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电磁场与电磁波实验报告电磁场与电磁波实验报告引言：电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念。
电磁场是由电荷产生的一种物理场，它的存在和变化会影响周围空间中的其他电荷。
而电磁波则是电磁场的一种传播形式，它以电磁场的振荡和传播为基础，具有波动性质。
本次实验旨在通过实际操作和测量，深入了解电磁场和电磁波的特性。
实验一：测量电磁场强度在实验一中，我们使用了一个电磁场强度计来测量不同位置的电磁场强度。
首先，我们将电磁场强度计放置在一个固定的位置，记录下此时的电磁场强度。
然后，我们将电磁场强度计移动到其他位置，重复测量过程。
通过这些数据，我们可以得出不同位置的电磁场强度的分布情况。
实验结果显示，电磁场强度随着距离的增加而逐渐减弱。
这符合电磁场的特性，即电荷产生的电磁场在空间中以一定的规律传播，而传播的强度会随着距离的增加而减弱。
这一实验结果验证了电磁场的存在和变化对周围环境的影响。
实验二：测量电磁波频率和波长在实验二中，我们使用了一个频率计和一个波长计来测量电磁波的频率和波长。
首先，我们将频率计和波长计设置好，并将它们与电磁波源连接。
然后，我们观察频率计和波长计的测量结果，并记录下来。
通过这些数据，我们可以得出电磁波的频率和波长的数值。
实验结果显示，不同频率的电磁波具有不同的波长。
频率越高的电磁波，波长越短；频率越低的电磁波，波长越长。
这符合电磁波的特性，即电磁波的振荡频率和波长之间存在一定的关系。
这一实验结果验证了电磁波的波动性质，以及频率和波长之间的关系。
实验三：观察电磁波的干涉和衍射现象在实验三中，我们使用了一块光栅和一个狭缝装置来观察电磁波的干涉和衍射现象。
首先，我们将光栅放置在光源前方，并调整光源的位置和光栅的角度。
然后，我们观察到在光栅后方的屏幕上出现了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹是由电磁波的干涉和衍射效应引起的。
实验结果显示，当电磁波通过光栅时，会发生干涉和衍射现象。
干涉现象表现为明暗相间的条纹，而衍射现象表现为条纹的扩散和交替。
电磁场与电磁波实验指导书目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验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。
图1 电磁感应装置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，如图1所示。
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，如图2所示。
图2 接收天线本实验重点介绍其中的一种─—半波天线。
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/4λ，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：()cos(cos )sin I I E f r rθπθθ==60602 式中，()f θ为方向性函数，对称振子归一化方向性函数为：()()maxcos(cos )sin f F f θθπθθ==2 其中max f 是()f θ的最大值。
北邮电磁场实验报告北邮电磁场实验报告引言：电磁场是物理学中非常重要的一个概念，它涉及到电荷、电流和磁性物质之间的相互作用。
为了更好地理解电磁场的特性和行为，我们进行了一系列的实验。
本报告将详细介绍我们在北邮进行的电磁场实验及其结果。
实验一：静电场与电势分布在这个实验中，我们使用了一对带电的金属板，通过改变金属板的电荷量和距离，观察了电势分布的变化。
实验结果显示，电势随距离的增加而逐渐降低，符合电势随距离平方反比的规律。
此外，我们还观察到电势在金属板附近的区域呈现出均匀分布的特点。
实验二：磁场与磁力线在这个实验中，我们使用了一根通电导线和一块磁铁，通过改变电流的方向和大小，观察了磁场的行为。
实验结果显示，磁铁产生的磁场呈现出环形磁力线的分布。
