Transcript 电磁场实验三

实验三、 电磁波的极化
电信学院基础实验室
东1教504室
一、实验仪器
1.DH926A型电磁波综合测试仪
2.DH1211型3cm固态信号源
3.水平、垂直金属丝栅
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二、实验目的
1.研究线极化波产生与特点，学习线极化
波特性参数的测量方法。
2.研究圆极化波产生与特点，学习圆极化
波特性参数的测量方法。
3.研究椭圆极化波产生与特点，学习椭圆
极化波特性参数的测量方法。
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三、实验原理
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的末端总在一条直线上周期
性变化，称为线极化波；
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三、实验原理
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。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。
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三、实验原理
设同频率的两个正交线极化波为：
（1）
（2）
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三、实验原理
1.线极化波
当
，
的位相相同时，即
，合成场为：
合成电场的大小：
（3）
合成电场得方向：
（4）
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三、实验原理
合成电场的大小随时间作周期性变化，但方向不变，
始终在一条直线上，合成为线极化波，如图1所示。
图1
线极化波
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三、实验原理
2、圆极化波
（1）式和（2）式中，当
，位相相差90°时
两式平方相加可得
（5）
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三、实验原理
合成电场的方向：
即：
（6）
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三、实验原理
图2 圆极化波
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三、实验原理
3、椭圆极化波
（1）和（2）式中，当
时：
，位相相差 90°
两式平方相加可得：
（7）
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三、实验原理
图3（a）椭圆极化波
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三、实验原理
图3（b）椭圆极化波
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三、实验原理
可以看出，合成电场矢量的末端的轨迹是一个椭圆，
如图3(a)所示 ；
若
和
位相相差不是90°，而是任一角度，可以
证明合成电场仍然是椭圆极化波，但椭圆的长轴和短轴
不与坐标轴重合，如图3(b)所示 。
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四、实验装置介绍
图4
实验装置 a
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四、实验装置介绍
图4
实验装置 b
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四、实验装置介绍
图4
实验装置 c
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四、实验装置介绍
Pr1 是垂直金属丝栅，反射垂直极化波，滤除水平极化波；
Pr 2 是水平金属丝栅，反射水平极化波，滤除垂直极化波。
把发射天线 Pr 0 转动一个角度  ，可同时产生 E //和 E  两
个同频率的入射波：

E
 E1 sin a
E//  E1 cosa
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四、实验装置介绍
E 经介质板的反射，Pr1 的反射和介质板的折射传
射到接收喇叭天线 Pr 3 处场强为 E2 ；E// 经介质板的折

射，Pr 2 的反射和介质板的反射传到 Pr 3 处，场强为 E2 //

E
适当调整转角  ，可使 2 和 E2// 的幅度相等 。这
时，只要前后调整 Pr 2 的位置，就可以改变 E2 和 E2//
的位相差  ，当    / 2 时，产生圆极化波；
时，产生线极化波，其它情况下可产生椭圆极化波。
  
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五、实验内容
1、圆极化波的调试与测试
两个同频率的正交场，幅度相等位相相差90˚时产生圆极化波。
（1）把发射喇叭天线转大约50˚角(α)，再把接收喇叭天线 的
E面垂直放置，可接收 E2 ，然后把 的E面水平放置，可接收 ，
若
，可适当调整α角，使
。最后调整 的位置，
使 转动任何角度的输出指示值都相等就是圆极化波；
（2）当
转动角度为0、10、20、......170度时记录测量数据
填入表一中。由于实验误差， 和
总有差别，用圆极化波的
椭圆度
来表示， 是输出指示的最小值，
是输出指
示的最大值。
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五、实验内容
2、线极化波的调试与测试
在产生圆极化波实验的基础上，前后调整
置
，使
调整
相差
当
即可产生线极化波。
的位置产生的波程差为
。由  2  L  
所以把
的位
的位置前后调整
，由此产生的位
可以解出
，
就可以产生线极化波。
转动角度为0、10、20、......170度时记录测量
数据填入表二中。
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五、实验内容
3、椭圆极化波的调试与测试
在前两部分实验的基础上，改变
或
的位置，
即可产生椭圆极化波。当
使
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。
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六、实验报告要求
表一
圆极化表格
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六、实验报告要求
表二
线极化表格
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六、实验报告要求
表三
椭圆极化表格
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