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实验三-复反射系数

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实验三 复反射系数（复阻抗）测量

一．实验目的

1.了解测量线的基本结构和调谐方法，掌握微波晶体检波律的校准方法。

2.了解驻波测量与阻抗测量的意义与相互关系，熟练掌握用测量线测量反射系数即复阻抗的基本方法。

3.熟悉Smith阻抗园图的应用。

二．实验原理

三．实验步骤

1.测量线后接短路片。将信号调至最大，并用波长计测出工作频率f，由此计算导波长λg。计算导波长时，需矩形波导宽边的长度，实验室所用的BD20系列波导的a=2.286cm。λg=λ/√1-(λ/λc)^2,

λc=2a。

2.在测量线后接短路片，用交叉读数法测出各最小点位置Dmin（需将系统灵敏度调至最佳状态，以提高最小点为止的测量精度），求导波长λg。并与上面计算得的λg相比较。

3.在测量线后接匹配负载，用直接法测出其驻波系数。

4.在测量线后接膜片+匹配负载，用直接法、二倍最小法、功率衰减法测量其驻波系数，并测出其最小点位置（均需用交叉度数法测量）。计算该负载的输入阻抗及输入导纳。功率衰减器的刻度通过查表得到衰减量（dB）。

5.取下负载，测量线开口，测一下此时的驻波系数ρ及Dmin，计算终端开口时的等效阻抗值。

6.在测量线后接短路片，测量晶体检波律。

四．实验数据和计算过程：

1测量线后接短路片：

螺旋测微计读数为8.46mm，经查表对应的频率为9.37GHZ。根据公式λg=λ/√1-(λ/λc)^2，λ=c/f，λc=2a，经计算求出

λg=4.48cm

2.测量线后接短路片：

3.交叉读数法的数值分别为115mm、108.3mm和92.5mm、85.8mm。对应的Dmin1=111.65mm和Dmin2=89.15mm。 ∆Dmin=22.5mm，λg=2∆Dmin=4.5cm。与上一组测得的结果4.48相比，相差不到0.5%。

3.测量线后接匹配负载：

4.amax=1000，amin=920。在此默认晶体检波律为n=2，所以ρ=√amax/amin=1.043

4.测量线后接膜片＋匹配负载：

①直接法：ρ=√amax/amin=√1000/36=5.27.

②二倍最小法：ρ=√1+1/[sin（piW/λg）]^2,W=87.7-85=2.7mm

λg=4.5cm,计算得ρ=5.43.

③功率衰减法：ρ=10^(∆A/20),

∆A=Amax-Amin=17.9-2.4=15.5dB,计算后得ρ=5.96.

④最小点位置为(87.7+85)/2=86.35mm.参考面位置为89.6mm，因此dmin=-3.25mm(因为最小点位置在参考面的负载段方向)。ρ取平均值为5.53计算公式为：Z=1-jρtan（βdmin）/ρ-jtan（βdmin），β=2pi/λg经计算归一化阻抗Z=0.22+0.47j，归一化导纳Y=0.81-1.74j

5.测量线开口：

ρ=10^(∆A/20)，∆A=Amax-Amin=8.7-4.3=4.4dB，计算后得ρ=1.66，Dmin=(104.4+87.2)/2=95.8mm.dmin=6.2mm

计算公式为：Z=1-jρtan（βdmin）/ρ-jtan（βdmin），β=2pi/λg经计算终端开口的等效归一化阻抗值为Z=0.95-0.5j，归一化导纳

Y=0.824+0.434j。 6.测量线后接短路片：

经计算，有：Dmin=89.6mm,d1=11.7mm,d2=9.7mm,d3=8.7mm,d4=7.8mm,d5=7mm,d6=6.3mm,d7=5.5mm,d8=4.8mm,d9=3.8mm,d10=1.8mm.

