一、實驗概述

電磁場電磁波與天線綜合實驗系統(tǒng)能滿足能滿足通信工程、電子工程、微波工程等專業(yè)開設(shè)《電磁場》、《天線技術(shù)》等課程教學(xué)、實訓(xùn)、示教需要，也可用于微波電磁場技術(shù)類課程的課題設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計及基于ADS軟件的創(chuàng)新設(shè)計。 

電磁場電磁波與天線綜合實驗系統(tǒng)通過學(xué)生制作感應(yīng)器的方式，使學(xué)生能夠切實感知和親身體驗電磁波的發(fā)射、傳播、接收等完整的過程，具有與教學(xué)大綱結(jié)合緊密，實驗內(nèi)容緊扣教學(xué)重點、難點，知識點覆蓋面寬，能夠透徹地了解法拉第電磁感應(yīng)定律、電磁波傳播特性、電偶極子、天線基本結(jié)構(gòu)及其特征等重要知識點，深刻理解電磁感應(yīng)定律的原理和作用，深刻理解電偶極子和電磁波輻射的原理，掌握電磁波測量技術(shù)原理和方法，幫助學(xué)習(xí)人員建立電磁波的形象思維方式，加深和加強學(xué)習(xí)人員對電磁波產(chǎn)生、發(fā)射、傳輸、接收過程吸納各個特征的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)習(xí)人員對電磁波分析和電磁波應(yīng)用的創(chuàng)新能力。 

實驗系統(tǒng)通過增大射頻信號發(fā)射功率，在不需專用儀表的情況下能感知電磁場存在、定性研究天線的極化方向、天線增益、天線頻響等性能；

實驗平臺設(shè)有波長測量、功率檢波、電磁場極化等若干簡單又富有論證性的實驗。將實驗儀器的功率發(fā)射端加載到三種極化天線端口。將天線采集到的感生電流接入LED燈。把檢波天線放置在固定的位置以后，可以看到LED燈的明暗與極化方式有著對應(yīng)的關(guān)系。將發(fā)射天線的功率輸入天線，通過調(diào)整檢波天線的位置或者檢波天線的角度方向，觀察發(fā)光燈的明暗變化。這樣就可以直觀的感受到電磁波的分布參數(shù)、極化等豐富的概念。在整個實驗過程中，通過極其簡單的幾個操作，就可以將所學(xué)的抽象的知識，通過具象化的實驗來驗證清楚，進(jìn)一步提高了教學(xué)的效率。增加了學(xué)生對實驗的印象，提高了學(xué)生動手能力，深刻的將公式與現(xiàn)象結(jié)合起來，為以后的工作和學(xué)習(xí)提供了切實有效的經(jīng)驗。提升學(xué)生對電磁場與波的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性學(xué)習(xí)。

用麥克斯韋方程的工程應(yīng)用技術(shù)，采用特制的無源發(fā)光電磁波感應(yīng)器，使抽象的“電磁波”看得見、摸得著，電波傳播眼見為實，幫助學(xué)生建立空間形象；有效化解感念抽象于形象，化物理現(xiàn)象模糊于具體，改變實驗呆板、實驗內(nèi)容單調(diào)。使知識認(rèn)知可視化、知識應(yīng)用自主化能建立趣味化的實驗教學(xué)體系性設(shè)計。建立創(chuàng)新實驗教學(xué)互動平臺，拓展類實驗有助于老師和學(xué)生圍繞知識能力發(fā)揮和運用，形成富有特色的新成果。

