电磁波极化实验报告
时间:2025-03-16
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电磁波极化实验报告
篇一:电磁场与微波实验报告(极化波)
实验报告
课程名称:电磁场与微波技术实验指导老师:谢银芳、
王子立成绩:
实验名称:极化波实验类型:验证型实验同组学生姓名:
一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)
三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实
验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、
心得
一、实验目的和要求
1、研究线极化波,圆极化波和椭圆极化波的产生和各
自的特点。2、了解线极化波,圆极化波和椭圆极化波特性
参数的测量方法。
3、通过对三种线性极化波的研究,加深对电磁场极化
特性的认识与理解。
二、实验内容和原理
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原理:平面电磁波的极化是指电磁波传播时,空间某点
电场强度矢量e随时间变化的规律。若e的末端轨迹在一条
直线上时,称为线极化波;若e末端的轨迹是圆(或椭圆),
称为圆(或椭圆)极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符
合右手(或左手)螺旋规则时,则称为右旋(或左旋)圆极
化波。而椭圆极化波末端为椭圆形。线极化波、圆极化波和
椭圆极化波都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。设
同频率的两个正交线极化波为:
ex?exme?j(kz??x)ey?eyme?j(kz??y)
当?x??y??,exm??eym时,是线极化波当?x??y??
?
2
,exm??eym时,是圆极化波
当?x??y介于线极化波与圆极化波时,是椭圆极化波
内容:1.圆极化波的调整与测量2.线极化波的调整与测
量3.椭圆极化波的调整与测量
三、主要仪器设备
如下图所示,其中辐射喇叭由固态信号源、衰减器及矩
形喇叭组成。其中固态信号源工作频率为f=9375mhz。接收
喇叭由矩形喇叭,检波器,,微安表等组成。其它装置基本
上与实验一相同。
四、实验步骤和结果记录
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1、圆极化波
根据圆极化波的要求,两相同频率的正交场相干波必须
幅度相等,相位差?
o
?
2
。因此,
先使发射喇叭的转角为45左右,分别将接收喇叭垂直
与水平放置,收到em1和em2,然后转动接收喇叭到任意一
个角度,则将会出现大于或者小于em1值的情况。然后慢慢
移动pr2的位置,知道接收喇叭在各个角度上的输出指示值
都相等。这样就实现了
???kz1?kz2??
pr0:α=50.0°pr2:l0=25.214mm
?
2
,记此时pr2的位置为l0,依照表格记录相关数据。
pr3:|em1|=|em2|∝I=3.46
圆极化波调整与测试数据记录:
2、线极化波
在前面产生圆极化波实验的基础上,调整pr2的位置l0,
使?x??y???即可产生线极化波。调整pr2的位置使l1化波。
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当
pr0:α=50.0°pr2:l1=29.685mm
当I?Imax时,θr=θ0=110°I?Imax=4.06?A
?l0??/8,所以把
的位置往前调整?/8就产生了线极
转动角度为0、10、20、......170度时记录测量数据
填入表二中。
3、椭圆极化波
在前两部分实验的基础上,改变
的位置,使l1?l2?l0即可产生椭圆极化波。
当pr3转动角度为0、10、20、......170度时记录测
量数据填入表三中并计算出椭圆极化波的椭圆度e
选择保持pr0的转角不变为α=50°移动金属栅网位置
到l0?l2?l0?
椭圆极化波实验数据记录如下:
?
8
,测得l2=27.492mm
五、实验数据记录和处理
实验数据记录见上文表格。数据处理结果见上文表格。
实验处理过程:对于一个读数I2(?A)2
2
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为了求其正比于I的e,需要将读数开根号即可。
椭圆度:对于圆极化波,椭圆度e=Imin/Imax,求出
e=0.81>0.8的实验要求,因此,实验达到目的。在圆极化波
中,数据呈现先增大后减小再增大的趋势,我们进行了分析,
认为这是因为调试的时候,没有严格地将椭圆的长轴短轴与
接收面的垂直水平对应起来。这个在实验中是不规范的,以
后应该注意。
对于圆极化波,因为所有的数值相差不大,所以,我们
有充分的理由相信,它是一个在误差允许范围内的圆极化波。
对于线极化波,因为需要对比实验读数和角度余弦的关
系,为了更加方便地看出其线性关系,所以,我们作了一张
比较图,图像结果如下:
可以看出,它们的趋势大致相同,但是存在一定的误差,
在误差允许范围内,可以认为线极化波已经达到(实验理论
应为两线重合)。
对于椭圆极化波,本身是比较随意的,因为除了两种特
殊的极化波:线极化波和圆极化波,其他都是椭圆极化波,
这里就不作多的分析。对于该椭圆,椭圆度为:e=0.609.
六、收获与体会
第二次的实验明显比第一次复杂很多,但是也不难理解,
该实验的条理、思路非常清晰,这将有利于我们理解波的叠
加等问题。本实验很繁琐,调试的时候需要一定的耐心,但
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