a相对=1，E相对=0.998；a相对=0.9，E相对=0.977;a相对=0.8，E相对=0.937;a相对=0.7，E相对=0.886;a相对=0.6，E相对=0.829;a相对=0.5，E相对=0.771;a相对=0.4，E相对=0.695;a相对=0.3，E相对=0.621;a相对=0.2，E相对=0.506;a相对=0.1，E相对=0.249.

a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

E 0.249 0.506 0.621 0.695 0.771

n 1.66 2.36 2.53 2.52 2.67

a 0.6 0.7 0.8 0.9 1

E 0.829 0.886 0.937 0.977 0.998

n 2.72 2.95 3.43 4.53 -

五．结果分析

1.测量导波波长：经查表读出的频率为9.37GHZ，与信号源发出的频率9.37GHZ相吻合。两种测量方法相比较，第一种误差取决于波长计的精度和实验室中波速v与光速的误差程度，而第二种则从另外一个角度出发，直接在测量线上测量λg，误差取决于读数的准确度。得出的结果为λg=4.5cm（4.48cm）

2.测量匹配负载的驻波系数：采用直接法测量，得出结果为

ρ=1.043，与理论值1基本吻合，负载的匹配程度很好。

3.测量膜片+负载的阻抗：需要借助等效参考面进行计算，本实验中，采用的参考面为89.6mm。在计算dmin的时候会出现负值，原因是Dmin在参考面的偏负载一端。得出的数值为：ρ=5.53，归一化阻抗Z=0.22+0.47j。

4.测量开路时的阻抗：归一化阻抗Z=0.95-0.5j，与理论值差距很大，这里考虑空气本身是良好的微波介质，所以简单地不接负载并不能视为是理想开路条件。

5.测量晶体检波律：选取了10个点，晶体检波律n取值从1.66到4.53变化，由表格可见，在信号偏小的时候晶体检波律可视为2，将检波律的偏差视为测量误差进行考虑，但在信号较大时便要读取a、E关系曲线上的数值进行计算了。

六．思考题

1.用测量线测微波阻抗应注意什么问题？为什么能用测等效参考面阻抗的方法确定待测阻抗？

①确定等效参考面，测出驻波比ρ导波波场λg和最小点到负载距离dmin，即可测出微波阻抗。

②由于测量线的位置标尺并不是从测量线终端开始刻度的，因而无法直接测量dmin。在传输线上每隔nλg/2处的阻抗值相等，故可以测等效参考面的阻抗确定待测阻抗。

2.能否从你所测得的数据中求出膜片本身的阻抗？你能否考虑出测量膜片阻抗的其他方法？

①可以，因为膜片+匹配负载的并联接入，可以将输入导纳的值减去归一化匹配负载导纳1，剩余值即为膜片的导纳，再经过运算即可得到膜片的阻抗。

②可以用自动测量线直接测量膜片+负载的导纳和负载的导纳，二者直接相减。可以减小由于负载并不完全匹配所带来的误差。

3.试比较实验中所用的三种驻波系数测量方法的特点。

①直接法：测试范围受限于检波晶体的噪声电平及平方律检波范围，通常ρ<=6的时候才能应用此种方法。

②二倍最小法：ρ越大时，w/λg的值就越小，因而宽度W和导波波长λg的测量精度对测量结果影响很大，是此种方法的主要误差来源，适用于大中驻波比如ρ>3--5.