二、實驗內(nèi)容

實驗1、電磁波及傳播特性實驗

實驗?zāi)康?/span>

1、通過電磁感應(yīng)裝置的設(shè)計，了解麥克斯韋電磁感應(yīng)定理的內(nèi)容；

2、理解電磁波輻射原理；了解電磁感應(yīng)的原理及作用，

3、理解電場與磁場的相互關(guān)系，通過接收裝置來驗證電磁場的存在。

實驗項目

1、認(rèn)識電磁波實驗

2、場矢量認(rèn)知實驗

3、位移電流驗證實驗

4、可視化電磁波感應(yīng)器制作實驗

5、輻射衰減規(guī)律實驗

實驗2、電磁波極化特性實驗

實驗?zāi)康?/span>

1、電磁波的偏振現(xiàn)象的產(chǎn)生，觀察極化現(xiàn)象；

2、完全偏振波與和傳播的定義判斷極化形式；

3、研究線性極化的產(chǎn)生及其特點；

4、研究制作的電磁波感應(yīng)器的極化特性，進(jìn)行極化特性實驗；

5、通過試驗加深對電磁波極化特性的理解。

實驗項目

1、構(gòu)建實驗平臺

2、垂直與水平極化電磁波實驗

3、左旋圓極化電磁波實驗

4、極化軸比實驗

實驗3、電磁波反射與行駐波特性實驗

實驗?zāi)康?/span>

1、了解電磁場電磁波空間傳播特性；

2、通過對電磁波長、波幅、波節(jié)、駐波的測量進(jìn)一步認(rèn)識電磁波；

3、利用相干波原理測量波長；

4、了解電磁波在傳輸過程中的干涉和駐波的形成，及形成的條件，觀測電磁波傳輸過程中波節(jié)點與波幅點的產(chǎn)生。

實驗項目

1、垂直極化波反射合成與行駐波特性；

2、水平極化波反射合成與行駐波特性實驗；

3、左旋圓極化波反射合成與行駐波特性；

實驗4、電磁波反射特性實驗

實驗?zāi)康?/span>

1、研究電磁波的反射現(xiàn)象的產(chǎn)生，驗證電磁波入射角等于反射角；

2、研究線性極化的反射及其特點

3、通過試驗加深對電磁波極化特性的理解

實驗項目

1、垂直或水平極化波斜入射到導(dǎo)體平面的反射波；沿反射角方向LED最亮。

2、左旋圓極化波斜入射到導(dǎo)體平面的反射波；

實驗5、電磁波邊界條件實驗

實驗?zāi)康?/span>

1、研究電磁波的邊界條件實驗；

2、研究電磁波傳播路經(jīng)上遇到不同物質(zhì)的透射現(xiàn)象；

3、通過試驗加深對電磁波傳播特性的理解；

實驗項目

1、垂直極化波垂直入射到水平縫隙導(dǎo)體平面的透射波；

2、垂直極化波垂直入射到垂直縫隙導(dǎo)體平面的透射波； 

3、左旋圓極化波垂直入射到垂直縫隙導(dǎo)體平面的透射波；

4、右旋圓極化波垂直入射到垂直縫隙導(dǎo)體平面的透射波；

5、垂直極化波垂直入射到超材料平面的透射波；

實驗6、接收天線互耦實驗

實驗?zāi)康?/span>

1)研究接收二元天線陣互耦影響；

2)尋找二元天線陣互不影響的距離；

實驗項目

1）垂直極化波垂直入射時二元天線陣互耦影響；

2）水平極化波垂直入射時二元天線陣互耦影響；

實驗7、電磁波對不同物質(zhì)的透射實驗

實驗?zāi)康?/span>

1、研究電磁波對不同媒質(zhì)的透射實驗；

2、研究電磁波傳播路經(jīng)上遇到不同物質(zhì)的透射現(xiàn)象；

3、通過試驗加深對電磁波傳播特性的理解；

實驗項目

1、垂直極化波垂直入射到導(dǎo)體平面；

2、垂直極化波垂直入射到有機玻璃平面的透射波； 

3、垂直極化波垂直入射到書籍平面的透射波；

4、垂直極化波垂直入射到泡沫平面的透射波；

5、右旋圓極化波垂直入射到垂直縫隙導(dǎo)體平面的透射波；

6、垂直極化波垂直入射到超材料平面的透射波；

實驗8、電磁輻射原理實驗

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1、認(rèn)識天線的作用與地位。

2、深刻理解電磁輻射與天線的關(guān)系。

3、掌握理解電磁輻射的基本要素。

實驗9、天線方向圖繪制實驗

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1、了解掌握天線方向圖的工程意義。掌握電磁波輻射的原理和測量方法。

2、掌握繪制天線方向圖的一般方法，繪制并理解天線方向圖。

3、掌握天線方向圖測量的原理和方法。

實驗內(nèi)容

1、用LED燈的測量顯示天線E面方向圖強弱。

2、用微安表測量E面方向圖，繪制天線E面方向圖。

3、用LED燈的強弱顯示天線H面方向圖測量

4、用微安表測量H面方向圖，繪制天線H面方向圖。