当通电导线与磁铁相互作用时，导线会受到磁力的作用，其受力方向与电流方向、磁场方向之间存在一定的关系。
实验三：电磁感应与法拉第电磁感应定律在这个实验中，我们使用了一根通电导线和一个线圈，通过改变导线中的电流和线圈的位置，观察了电磁感应现象。
实验结果显示，当导线中的电流改变时，线圈中会产生感应电流。
根据法拉第电磁感应定律，感应电流的大小与导线中电流变化的速率成正比。
此外，我们还观察到线圈中感应电流的方向与导线中电流变化的方向存在一定的关系。
实验四：电磁波的传播在这个实验中，我们使用了一个发射器和一个接收器，通过改变发射器的频率和接收器的位置，观察了电磁波的传播行为。
实验结果显示，电磁波以波动的形式传播，其传播速度与真空中的光速相同。
此外，我们还观察到电磁波的频率与波长之间存在一定的关系，即频率越高，波长越短。
结论：通过以上实验，我们对电磁场的特性和行为有了更深入的了解。
我们发现电磁场的行为符合一系列的规律和定律，如电势随距离平方反比、磁力线的环形分布、法拉第电磁感应定律等。
这些规律和定律为我们理解电磁场的本质和应用提供了重要的指导。
同时，我们也意识到电磁场在日常生活中的广泛应用，如电磁感应用于发电机、电磁波用于通信等。
最新电磁场与电磁波实验报告
在本次实验中，我们深入研究了电磁场与电磁波的基本特性，并进行了一系列的实验来验证理论和观测实际现象。
以下是实验的主要部分和观察结果的概述。
实验一：静电场的建立与测量
我们首先建立了一个简单的静电场，通过使用高压电源对两个相对的金属板进行充电。
通过改变电源的电压，我们观察到金属板上的电荷积累情况，并使用电位差计测量了电场强度。
实验数据显示，电场强度与电压成正比，这与库仑定律的预测一致。
实验二：电磁波的产生与传播
接下来，我们通过振荡电路产生了电磁波。
在一个封闭的微波腔中，我们使用电磁波发生器产生不同频率的电磁波，并通过特殊的探测器来测量波的传播特性。
实验结果表明，电磁波的传播速度在不同的介质中有所变化，这与介质的电磁特性有关。
实验三：电磁波的极化与干涉
在这部分实验中，我们研究了电磁波的极化现象。
通过使用不同极化的波前，我们观察到了波的干涉效应。
特别是在双缝干涉实验中，我们观察到了明显的干涉条纹，这证明了电磁波的波动性质。
实验四：电磁波的吸收与反射
最后，我们探讨了电磁波与物质相互作用的过程。
通过将电磁波照射在不同材料的样品上，我们测量了波的吸收和反射率。
实验发现，吸收和反射率与材料的电磁性质密切相关，并且可以通过改变波的频率来调整这些性质。
通过这些实验，我们不仅验证了电磁场与电磁波的基本理论，而且加深了对这些现象在实际应用中的理解。
这些实验结果对于无线通信、雷达技术以及其他相关领域的研究和开发具有重要的指导意义。
实验二 矩形波导仿真与分析一、实验目的：1、 熟悉HFSS 软件的使用；2、 掌握导波场分析和求解方法，矩形波导高次模的基本设计方法；3、 利用HFSS 软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。
二、预习要求1、 导波原理。
2、 矩形波导模式基本结构，及其基本电磁场分析和理论。
3、 HFSS 软件基本使用方法。
三、实验原理由于矩形波导的四壁都是导体,根据边界条件波导中不可能传输TEM 模,只能传输TE 或TM 模。
这里只分析TE 模(Ez=0)对于TE 模只要解Hz 的波动方程。
即采用分离变量，并带入边界条件解上式，得出TE 模的横向分量的复振幅分别为（1）矩形波导中传输模式的纵向传输特性①截止特性波导中波在传输方向的波数β由式9 给出222000220z z c z H H k H x y ∂∂++=∂∂式7000220002200020002()cos()sin()()sin()cos()()sin()cos()()cos()sin()z x c c z y c c y x H c x y H c H n m n E j j H x y k y k b a b H m m n E j j H x y k x k a a b E m m n H j H x y Z k a a b E n m n H j H x y Z k b a b ωμωμπππωμωμπππβπππβπππ∂⎧==⎪∂⎪⎪∂==-⎪∂⎪⎨⎪=-=⎪⎪⎪==⎪⎩式822222c c k k ππβλλ=-=-式9式中k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。