③功率衰减法：此种方法是一种简便准确的驻波测量方法，其测量精度与晶体检波律、测量放大器的线性无关，而主要取决于衰减器校准精度和测量电路的匹配情况。

4.测量线后不接负载，ρ=∞吗？为什么？如何得到理想的开路条件？

①不等于，因为可视为接入了空气作为负载，由于电磁波可以在空气中很好地传播，故微波中的开路无法以不接负载的方法实现。

②可以通过阻抗变换的方法，接入短路片后再接λ/4阻抗变换器，即可得到理想的开路条件。

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建筑物理光学实验报告

建筑物理光学实验报告

建筑物理实验报告

建筑光学实验：

1.采光系数测量

2.教室亮度测量

3.测定材料光反射系数

4.测定材料光透射系数

小组成员：王林 2011301569

范俊文 2011303156

肖求波 2011301549

沈杰 2011301544

指导教师：刘京华

西北工业大学力学与土木建筑学院

2013年11月3日

一 实验目的

室内光环境对于室内生产，生活，工作有着直接的影响。良好的光环境能够提高工作学习效率，保障人身安全和视力。天然采光效果的好坏及合理与否，可以通过天然采光实测作出评价。采光系数是评价室内自然光环境，室内开口合理与否的一个重要指标。通过实验了解室内自然光环境测量方法及数据的整理与分析，并对该实测房间的光环境作出评价。

二 实验原理及仪器

1.原理：

室内采光测量最主要的工作是同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度和室外水平面的照度值。室外照度是经常变化的，必然引起室内照度的相应变化，不会是固定值。因此对采光系数量的指标，采用相对值，这一相对值称为采光系数（C）,即室内某一点的天然光照度(En),和同一时间的室外全云天的天然光照度（Ew）的比值。

wnEEC

2.仪器：照度计2台/组 卷尺

两台照度计为同型号，分别用于室内和室外的照度测量。

三 实验时间及，地点及天气状况

时间：2013年11月4日 星期一

地点：教学东楼D座

四 实验要求

1测量数据记录(不少于5个测点)

2.附加测量项目：

（1）．采光系数最低值Cmin

采光系数最低值取典型剖面和假定工作面交线上各测点中采光系数值中最低的一个，作为该房间的评价值。

（2）. 采光系数平均值Cav

电磁波吸收性能测试实验报告

电磁波吸收性能测试实验报告

电磁波吸收性能测试实验报告

一、实验目的

本实验旨在研究不同材料对电磁波的吸收性能，通过测量和分析相关数据，评估材料的电磁波吸收能力，为电磁波防护和相关应用提供参考依据。

二、实验原理

电磁波在传播过程中，当遇到具有一定电导率和磁导率的材料时，会发生反射、折射和吸收等现象。材料对电磁波的吸收性能主要取决于其电磁参数，如介电常数和磁导率。通过测量材料在不同频率下的反射系数和传输系数，可以计算出材料的电磁波吸收系数，从而评估其吸收性能。

