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一、实验概述
电磁场电磁波与天线综合实验系统能满足能满足通信工程、电子工程、微波工程等专业开设《电磁场》、《天线技术》等课程教学、实训、示教需要,也可用于微波电磁场技术类课程的课题设计和毕业设计及基于ADS软件的创新设计。
电磁场电磁波与天线综合实验系统通过学生制作感应器的方式,使学生能够切实感知和亲身体验电磁波的发射、传播、接收等完整的过程,具有与教学大纲结合紧密,实验内容紧扣教学重点、难点,知识点覆盖面宽,能够透彻地了解法拉第电磁感应定律、电磁波传播特性、电偶极子、天线基本结构及其特征等重要知识点,深刻理解电磁感应定律的原理和作用,深刻理解电偶极子和电磁波辐射的原理,掌握电磁波测量技术原理和方法,帮助学习人员建立电磁波的形象思维方式,加深和加强学习人员对电磁波产生、发射、传输、接收过程吸纳各个特征的认识,培养学习人员对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。
电磁场电磁波与天线综合实验系统通过增大射频信号发射功率,在不需专用仪表的情况下能感知电磁场存在、定性研究天线的极化方向、天线增益、天线频响等性能;
电磁场电磁波与天线综合实验系统设有波长测量、功率检波、电磁场极化等若干简单又富有论证性的实验。将实验仪器的功率发射端加载到三种极化天线端口。将天线采集到的感生电流接入LED灯。把检波天线放置在固定的位置以后,可以看到LED灯的明暗与极化方式有着对应的关系。将发射天线的功率输入天线,通过调整检波天线的位置或者检波天线的角度方向,观察发光灯的明暗变化。这样就可以直观的感受到电磁波的分布参数、极化等丰富的概念。在整个实验过程中,通过极其简单的几个操作,就可以将所学的抽象的知识,通过具象化的实验来验证清楚,进一步提高了教学的效率。增加了学生对实验的印象,提高了学生动手能力,深刻的将公式与现象结合起来,为以后的工作和学习提供了切实有效的经验。提升学生对电磁场与波的学习兴趣,实现探究性学习,创造性学习。
用麦克斯韦方程的工程应用技术,采用特制的无源发光电磁波感应器,使抽象的“电磁波”看得见、摸得着,电波传播眼见为实,帮助学生建立空间形象;有效化解感念抽象于形象,化物理现象模糊于具体,改变实验呆板、实验内容单调。使知识认知可视化、知识应用自主化能建立趣味化的实验教学体系性设计。建立创新实验教学互动平台,拓展类实验有助于老师和学生围绕知识能力发挥和运用,形成富有特色的新成果。

电磁场电磁波可视化教学实验系统

电磁场电磁波可视化教学实验系统

 二、实验配置

序号名 称主 要 技 术 规 格
1标配模块1米铝合金导轨,认识电磁波实验模块;发射支架,接收支架
电磁波传播特性实验模块(空间行、驻波特性实验);接收天线支架、滑台, 金属导体反射板线支架、滑台。
极化电磁波实验模块,圆极化螺旋天线,极化栅格网滑台;
天线实验模块;系统升级配置模块;
2工作频率范  围:   2-3GHz
3射频放大输出功率控制:  0~10级衰减调整控制
功率放大频率范围:2350MHz~2450MHz
最大输出功率:<27dBm
4发射组件三副线极化微带八木天线:增益:>10dBi;覆盖垂直极化、水平极化,一个右旋圆极化螺旋天线;增益:>10dBi;
5接收组件无源检波器LED发光灵敏度:4dBm;LED灯颜色有红、黄、兰、绿、白、翠绿色及其组合,接收天线微带八木天线。增益:>10dBi;
6射频检波模组检波灵敏度:>3.2GHz,动态范围:70dB收发最远距离170cm;


