实验一-电磁波感应器的设计与制作.doc

实验一 电磁波感应器的设计与制作
一、预习要求
　　1、什么是法拉第电磁感应定律？
　　2、什么是电偶极子？
　　3、了解线天线基本结构及其特性
二、实验目的
　　1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用
　　2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构
　　3、理解电磁波辐射原理
三、实验原理
　　随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。能够辐射电磁波的装置称为天线，用功率信号发生器作为发射源，通过发射天线产生电磁波。
　　如果将另一付天线置于电磁波中，就能在天线体上感生高频电流，我们可以称之为接收天线，接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强，感应电动势越大。如果用小功率的白炽灯泡接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。接收天线和白炽灯构成一个完整的电磁感应装置。

　　电偶极子是一种基本的辐射单元，它是一段长度远小于波长的直线电流元，线上的电流均匀同相，一个作时谐振荡的电流元可以辐射电磁波，故又称为元天线，元天线是最基本的天线。电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式，相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等。如下图：

　　本实验重点介绍其中的一种─—半波天线。（其它形式请参看附录）
　　半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。对称天线（或称对称振子）可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线。而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。
　　半波振子因其一臂长度为λ/4，全长为半波长而得名。其辐射场可由两根单线驻波天线的辐射场相加得到，于是可得半波振子（L=λ/4）的远区场强有以下关系式： │E│=[60 Im cos(πcosθ/2)]/R。sinθ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　=[60 Im/R。]│f(θ)│
式中，f(θ)为方向函数。，对称振子归一化方向函数为
　　│F(θ)│=│f(θ)│/ fmax=|cos(πcosθ/2)/sinθ|
其中fmax是f(θ)的最大值。
由上式可画出半波振子的方向图如下

　　半波振子方向函数与ψ无关，故在H面上的方向图是以振子为中心的一个圆，即为全方向性的方向图。在E面的方向图为8字形，最大辐射方向为θ=π/2 ，且只要一臂长度不超过0.625λ，辐射的最大值始终在θ=π/2方向上；若继续增大L，辐射的最大方向将偏离θ=π/2方向。
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四、实验内容与步骤
　　1、打开功率信号发生器电源开关，STANDBY灯亮，机器工作正常，按下TX按钮，观察功率指示表有一定偏转，说明发射正常。
　　2、用金属丝制作天线体，焊接于感应灯板两端，竖直固定到测试支架上，调节测试支架滑块到离发射天线50cm左右，按下功率信号发生器上TX按钮，同时移动测试支架滑块，靠近发射天线，直到小灯刚刚发光时，记录下滑块与发射天线的距离。
　　3、改变天线振子的长度，重复上面过程，记录数据。
　　4、选用其它天线形式制作感应器，重复上面过程，记录数据。

五、注意事项
　　1、按下TX按钮时，若ALM红色告警灯亮，应立即停止发射，检查波段插口与波段开关是否对应，发射天线是否接好，或请老师检查。否则会损坏机仪器。
　　2、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。（置于10cm以外，或视感应灯亮度而定）
　　3、尽量减少按下TX按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。
　　4、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。
六、报告要求
　　1、按照标准实验报告的格式和内容完成实验报告；
　　2、完成数据运算及整理；
　　3、对实验中的现象分析讨论。

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