本書由電磁場與微波技術兩部分實驗內容組成。實驗一到實驗四是電磁場硬件實驗。包括電磁波感應器的設計與制作、電磁波傳播特性實驗等。實驗五到實驗十一是電磁場軟件實驗。包括電磁場中的基本運算、點電荷的電場與電勢分布仿真等。實驗十一到實驗二十是微波技術硬件實驗。本部分主要從工程應用的角度出發(fā)，重點對幾類具有代表性的微波無源元器件的相關特性進行實驗測量。包括環(huán)行器、定向耦合器等。實驗二十一到二十三是微波技術軟件實驗。包括矩形波導 TE10 的仿真、魔T的設計與仿真等。
嚴格按照學生的認知特點進行實驗內容的設計，將電磁場與微波技術中理論與實踐進行有機地結合；并通過大量的例題對授課內容進行實驗與仿真。本教材分電磁場和微波技術兩部分實驗內容。電磁場硬件實驗使學生能夠透徹地了解法拉第電磁感應定律、電偶極子、天線基本結構及其特征等重要知識點。在電磁場軟件實驗中引入MATLAB。借助MATLAB模擬和實現(xiàn)結構的可視化，把抽象概念變?yōu)榍逦�，對復雜公式進行計算和繪圖。微波技術硬件實驗從工程應用的角度出發(fā)有助于學生了解射頻和微波的傳輸特性，掌握射頻和微波功率、頻率等。微波技術軟件實驗使學生利用HFSS軟件加強對微波器件以及天線相關知識的理解，提高在射頻領域的應用能力。
趙玲玲：2002-2006年，大連理工大學博士，發(fā)表多篇EI及SCI論文。2006年至今在魯東大學教學，副教授，一直從事電磁場與電磁波的教學工作。
楊亮：工學博士，大學畢業(yè)于青島科技大學信息工程專業(yè)，碩士畢業(yè)于蘇州大學電信學院通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，博士畢業(yè)于中國科學院電子學研究所通信與信息系統(tǒng)專業(yè)�，F(xiàn)任魯東大學信息與電氣工程學院講師，一直從事微波與技術的教學。
目錄
實驗一電磁波感應器的設計與制作
1.1實驗目的
1.2實驗原理
1.3實驗內容
1.4注意事項
1.5實驗報告要求
1.6接收天線參考形狀
實驗二電磁波傳播特性實驗
2.1實驗目的
2.2實驗原理
2.3實驗內容
2.4注意事項
2.5實驗報告要求
實驗三電磁波的極化實驗
3.1實驗目的
3.2實驗原理
3.3實驗內容
3.4注意事項
3.5實驗報告要求
實驗四天線方向圖測量實驗
4.1實驗目的
4.2實驗原理
4.3實驗內容與步驟
4.4注意事項
4.5實驗報告要求
實驗五電磁場中的基本運算
5.1實驗目的
5.2實驗原理
5.3實驗內容
5.4實驗報告要求
實驗六點電荷的電場與電勢分布仿真
6.1實驗目的
6.2實驗原理
6.3實驗內容
6.4實驗報告要求
實驗七靜態(tài)場的邊值問題
7.1實驗目的
7.2實驗原理
7.2.1靜態(tài)場問題的分類
7.2.2邊值問題的分類
7.2.3邊值計算方法分類
7.3實驗內容
7.4實驗報告要求
實驗八使用偏微分方程工具箱對電磁場的仿真
8.1實驗目的
8.2實驗原理
8.3實驗內容
8.4實驗報告要求
實驗九環(huán)形載流回路軸線上磁感應強度分布
9.1實驗目的
9.2實驗原理
9.3實驗內容
9.4實驗報告要求
實驗十均勻平面波及電磁波的極化
10.1實驗目的
10.2實驗原理
10.3實驗內容
10.4實驗報告要求
實驗十一電偶極子輻射仿真
11.1實驗目的
11.2實驗原理
11.3實驗內容
11.4實驗報告要求
實驗十二環(huán)行器
12.1實驗目的
12.2實驗設備
12.3實驗原理
12.4實驗內容
12.5實驗步驟
12.6實驗報告要求
實驗十三定向耦合器
13.1實驗目的
13.2實驗設備
13.3實驗原理
13.3.1耦合度及其測量
13.3.2方向性及其測量
13.4實驗內容
13.5實驗方法和步驟
13.6實驗報告要求
實驗十四衰減器
14.1實驗目的
14.2實驗設備
14.3實驗原理
14.4實驗內容
14.5實驗步驟
14.6實驗報告要求
實驗十五功率分配器
15.1實驗目的
15.2實驗設備