实验1、电磁波及传播特性实验
一、实验目的
1)通过电磁感应装置的设计,了解麦克斯韦电磁感应定理的内容;
2)理解电磁波辐射原理;了解电磁感应的原理及作用,
3)理解电场与磁场的相互关系,通过接收装置来验证电磁场的存在。
二、实验项目
1)认识电磁波实验
2)场矢量认知实验
3)位移电流验证实验
4)可视化电磁波感应器制作实验
5)辐射衰减规律实验
实验2、电磁波极化特性实验
实验目的
电磁波的偏振现象的产生,观察极化现象;
完全偏振波与和传播的定义判断极化形式;
研究线性极化的产生及其特点;
研究制作的电磁波感应器的极化特性,进行极化特性实验;
通过试验加深对电磁波极化特性的理解。
实验项目
1)构建实验平台
2)垂直与水平极化电磁波实验
3)左旋圆极化电磁波实验
4)极化轴比实验
实验3、电磁波反射与行驻波特性实验
一、实验目的
了解电磁场电磁波空间传播特性;
通过对电磁波长、波幅、波节、驻波的测量进一步认识电磁波;
利用相干波原理测量波长;
了解电磁波在传输过程中的干涉和驻波的形成,及形成的条件,观测电磁波传输过程中波节点与波幅点的产生。
二、实验项目
1)垂直极化波反射合成与行驻波特性;
2)水平极化波反射合成与行驻波特性实验;
3)左旋圆极化波反射合成与行驻波特性;
实验4、电磁波反射特性实验
一、实验目的
1)研究电磁波的反射现象的产生,验证电磁波入射角等于反射角;
2)研究线性极化的反射及其特点
3)通过试验加深对电磁波极化特性的理解
二、实验项目
1)垂直或水平极化波斜入射到导体平面的反射波;沿反射角方向LED最亮。
2)左旋圆极化波斜入射到导体平面的反射波;
实验5、电磁波边界条件实验
实验目的
研究电磁波的边界条件实验;
研究电磁波传播路经上遇到不同物质的透射现象;
通过试验加深对电磁波传播特性的理解;
实验项目
1)垂直极化波垂直入射到水平缝隙导体平面的透射波;
2)垂直极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波;
3)左旋圆极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波;
4)右旋圆极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波;
5)垂直极化波垂直入射到超材料平面的透射波;
实验6、接收天线互耦实验
实验目的
1)研究接收二元天线阵互耦影响;
2)寻找二元天线阵互不影响的距离;
实验项目
1)垂直极化波垂直入射时二元天线阵互耦影响;
2)水平极化波垂直入射时二元天线阵互耦影响;
实验7、电磁波对不同物质的透射实验
实验目的
1)研究电磁波对不同媒质的透射实验;
2)研究电磁波传播路经上遇到不同物质的透射现象;
3)通过试验加深对电磁波传播特性的理解;
实验项目
1)垂直极化波垂直入射到导体平面;
2)垂直极化波垂直入射到有机玻璃平面的透射波;
3)垂直极化波垂直入射到书籍平面的透射波;
4) 垂直极化波垂直入射到泡沫平面的透射波;
5)右旋圆极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波;
6)垂直极化波垂直入射到超材料平面的透射波;
实验8、电磁辐射原理实验
一、实验目的
1. 认识天线的作用与地位。
2. 深刻理解电磁辐射与天线的关系。
3. 掌握理解电磁辐射的基本要素。
实验9、天线方向图绘制实验
一、实验目的
1.了解掌握天线方向图的工程意义。掌握电磁波辐射的原理和测量方法。
2.掌握绘制天线方向图的一般方法,绘制并理解天线方向图。
3.掌握天线方向图测量的原理和方法。
二、实验内容
1.用LED灯的测量显示天线E面方向图强弱。
2. 用微安表测量E面方向图,绘制天线E面方向图。
3、用LED灯的强弱显示天线H面方向图测量
4、用微安表测量H面方向图,绘制天线H面方向图。
麦克斯韦理论验证及感应电流实验
电磁波场强自由空间的分布实验
迈克尔逊干涉实验
电磁场的偏振及极化实验
电磁波波长及驻波测试实验
 电磁场电磁波可视化教学实验系统
电磁场电磁波可视化教学实验系统



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