一、實(shí)驗概述

電磁場(chǎng)電磁波與天線(xiàn)綜合實(shí)驗系統能滿(mǎn)足能滿(mǎn)足通信工程、電子工程、微波工程等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設《電磁場(chǎng)》、《天線(xiàn)技術(shù)》等課程教學(xué)、實(shí)訓、示教需要，也可用于微波電磁場(chǎng)技術(shù)類(lèi)課程的課題設計和畢業(yè)設計及基于ADS軟件的創(chuàng )新設計。 

電磁場(chǎng)電磁波與天線(xiàn)綜合實(shí)驗系統通過(guò)學(xué)生制作感應器的方式，使學(xué)生能夠切實(shí)感知和親身體驗電磁波的發(fā)射、傳播、接收等完整的過(guò)程，具有與教學(xué)大綱結合緊密，實(shí)驗內容緊扣教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，知識點(diǎn)覆蓋面寬，能夠透徹地了解法拉第電磁感應定律、電磁波傳播特性、電偶極子、天線(xiàn)基本結構及其特征等重要知識點(diǎn)，深刻理解電磁感應定律的原理和作用，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)習人員建立電磁波的形象思維方式，加深和加強學(xué)習人員對電磁波產(chǎn)生、發(fā)射、傳輸、接收過(guò)程吸納各個(gè)特征的認識，培養學(xué)習人員對電磁波分析和電磁波應用的創(chuàng )新能力。 

實(shí)驗系統通過(guò)增大射頻信號發(fā)射功率，在不需專(zhuān)用儀表的情況下能感知電磁場(chǎng)存在、定性研究天線(xiàn)的極化方向、天線(xiàn)增益、天線(xiàn)頻響等性能；

實(shí)驗平臺設有波長(cháng)測量、功率檢波、電磁場(chǎng)極化等若干簡(jiǎn)單又富有論證性的實(shí)驗。將實(shí)驗儀器的功率發(fā)射端加載到三種極化天線(xiàn)端口。將天線(xiàn)采集到的感生電流接入LED燈。把檢波天線(xiàn)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(zhù)對應的關(guān)系。將發(fā)射天線(xiàn)的功率輸入天線(xiàn)，通過(guò)調整檢波天線(xiàn)的位置或者檢波天線(xiàn)的角度方向，觀(guān)察發(fā)光燈的明暗變化。這樣就可以直觀(guān)的感受到電磁波的分布參數、極化等豐富的概念。在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中，通過(guò)極其簡(jiǎn)單的幾個(gè)操作，就可以將所學(xué)的抽象的知識，通過(guò)具象化的實(shí)驗來(lái)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(shí)驗的印象，提高了學(xué)生動(dòng)手能力，深刻的將公式與現象結合起來(lái)，為以后的工作和學(xué)習提供了切實(shí)有效的經(jīng)驗。提升學(xué)生對電磁場(chǎng)與波的學(xué)習興趣，實(shí)現探究性學(xué)習，創(chuàng )造性學(xué)習。

用麥克斯韋方程的工程應用技術(shù)，采用特制的無(wú)源發(fā)光電磁波感應器，使抽象的“電磁波"看得見(jiàn)、摸得著(zhù)，電波傳播眼見(jiàn)為實(shí)，幫助學(xué)生建立空間形象；有效化解感念抽象于形象，化物理現象模糊于具體，改變實(shí)驗呆板、實(shí)驗內容單調。使知識認知可視化、知識應用自主化能建立趣味化的實(shí)驗教學(xué)體系性設計。建立創(chuàng )新實(shí)驗教學(xué)互動(dòng)平臺，拓展類(lèi)實(shí)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(shí)驗內容

實(shí)驗1、電磁波及傳播特性實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、通過(guò)電磁感應裝置的設計，了解麥克斯韋電磁感應定理的內容；

2、理解電磁波輻射原理；了解電磁感應的原理及作用，

3、理解電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相互關(guān)系，通過(guò)接收裝置來(lái)驗證電磁場(chǎng)的存在。