要使波导中存在导波,则β必须为实数,即k 2＞k 2c 或λ＜λc(f ＞f c ) 式10如果上式不满足,则电磁波不能在波导内传输,称为截止。
故k c 称为截止波数。
矩形波导中TE 10模的截止波长最长,故称它为最低模式,其余模式均称为高次模。
由于TE 10模的截止波长最长且等于2a,用它来传输可以保证单模传输。
电磁场与微波技术实验报告实验题目：基于ADS软件的传输线理论仿真设计与分析学号：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：实验原理：对无耗均匀传输线，线上各点电压U（z），电流I（z）与终端电压U1，终端电流I1的关系为：U（z）=U1cos（βz）+jI1Z0sin（βz）I（z）=I1cos（βz）+j（U1/Z0）sin（βz）其中Z0为无耗传输线的特性阻抗；β为相移常数。
定义传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比为该点的输入阻抗，记作Zin，即：Zin（z）=U（z）/I（z）由此可以得：Zin==Z0其中，Z1为终端负载阻抗。
Zin=Z0（Z1+jZ0）/（Z0+jZ1），β=2π/λ，若已知Z0、Z1就可以知道任意一点的Zin，=（Zin-Z0）/（Zin）+Z0）1、当Z1=0，即负载短路时，||=1，全反射，此时为纯驻波状态，Zin= jZ02、当Z1为无穷大，即负载开路时，||=1，也发生全反射，为纯驻波状态，此时Zin= Z0/j3、当Z1为复阻抗时，即Z1=R1+jX1，此时为行驻波状态4、当Z1为纯电抗时，因为负载不消耗能量，所以任将产生全反射。
5、当负载为匹配时，即Z1=Z0，此时Zin=Z0三：软件仿真1、负载短路情况下的特性负载短路原理图实验仿真任务：1）绘制频率响应线2）终端负载短路时smith圆图s参数分布3）终端短路时输入阻抗分布列表4）终端短路是s参数分布仿真结果分析：2、负载开路情况下的特性负载开路原理图实验仿真任务：1）绘制频率响应线2）终端负载开路时smith圆图s参数分布3）终端开路时输入阻抗分布列表4）终端开路是s参数分布仿真结果分析：3、负载为复阻抗下的特性负载为复阻抗时原理图实验仿真任务：1）绘制频率响应线2）终端负载复阻抗时smith圆图s参数分布3）终端复阻抗时输入阻抗分布列表4）终端复阻抗是s参数分布仿真结果分析：4、负载为纯电抗下的特性负载为纯电抗时原理图实验仿真任务：1）绘制频率响应线2）终端负载纯电抗时smith圆图s参数分布3）终端纯电抗时输入阻抗分布列表4）终端纯电抗是s参数分布仿真结果分析：5、负载为匹配下的特性负载为匹配时的原理图实验仿真任务：1）绘制频率响应线2）终端负载匹配时smith圆图s参数分布3）终端纯电抗时输入阻抗分布列表4）终端纯电抗是s参数分布仿真结果分析：当负载匹配时，传输线上任一点的输入阻抗为50ohm，符合Zin=Z0。
本科实验报告课程名称：电磁场与微波实验姓名：wzh学院：信息与电子工程学院专业：信息工程学号：xxxxxxxx指导教师：王子立选课时间：星期二9-10节2017年 6月17日CopyrightAs one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life.——Wzh实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：王子立成绩：__________________实验名称： CST仿真、喇叭天线辐射特性测量实验类型：仿真和测量同组学生姓名：矩形波导馈电角锥喇叭天线CST仿真一、实验目的和要求1. 了解矩形波导馈电角锥喇叭天线理论分析与增益理论值基本原理。
2．熟悉 CST 软件的基本使用方法。
3．利用 CST 软件进行矩形波导馈电角锥喇叭天线设计和仿真。
二、实验内容和原理1. 喇叭天线概述喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。