15.3實驗原理
15.4實驗內容
15.5實驗步驟
15.6實驗報告要求
實驗十六混合環(huán)
16.1實驗目的
16.2實驗設備
16.3實驗原理
16.4實驗內容
16.5實驗步驟
16.6實驗報告要求
實驗十七濾波器（LPF、HPF、BPF、BSF）
17.1實驗目的
17.2實驗設備
17.3實驗原理
17.4實驗內容
17.5實驗步驟
17.6實驗報告要求
實驗十八分支耦合器
18.1實驗目的
18.2實驗設備
18.3實驗原理
18.4實驗內容
18.5實驗步驟
18.6實驗報告要求
實驗十九匹配負載
19.1實驗目的
19.2實驗設備
19.3實驗原理
19.4實驗內容
19.5實驗步驟
19.6實驗報告要求
實驗二十測量線
20.1實驗目的
20.2實驗設備
20.3實驗原理
20.4實驗內容
20.5實驗步驟
20.6實驗報告要求
實驗二十一矩形波導TE10的仿真
21.1實驗目的
21.2實驗設備
21.3實驗原理
21.4實驗內容
21.5實驗步驟
21.6實驗報告要求
實驗二十二魔T的設計與仿真
22.1實驗目的
22.2實驗儀器
22.3實驗原理
22.4實驗內容
22.5實驗步驟
22.6實驗報告要求
實驗二十三半波偶極子天線的仿真設計
23.1實驗目的
23.2實驗儀器
23.3實驗原理
23.4實驗內容
23.5實驗步驟
23.6實驗報告要求
參考文獻
實驗三電磁波的極化實驗
3.1實驗目的
(1) 研究幾種極化波的產生及其特點。
(2) 制作電磁波感應器，進行極化特性實驗，與理論結果進行對比、討論。
(3) 通過實驗，加深對電磁波極化特性的理解和認識。
3.2實驗原理
電磁波的極化是電磁理論中的一個重要概念，它表示在空間給定點上電場強度矢量的取向隨時間變化的特性，并用電場強度矢量E的端點在空間描繪出的軌跡來表示。由其軌跡方式可得電磁波的極化方式有三種： 線極化、圓極化和橢圓極化。極化波都可看成由兩個同頻率的直線極化波在空間合成，如圖31所示。設兩線極化波沿+Z方向傳播，一個極化波取向在X方向，另一個極化波取向在Y方向。若X在水平方向，Y在垂直方向，這兩個波就分別為水平極化波和垂直極化波。
圖31電磁波的極化方式
若水平極化波為：
Ex=Exmsin(ωt－kz)
垂直極化波為：
Ey=Eymsin(ωt－kz+δ)
其中，Exm、Eym分別是水平極化波和垂直極化波的振幅，取水平極化波為參考相面，δ是Ey超前Ex的相角。
取z=0的平面分析，有：
Ex=Exmsin(ωt)
Ey=Eymsin(ωt+δ)
綜合得：
aE2x－bExEy+cE2y=1
其中，a、b、c為水平極化波和垂直極化波的振幅Exm、Eym和相角δ有關的常數(shù)。
此式為一般化橢圓方程，它表明由Ex、Ey合成的電場矢量終端畫出的軌跡是一個橢圓。在滿足不同條件時，形成三種極化波。
(1) 當兩個線極化波同相或反相時，其合成波是一個線極化波。
(2) 當兩個線極化波振幅相等，相位相差π/2時，其合成波是一個圓極化波。
(3) 當兩個線極化波振幅不等或相位差不為π/2時，其合成波是一個橢圓極化波。
實驗一所設計的半波振子天線接收(發(fā)射)的波為線極化波； 而最常用的接收(發(fā)射)圓極化波或橢圓極化波的天線為螺旋天線。實際上一般螺旋天線在軸線方向不一定產生圓極化波，而是橢圓極化波。當單位長度的螺圈數(shù)N很大時，發(fā)射(接收)的波可看作是圓極化波。
極化波需要重視的是極化的旋轉方向問題。一般規(guī)定，面對電磁波傳播的方向(無論是發(fā)射或接收)，電場沿順時針方向旋轉的波稱為右旋圓極化波，逆時針方向旋轉的波稱為左旋圓極化波,如圖32所示。右旋螺旋天線發(fā)射或接收右旋圓極化波效果較好，左旋螺旋天線發(fā)射或接收左旋圓極化波效果較好。螺旋天線繞向的判斷方法： 沿著天線輻射方向，當天線的繞向符合右手螺旋定則時，為右旋圓極化，反之為左旋圓極化。
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