實(shí)驗項目

1、認識電磁波實(shí)驗

2、場(chǎng)矢量認知實(shí)驗

3、位移電流驗證實(shí)驗

4、可視化電磁波感應器制作實(shí)驗

5、輻射衰減規律實(shí)驗

實(shí)驗2、電磁波極化特性實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、電磁波的偏振現象的產(chǎn)生，觀(guān)察極化現象；

2、偏振波與和傳播的定義判斷極化形式；

3、研究線(xiàn)性極化的產(chǎn)生及其特點(diǎn)；

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

5、通過(guò)試驗加深對電磁波極化特性的理解。

實(shí)驗項目

1、構建實(shí)驗平臺

2、垂直與水平極化電磁波實(shí)驗

3、左旋圓極化電磁波實(shí)驗

4、極化軸比實(shí)驗

實(shí)驗3、電磁波反射與行駐波特性實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、了解電磁場(chǎng)電磁波空間傳播特性；

2、通過(guò)對電磁波長(cháng)、波幅、波節、駐波的測量進(jìn)一步認識電磁波；

3、利用相干波原理測量波長(cháng)；

4、了解電磁波在傳輸過(guò)程中的干涉和駐波的形成，及形成的條件，觀(guān)測電磁波傳輸過(guò)程中波節點(diǎn)與波幅點(diǎn)的產(chǎn)生。

實(shí)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(shí)驗；

3、左旋圓極化波反射合成與行駐波特性；

實(shí)驗4、電磁波反射特性實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、研究電磁波的反射現象的產(chǎn)生，驗證電磁波入射角等于反射角；

2、研究線(xiàn)性極化的反射及其特點(diǎn)

3、通過(guò)試驗加深對電磁波極化特性的理解

實(shí)驗項目

1、垂直或水平極化波斜入射到導體平面的反射波；沿反射角方向LED最亮。

2、左旋圓極化波斜入射到導體平面的反射波；

實(shí)驗5、電磁波邊界條件實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、研究電磁波的邊界條件實(shí)驗；

2、研究電磁波傳播路經(jīng)上遇到不同物質(zhì)的透射現象；

3、通過(guò)試驗加深對電磁波傳播特性的理解；

實(shí)驗項目

1、垂直極化波垂直入射到水平縫隙導體平面的透射波；

2、垂直極化波垂直入射到垂直縫隙導體平面的透射波； 

3、左旋圓極化波垂直入射到垂直縫隙導體平面的透射波；

4、右旋圓極化波垂直入射到垂直縫隙導體平面的透射波；

5、垂直極化波垂直入射到超材料平面的透射波；

實(shí)驗6、接收天線(xiàn)互耦實(shí)驗

實(shí)驗目的

1)研究接收二元天線(xiàn)陣互耦影響；

2)尋找二元天線(xiàn)陣互不影響的距離；

實(shí)驗項目

1）垂直極化波垂直入射時(shí)二元天線(xiàn)陣互耦影響；

2）水平極化波垂直入射時(shí)二元天線(xiàn)陣互耦影響；

實(shí)驗7、電磁波對不同物質(zhì)的透射實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、研究電磁波對不同媒質(zhì)的透射實(shí)驗；

2、研究電磁波傳播路經(jīng)上遇到不同物質(zhì)的透射現象；

3、通過(guò)試驗加深對電磁波傳播特性的理解；

實(shí)驗項目

1、垂直極化波垂直入射到導體平面；

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(shū)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(shí)驗8、電磁輻射原理實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、認識天線(xiàn)的作用與地位。

2、深刻理解電磁輻射與天線(xiàn)的關(guān)系。

3、掌握理解電磁輻射的基本要素。

實(shí)驗9、天線(xiàn)方向圖繪制實(shí)驗

實(shí)驗目的

1、了解掌握天線(xiàn)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(xiàn)方向圖的一般方法，繪制并理解天線(xiàn)方向圖。

3、掌握天線(xiàn)方向圖測量的原理和方法。

實(shí)驗內容

1、用LED燈的測量顯示天線(xiàn)E面方向圖強弱。

2、用微安表測量E面方向圖，繪制天線(xiàn)E面方向圖。

3、用LED燈的強弱顯示天線(xiàn)H面方向圖測量

4、用微安表測量H面方向圖，繪制天線(xiàn)H面方向圖。