合理的选择喇叭尺寸，可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣，较小副瓣和较高的增益。
因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛，是一种常见的测试用天线。
喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的，由于是波导开口面的逐渐扩大，改善了波导与自由空间的匹配，使得波导中的反射系数小，即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去，反射的能量很小。
《微波技术与天线实验》课程实验报告实验二:集总参数滤波器设计学院通信工程学院班级13083414学号13081405姓名田昕煜指导教师魏一振2015年11 月11 日实验名称：1.实验目的一：通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来熟悉MWO2003的各种基本操作。
二：本次实验我们需要用到MWO2003的优化和Tune等工具，要求熟练掌握MWO 提供的这些工具的使用方法和技巧2.实验内容设计一低通滤波器要求如下：1、通带频率范围：0MHz～400MHz2、增益参数 S 21 ：通带内 0MHz～400MHz S 21 >--0.5dB3、阻带内 600MHZ 以上 S 21 <-50dB4、反射系数 S 11 ：通带内 0MHz～400MHz S 11 <-10dB3.实验结果电路设计如下图然后在软件中按照设计的要求做如下的优化要求然后点击运行就可以得到仿真的结果了，我们还可以对结果进一步进行优化，利用优化选项，使用随机优化，点击开始优化，可以是结果更加理想。
之后再点开Tuner微调，多次调试后发下如下参数比较合理得到仿真结果如下4.思考题（1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化那几个步骤？首先需要改变电路图的结构，如下图将原来的电容接地改成电感接地。
之后在优化参数进行重新设置。
也就是将原来0~400MHZ的优化条件改成400MHZ~MAX的频率范围。
原来的600~MAX的改为0~600MHZ的频率范围。
如下图之后重复上述仿真可以得到如下结果可见这样设计并不是十分的完美，在0~300MHZ内基本满足条件，在之后增益略微有偏差。
反射系数在某个区域内比较符合。
（2）你在优化设计过程中，那些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）利用TUNE进行略微条件，观察波形的变化。
可以总结出电容中：调节电容C1(位于最左边的电容)对波形的影响最大。
电感中：调节电感L3(位于最中间的电感)对波形的影响最大。
实验二 电磁波在自由空间的波长的测定
无耗媒质介电常数的测定
一、实验目的
1、利用迈克尔逊干涉原理测定电磁波在自由空间的波长λ。
2、掌握无耗媒质的介电常数r ε的测量方法。
二、实验内容 1、测波长
原理：当媒质中同时传播着两个振动方向相同、频率相同、相位差恒定（相干条件）的波时，两个波同时传到媒质中某点引起该点的振动是两个波独立引起该点振动效应的迭加，会发生相互加强或减弱现象，即产生了波的干涉现象。
能产生干涉现象的波叫做相干波。
如果是两束光波产生干涉，根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系，可以推出微小长度变化（光波波长数量级）和微小角度变化。
迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“ 以太”漂移而设计制造出的精密光学仪器。
利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整干涉仪移动干涉条纹，主要用于长度和折射率的测量。
迈克尔逊因发明干涉仪并用它进行度量学研究成果而获得诺贝尔物理学奖（1907年）。
在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。
我们实验中使用的分光仪，利用了介质的折射、反射原理。
