于实验室的器材维护也会产生不利的影响。

建议实验室以后加强对于实验器材的管理与维护，同时也加强同学们对实验器材的重视和爱护，共同努力，创造一个更好的实验环境。

3、实验互相干扰太严重由于实验室较小，各组之间的干扰比较严重，几乎每次写实验误差分析的时候都要写上这一点。

其实可以通过合理安排小组进行实验的时间或者扩大实验场地。

二、提出新的实验用微波分光仪测量玻璃厚度1、实验目的深入理解电磁波的反射、折射和叠加2、实验仪器S426型分光仪的改进设备3、实验原理发射波在玻璃表面反射一次，透过玻璃后经反射板反射一次。

当两次反射博得路径相差波长的整数倍的时候，接受喇叭收到的信号最强。

设玻璃厚度为x，可以动板与玻璃距离为d，θ1和θ2分别为入射角和折射角，v1和v2分别为空气中速度和玻璃中速度。

其中θ2可由计算得出，λ、d、θ1均可以测量得到。

为减小实验误差可选取多个入射角进行测量。

玻璃的折射率可参考以下数据。

4、实验内容及步骤（1）将反射板紧贴玻璃，记下此时刻度d1；（2）移动反射板，观察接收信号，当信号出现一次最大值时记下此时刻度d2；（3）继续移动发射板，再次出现最大值时记下刻度d3；（4）更换入射角度，重复以上步骤；（5）将数据填入表格并进行计算。

5、数据记录λ=（d3-d2）*2 d=d2-d1带入公式（3），即可求出x三、实验总结电磁场与微波测量实验是通信工程、电子工程、自动控制、无线技术、微波工程、电磁兼容等专业的一门重要的基础实验课。

实验一：电磁波反射折射实验一、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。

电磁波斜入射到两种不同媒介分界面上时会发生发射和折射现象，同时，分界面对电磁波的反射和折射现象与入射波的极化方向有关。

将分界面的法线与入射波构成的平面定义为入射面，入射波与界面法线的夹角定义为入射角，反射波与界面法线的夹角定义为反射角，折射波与界面的法线的夹角定义为折射角。

电场E垂直于入射面的电磁波为垂直极化波。

垂直极化波的反射系数和折射系数：R⫠=η2cosθ−η1cosθ‘’η2cosθ+η1cosθ‘’T⫠=2η2cosθη2cosθ+η1cosθ‘’式中:η1=√μ1ε1η2=√μ2ε2三、实验内容与步骤1.熟悉分光仪的结构和调整方法2.连接仪器，调整系统如图1所示，仪器连接时，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900刻度处，将支座放在工作平台上，并利用Figure 1反射实验仪器的布置平台上的定位销和刻线对正支座（与支座上刻线对齐）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。

3.测量入射角和反射角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900刻度的一对刻线一致。

这时小平台上的00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，这角度读数就是入射角，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。

北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013年5月9日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、实验仪器1.微波信号源微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。

该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。

在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。

仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。

2.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。

3.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。

4.波长计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。

5.测量线测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器。

信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告题目：校园无线信号场强特性的研究姓名班级学号序号指导老师：日期：2012年4月目录一、实验目的 (1)二、实验原理 (1)1、电磁波的传播方式 (1)2、尺度路径损耗 (1)3、阴影衰落 (2)4、建筑物的穿透损耗的定义 (3)三、实验内容 (3)四、实验步骤 (4)1、实验对象的选择 (4)2、数据采集 (5)3、数据录入 (5)4、数据处理 (6)五、实验结果与分析 (7)1、磁场强度地理分布 (7)2、磁场强度统计分布 (13)3、建筑物的穿透损耗 (18)六、问题分析与解决 (18)1、测量误差分析 (18)2、场强分布的研究 (19)七、分工安排 (19)八、心得体会 (19)九、附录：数据处理过程 (21)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。

北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告班级：姓名：学号：第一部分实验建议实验已经做完，在这个过程中我收获很多，但我认为也有一些不足之处，提出以下建议。

1）希望增加部分器材，实验过程中很多东西不够用，大家要相互借用，有时要等到其他组做完，比较影响实验进度。

2）实验室太小，实验互相干扰严重，部分实验会有误差。

希望扩大场地。

第二部分从“用谐振腔微扰法测量介电常数实验”提出新实验——谐振腔体积对测量结果准确性的研究实验提出依据：该实验的提出是建立在对“用谐振腔微扰法测量介电常数”实验的研究基础之上，原实验中要求介质棒体积Vs 远小于谐振腔体积V0，此时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，从而可把样品看成一个微扰，则样品中的电场和外电场相等。