三、实验设备与材料

1、 矢量网络分析仪：用于测量电磁波的反射系数和传输系数。

2、 同轴测试夹具：用于固定和连接测试样品。

3、 电磁波吸收材料样品：包括不同种类、厚度和成分的材料。

四、实验步骤

1、 准备实验样品

选取不同的电磁波吸收材料，按照规定的尺寸进行裁剪和加工。 确保样品表面平整、无缺陷，以保证测量结果的准确性。

2、 连接测试设备

将矢量网络分析仪与同轴测试夹具连接好，并进行校准。

将测试样品放入同轴测试夹具中，确保接触良好。

3、 测量反射系数和传输系数

设置矢量网络分析仪的工作频率范围和测量点数。

进行测量，记录不同频率下的反射系数 S11 和传输系数 S21。

4、 数据处理与分析

根据测量得到的反射系数和传输系数，计算电磁波吸收系数。

绘制电磁波吸收系数随频率变化的曲线。

五、实验结果与分析

1、 不同材料的吸收性能

材料 A：在低频段表现出较低的吸收系数，随着频率的增加，吸收系数逐渐增大，在某一频段达到峰值后逐渐下降。

材料 B：在较宽的频率范围内具有较为稳定的吸收性能，吸收系数相对较高。

材料 C：在高频段显示出良好的吸收效果，但在低频段吸收性能较差。 2、 材料厚度对吸收性能的影响

对于同一种材料，随着厚度的增加，吸收系数普遍增大。但当厚度增加到一定程度后，吸收性能的提升不再明显。

3、 实验误差分析

测量过程中的连接不稳定可能导致数据波动。

椭圆偏振法简称椭偏法

椭圆偏振法简称椭偏法

椭圆偏振法简称椭偏法，是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法。椭偏法的基本原理由于数学处理上的困难，直到本世纪40年代计算机出现以后才发展起来。椭偏法的测量经过几十年来的不断改进，已从手动进入到全自动、变入射角、变波长和实时监测，极大地促进了纳米技术的发展。椭偏法的测量精度很高（比一般的干涉法高一至二个数量级），测量灵敏度也很高(可探测生长中的薄膜小于0.1nm的厚度变化)。利用椭偏法可以测量薄膜的厚度和折射率，也可以测定材料的吸收系数或金属的复折射率等光学参数。因此，椭偏法在半导体材料、光学、化学、生物学和医学等领域有着广泛的应用。

通过实验，读者应了解椭偏法的基本原理，学会用椭偏法测量纳米级薄膜的厚度和折射率，以及金属的复折射率。

一、实验原理

椭偏法测量的基本思路是，起偏器产生的线偏振光经取向一定的1／4波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。根据偏振光在反射前后的偏振状态变化（包括振幅和相位的变化），便可以确定样品表面的许多光学特性。

设待测样品是均匀涂镀在衬底上的透明同性膜层。如图3.5.1所示,n1,n2和n3分别为环境介质、薄膜和衬底的折射率，d是薄膜的厚度，入射光束在膜层上的入射角为，在薄膜及衬底中的折射角分别为和。按照折射定律有 (1)

光的电矢量分解为两个分量，即在入射面内的P分量及垂直于入射面的S分量．根据折射定律及菲涅尔反射公式，可求得p分量和s分量在第一界面上的复振幅反射率分别为,

而在第二界面处则有 ,

从图3.5.1可以看出，入射光在两个界面上会有多次的反射和折射，总反射光束将是许多反射光束干涉的结果。利用多光束干涉的理论，得p分量和s分量的总反射系数 ,

其中 (2) 是相邻反射光束之间的相位差，而为光在真空中的波长。

电磁波的反射实验

电磁波的反射实验

电磁波的反射实验

一、实验名称：电磁波的反射实验

二、实验类型：认知性+研究性 三、实验学时：2学时

四、实验对象：本科生

五、实验目的：认识波的反射现象及规律，包括：线极化波的反射，圆极化波的反射。

六、实验内容：线极化波和圆极化波的反射

七、实验设备：微波分光仪一套，线极化天线，圆极化天线，金属反射板，玻璃介质板。

八、实验原理：

根据入射线极化波电场方向和入射面的关系，可以把入射波分为垂直极化和平行极化两种，如图1和图2所示。

⊙iEiHrE⊙rH⊙EHirOxzir法线入射线反射线折射线分界面111,,222,,niˆ

图1 垂直极化

niˆ⊙iEiHrE⊙rH⊙EHirOxzir法线入射线反射线折射线分界面111,,222,,

图2 平行极化

而任意极化波（包括任意线极化波、圆极化波、椭圆极化波）总可以分解成垂直极化和平行极化两种线极化波的合成。故只需分别研究此两种情况下波的反射和折射即可。

根据理想导体表面边界切向电场为零的条件，电磁波入射到理想导体表面的反射系数大小1。对垂直极化和平行极化，均有反射系数1。所以理想情况下，圆极化

波入射到理想导体表面反射波仍为圆极化波，但旋向改变。

根据垂直于边界波阻抗连续性条件，可以得到电磁波入射到两理想介质交界面的反射和透射系数为

ittititTsecsecsec2secsecsecsec1221212（垂直极化）

ittititTcoscoscos2coscoscoscos1221212//（平行极化）

电磁波斜入射时，由于介质对垂直极化分量和水平极化分量的反射系数和透射系数不相等，即//，//TT，因此反射和折射波不再是圆极化波，而是椭圆极化波。反射波旋向改变，折射波旋向不变。