在平面波前进的方向上放置45 的半透射板（玻璃板），由于该板的作用，将有一个信号源0r P 发出的电磁波分成两束1S 、2S 分别向1r P 、2r P 方向传播。
由于1r P 、2r P 全反射作用，两列波再次回到半透射板并到达接收喇叭3r P ，经过不同的光波程1r 、2r 后，分别到达3r P 。
这两列波频率相同，振动方向一致。
设两个相干波的振动方程：
11cos y A t ω=，22cos y A t ω=
两束波在3r P 处引起的振动方程分别为：
111cos(2)r y A t ωπλ=-，222cos(2)r
y A t ωπλ
=-
3r P 处的实际振动情况应该是以上两个同方向同频率分振动的合成。
合成振动的振幅应为：
A =式中∆Φ为两个分振动的相位差：
1212(2)(2)22r r r r r
t t ωπωπππλλλλ
-∆∆Φ=---==
式中r ∆为波程差。
（1） r k λ∆=(0,1,2,3,)k = 时，2k π∆Φ=，3r P 处干涉加强； （2） ()212
k r λ+∆=
(0,1,2,3,)k = 时，
()21k π∆Φ=+，3r P 处干涉减弱。
在实验中当可移动板2r P 移动时，表头指示从一个极小值变到另一个极小值，则2r P 板移动了半波长的距离。
由此就可以求出平面电磁波的波长。
步骤：
1） 利用分光以上的圆盘刻度，使装有0r P 和3r P 的两个支架处在相互垂直状态并固定好。
2） 将装有玻璃的支架放在旋转圆盘上，并准确固定在45 位置处。
3） 将1r P 、2r P 两块铝合金板相互垂直放置并固定好。
4） 对1r P 、2r P 两块铝合金板的位置进行校正，分别轻轻转动1r P 、2r P 并仔细观察微安表头的指示，当指针指示为最大值时，说明两块铝合金板的位置已经校正好。
5） 转动测距装置上的摇柄同时观察微安表头的指示，随着2r P 板的位置发生变化表头的指示大小如下图所示有规律的变化。
6） 为减小机械误差对测试精度的影响，通常测试若干个最小值，取其移动距离的平均值，并且在选择最小点时应取电表开始变化的较小点作为最小点为宜。
2L
λ=
-0.5
0.5
1
2、无耗媒质介电常数的测量
原理：在测定λ的过程中取某一个零指示值作为依据，将具有厚度为d W 的其介电常数为r ε的有机玻璃介质板紧贴在可移动铝合金板2r P 上，由于有机玻璃的加入，使原来的节点位置发生改变，其影响因素与有机玻璃的厚度有关、与它的介电常数r ε有关，这时3r P 接收喇叭天线接收到的相干涉波已不再是反相叠加，为了使3r P 接收喇叭天线收到的干涉波再恢复为反相叠加，使电表指示恢复为零值就必须移动2r P 板从a 点到b 点，从而得到l a b ∆=-，根据r ∆值引起的相位变化得出r ε值。
证明：
在2r P 贴上r ε的介质板后，比未贴r ε介质板时到达3r P 处的波滞后一个相位'∆Φ，使两列波不再反相，3r P 指示不再是零。
00222()k d k d d k k '∆Φ=⋅-⋅=-
式中2d 的含义是平面波垂直入射到导体板2r P 后全反射回来形成驻波，所以平面波的传播经厚d 的介质板是两次。
k 是介质板中的相移常数，0k
k k =)
021k '∆Φ=
将2r P l 距离后，使3r P 重新指示为零，也就是补偿了一个相位02k l
∆Φ=⋅∆，使之与'∆Φ抵消，仍使3r P 处的两列相干波相位反相。
)
00221k l k d ⋅∆=
2
1r l d ε∆⎛⎫=+ ⎪⎝
⎭
介质中的波长 λ=介质中的相移常数 k = k =介质中波的相速 v =步骤：
1） 量出介质板厚度d 。
2） 移动2r P 板，观察电表指示为零时刻度尺上的位置为a 点。
3） 将有机玻璃板紧贴在2r P 前并用夹子将其固定好（固定在1r P 前面也可），注意动作要轻，不要使2r P 板产生移动以免引起误差。
4） 摇动手柄时2r P 板移动，使电表的指示重新为零，记下刻度尺上的位置b 点，l a b ∆=-。
5） 利用公式推算出有机玻璃的相对介电常数。
6） 为了测量准确，在找零点时应找电表指示从静止状态刚刚要变化的最小点作为零点。
在移动2r P 板时，为了减小误差尽量按一个方向摇动手柄，以避免回程误差，使测量更加准确。
因介质板无耗，可以近似看成与加板前波的幅度不变。
a。
