電磁場實驗指導一、系統簡介電磁場電磁波及天線技術是電子信息工程、電磁場與電磁波、微波技術、天線技術類專業必不可少的一門實驗課程，本系統包含功率計、頻率計、方波信號產生，電磁波產生器、功率放大器、選頻放大器等，具有電磁波極化特性測試，天線方向圖測試、靜電場中位移電流測試等多種功能，加深學生對電磁波產生、（調制）、發射、傳輸和接收、（檢波）過程及終端設備相關特性的認識，培養學生對電磁場電磁波及天線應用的創新能力。一、實驗目的1、通過電磁感應裝置的設計，了解麥克斯韋電磁感應定律的內容2、了解半波天線感應器的原理及設計方法3、天線長短與電磁波波長的接收匹配關系電磁感應定律的驗證1、麥克斯韋電磁理論的內容2、什么是電偶極子？3、了解線天線基本結構及其特性實驗要求麥克斯韋電磁理論經驗定律包括：靜電學的庫侖定律，涉及磁性的定律，關于電流的磁性的安培定律，法拉第電磁感應定律。麥克斯韋把這四個定律予以綜合，導出麥克斯韋方程，該方程組系統而完整地概括了電磁場的基本規律，并預言了電磁波的存在。麥克斯韋提出的渦旋電場和位移電流假說的核心思想是：變化的磁場可以激發渦旋電場，變化的電場可以激發渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯系、相互激發組成一個統一的電磁場。我們通過感應天線體，來驗證電磁場的存在。實驗原理電偶極子是一種基本的輻射單元，它是一段長度遠小于波長的直線電流元，線上的電流均勻同相，一個作時諧振蕩的電流元可以輻射電磁波，故又稱為元天線，元天線是最基本的天線。電磁感應裝置的接收天線可采用多種天線形式，相對而言性能優良，但又容易制作，成本低廉的有半波天線、環形天線、螺旋天線等。一般采用螺旋天線來降低天線尺寸本實驗重點介紹其中的一種半波天線。半波天線又稱半波振子，是對稱天線的一種最簡單的模式。對稱天線（或稱對稱振子）可以看成是由一段末端開路的雙線傳輸線形成的。這種天線是最通用的天線型式之一，又稱為偶極子天線。而半波天線是對稱天線中應用最為廣泛的一種天線，它具有結構簡單和饋電方便等優點。半波振子因其一臂長度為λ/4，全長為半波長而得名。（一）測量電磁波發射頻率1、用N型電纜直接將“RF輸出”連接至“校準及測試口”。2、調節至頻率測試檔，直接讀出頻率值。3、已知電磁波發射源的頻率F,求得波長：λ=V光/F，比如，電磁波發射源頻率為900MHZ,則：λ=V光/F=3*108/900*106=0.33M.半波天線長L=0.165M則兩端子分別均為0.165/2=8.25CM實驗步驟（二）制作半波振子天線1、剪下一段銅絲，按計算得到尺寸剪下2段銅絲。2、將銅絲末端漆刮掉，保持良好導電。3、將天線安裝到轉盤上，這時就完成了半波天線的制作。4、其他天線方法同上。（三）驗證麥克斯韋電磁理論，電磁場的存在1、按下發射開關，電磁波經傳輸電纜，經天線發射后在空中傳輸2、燈泡被點亮，驗證了電磁場的存在。隨時間變化的電場要在空間產生磁場，同樣，隨時間變化的磁場也要在空間產生電場。電場和磁場構成了統一的電磁場的兩個不可分割的部分。能夠輻射電磁波的裝置稱為天線，用功率信號發生器作為發射源，通過發射天線產生電磁波。如果將另一副天線置于電磁波中，就能在天線體上感生高頻電流，我們可以稱之為接收天線，接收天線離發射天線越近，電磁波功率越強，感應電動勢越大。如果用小功率的白熾燈泡接入天線饋電點，能量足夠時就可使白熾燈發光。接收天線和白熾燈構成一個完整的電磁感應裝置。當越靠近發射天線，燈泡被點的越亮。越遠離天線，燈泡越暗。（三）驗證麥克斯韋電磁理論，電磁場的存在1、用N型連接電纜連接“RF輸出”和“功率放大”兩個端口，“RF放大輸出”通過SMA連接線，將電磁波信號輸送到極化天線上。2、按下機器供電開關，機器工作正常，按下功率發射按鈕，綠色發射指示燈亮，說明發射正常。3、半波天線的長度計算方法：已知電磁波發射源的頻率F,求得波長：λ=V光/F，比如，電磁波發射源頻率為900MHZ,則：λ=V光/F=3*108/900*106=0.33M.半波天線長L=0.165M則兩端子分別均為0.165/2=8.25CM下面開始制作天線。注意：（天線端口與支撐金屬片固定端的銅絲上的絕緣漆要刮）4、用金屬絲（銅絲）制作典型的半波天線，安裝于感應燈板兩端，豎直固定到測試支架上，調節測試支架滑塊到離發射天線40cm左右，按下功率信號發生器上發射按鈕，白熾燈被點亮。5、開始移動測試支架滑塊（向靠近極化天線方向移動），直到小燈剛剛發光時，直接在顯示器上讀取滑塊與發射天線的距離并記錄。五、注意事項1、按下機器供電開關，機器工作正常，按下功率發射按鈕，發射指示燈亮，說明發射正常。2、測試感應器時，不能將感應