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：()()jkzxxxmjkzyyymEEeEEe当,xyxmymEE时，是线极化波当,2xyxmymEE时，是圆极化波当xy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。专业：信息与通信工程姓名：_________学号：310010日期：____2013.11.18___地点:东4_四、实验步骤和结果记录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2。因此，先使发射喇叭的转角为o45左右，分别将接收喇叭垂直与水平放置，收到2m1mEE和，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1mE值的情况。然后慢慢移动2rP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2kzkz21，记此时2rP的位置为0l，依照表格记录相关数据。Pr0:α=50.0°Pr2:l0=25.214mmPr3:|Em1|=|Em2|∝I=3.46圆极化波调整与测试数据记录：r0102030405060708022()IA8.09.09.210.011.812.012.212.212.2EI()A2.833.003.033.163.443.463.493.493.49r9010011012013014015016017022()IA11.610.59.68.58.510.011.012.011.0EI()A3.413.243.102.922.923.163.323.463.322、线极化波在前面产生圆极化波实验的基础上，调整r2P的位置0l，使xy即可产生线极化波。调整r2P的位置使10/8ll，所以把的位置往前调整/8就产生了线极化波。当转动角度为0、10、20、......170度时记录测量数据填入表二中。Pr0:α=50.0°Pr2:l1=29.685mm当maxII时，θr=θ0=110°maxII=4.06A线极化波调整与测试数据记录如下：r0102030405060708022()IA7.24.53.02.01.81.61.92.85.8/mEE0.66060.52220.42640.34820.33030.31140.33930.41190.59290cos()r0.34200.173600.17360.34200.50.64280.76600.8660r9010011012013014015016017022()IA9.013.816.516.211.811.012.010.58.0/mEE0.73850.914510.99090.84570.81650.85280.79770.69630cos()r0.93970.984810.98480.93970.86600.76600.64280.53、椭圆极化波在前两部分实验的基础上，改变的位置，使120lll即可产生椭圆极化波。当r3P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0208lll，测得2l=27.492mm椭圆极化波实验数据记录如下：r0102030405060708022()IA16.215.81210887.87.814.3EI4.02493.97493.46413.16232.82842.82842.79282.79283.7815r9010011012013014015016017022()IA16.21921202019.81715.812EI4.02494.35894.58264.47214.47214.44974.12313.97493.4641五、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22()IA为了求其正比于I2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=0.810.8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，但是更需要的是调试的技巧，我们两个人协作，一个人调整，一个人监督数据的变化，细微地调整，终于功夫不负有心人调了出来。另外，实验前面的数据对后面实验结果影响较大，所以，在实验开始的时候需要特别认真。由于本实验是在调节出圆极化波的基础上来调节出线极化波的，所以对圆极化波的调节有比较高的要求。实际测量中发射喇叭的角度α并不等于45度，根据装置的差异会有一定的微调，大致在50度左右。在调节圆极化波的过程中，要将介质板角度、发射喇叭偏转角度和移动平台的调整调节结合起来。这样才能得到较为理想的圆极化波。另外在测量的过程中要注意对其他组别的实验装置的电磁波的屏蔽，否则会产生较大的误差。