電磁場與電磁波、3電磁波極化特性測量實驗

實驗三 電磁波極化特性測量實驗

1. 實驗目的

   研究線、圓、橢圓極化波的産生與特點，全面了解電磁波的極化屬性及其對信号發射接收産生的影響。

2. 實驗原理

   均勻平面波的極化是電磁波的一個重要概念，它表征在空間給定點上電場強度矢量的取向随時間變化的特性，并且電場強度矢量的端點在空間描繪出的軌迹來表示，如果軌迹是直線，則波稱為直線極化。在一般情況下，沿 z 方向傳播的均勻平面波其電場強度同時具有 x E 和 y E 分量，若電場的 x E 和 y E 的相位相同或相差，則合成電磁波為線極化。 波的極化是用以描述電場強度空間矢量在某點位置上随時間變化的規律。無論是線極化波、圓極化波或橢圓極化波都可由同頻率正交場的兩個線極化組成。若他們同相（或反相）、等幅（或幅度不等）其合成場的波認為線極化波；若它們相位相位差為 90°，即△ φ=±90°，幅度相等，合成場波為右旋或左旋圓極化波；若它們相位差為 0＜△ φ＜±90°，幅度相等（或幅度不等），合成場波為右旋或左旋橢圓極化波。 本實驗通過使教師端和學生端換用相同/不同種極化天線，并通過調整雲台徑向角度造成相位差，觀察學生端頻譜分析儀的幅度值變化，進而測量電磁波的極化特性。

3. 實驗步驟

   1） 打開軟體平台進行登入；

   2） 選擇要進行實驗的子產品：電磁波技術->線極化特性測量；

   3） 雲台複位；

   4） 發射端與接收端天線均換為喇叭天線之後，設定發射端信号發生

   器的發射頻率為 5GHz，在接收端頻譜分析儀上進行相應設定：

    設定中心頻率(FREQ)：5GHz

    設定掃寬：10MHz

    設定幅值：根據實際情況調整參考電平、刻度值及分辨帶寬（便于信号處于頻譜分析儀螢幕，易于觀察）；

   5） 在頻譜分析儀中用 MARKER 顯示頻率刻度友善記錄對應峰值；

   6） 教師端和學生端各自移動雲台，最終使兩者天線角度呈對向；

   7） 固定教師端雲台，操控學生端雲台徑向，将天線調整至與教師端天線平行狀态，記錄此時峰值，之後以 5°的步進方式（可以根據具體情況調整步進間隔），調整至與教師端天線垂直的狀态，觀察該過程中峰值的變化情況，記錄各個峰值，并記錄兩者垂直時峰值的數值；

   8） 教師端和學生端均更換左旋圓極化天線，設定發射端信号發生器的發射頻率為 1.2GHz，在接收端頻譜分析儀上進行相應設定：

    設定中心頻率(FREQ)：1.2GHz

    設定掃寬：10MHz

    設定幅值：根據實際情況調整參考電平、刻度值及分辨帶寬（便于信号處于頻譜分析儀螢幕，易于觀察）；

   9） 記錄峰值，然後将教師端雲台徑向旋轉一周，觀察這個過程中峰值的變化情況，并記錄各個峰值；

   10） 教師端更換右旋圓極化天線，記錄峰值，然後将教師端雲台徑向以相反方向旋轉一周，觀察這個過程中峰值的變化情況，并記錄各個峰值；

   11） 教師端更換寬帶定向天線，記錄峰值，然後将教師端雲台徑向方向旋轉一周，觀察這個過程中峰值的變化情況，并記錄各個峰值。

4. 實驗意義

   此實驗是發射端和接收端采用相同/不同極化方式天線來觀察發射端和接收端天線在徑向角度發生變化過程中所造成的接收到的電磁波信号幅值的變化情況，并将線極化-線極化、線極化-圓極化、左旋圓極化-左旋圓極化、右旋圓極化-左旋圓極化這幾個兩個實驗結果進行對比和分析，可以加深同學們對電磁波極化特性的認識和了解。

   5.實驗結果