而原实验中的谐振腔体积是否真的满足这个条件呢，改变谐振腔的体积对测量结果的准确性有何影响呢？本实验将对此做进一步的探究。

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。

3． 对实验结果做进一步的验证。

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。

北邮电磁场与电磁波测量实验报告6_驻波比_阻抗北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波驻波比的测量阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班级：2010211203 班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013 年5 月17 日实验三微波驻波比的测量、实验目的了解波导测量系统，熟悉基本微波原件的作用。

掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。

掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。

二、实验原理驻波测量是微波测量中，最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗波长相位和Q 值等其他参量。

在传输线中，若存在驻波，将使能量不能有效的传给负载，因而会增加损耗，在大功率情况下，由于驻波存在可能发生击穿现象，；此外驻波促奈还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度，因此驻波测量非常重要，在测量时通常测量电压驻波系数，即波导中，电场最大值与最小值之比，即2.1 )E2.1 )min测量驻波系数的方法与仪器种类很多，本实验着重熟悉用驻波测量线测驻波系数的几种方法。

直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强如图1 所示，从而求得驻波系数的方法叫做直接法。

图1 沿线驻波场分布图若驻波腹点和节点处电表读数分别为I max , I min 则电压驻波系数ρ :2.2)图2 节点场强分布当电压驻波系数1.05< ρ<1.5 时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值。

I max1 I max2 ... I maxnImin1 Imin2 ... Iminn （2.3 ）min1 min2 min n当驻波系数1.5< ρ<3 之间时，可直接读出Imax,Imin 即可。

等指示度法当被测器件的驻波系数大于5 时，驻波腹点和节点的电平相差很大，按直接法求取大驻波系数会带来较大的误差，因此采用等指示度法，也就是通过测量驻波图形中波节点附近场的分布规律的间接方法，求出驻波系数。

频谱特性测量演示实验1.ESPI 测试接收机所测频率范围为: 9KHz—3GHz2.ESPI 测试接收机的RF输入端口最大射频信号: +30dbm，最大直流:50v3.是否直观的观测到电磁波的存在？（回答是/否）否4.演示实验可以测到的空间信号有哪些，频段分别为:广播：531K~1602KHzGSM900：上行：890~915 MHz 下行：935~960 MHzGSM1800：上行：1710~1755 MHz 下行：1805~1850 MHzWCDMA：上行：1920～1980MHz 下行：2110～2170MHzCDMA2000：上行：1920～1980MHz 下行：2110～2170MHzTD-SCDMA：2010～2025MHz5.课堂演示的模拟电视和数字电视频谱图：如何判断是模拟还是数字电视？模拟信号以残留边带调幅方式频分复用传输,有明确的载波频率,不同频道的图像有不同的载波频率。

模拟信号频谱为:每8MHz带宽即一个频道内,能量集中分布在图像载频上,在该载频附近有一个跳动的峰,为彩色副载波所在,再远一点(在8MHz内)还有一个峰,为伴音副载波的峰。

数字信号：一个数字频道的已调信号像一个抬高了的噪声平台, 均匀地平铺于整个带宽之内, 它的能量是均匀分布在整个限定带宽内的。

6.课堂演示GSM900上下行频谱图，CDMA下行频谱图，3G下行频谱图：GSM900上行：GSM900下行：CDMA下行：3G下行：7.该频谱仪能检测的频谱范围，是否能观察到WIFI、电磁炉、蓝牙等频谱？（请分别说明，并指出其频率）可以该频谱仪能检测的频谱范围为9KHz—3GHz所以，能够观察到：WIFI：2.4G电磁炉：20KHz—30KHz蓝牙：2.4G网络参量测量演示实验1矢量网络分析仪所测频段：300KHz—3GHz2端口最大射频信号: 10DBM3矢量网络分析仪为何要校准：首先，仪器的硬件电路需要校正，即消除仪器分析的系统误差；其次，分析仪的测量精度很大程度上受分析仪外部附件的影响，测试的组成部分如连接电缆和适配器幅度和相位的变化会掩盖被测件的真实响应，必须通过用户校准去除这些附件的影响。