实验一电磁波感应器的设计与制作试验指导书

实验一 电磁波感应器的设计与制作试验指导书

一、 实验目的

1. 了解电磁波发射和接收过程；

2. 理解电磁波能量与距离的关系；

3. 了解天线的基本常识。

二、 实验内容

1．设计简易接收天线；

2. 用无源感应灯制作电磁波感应器。

三、 实验所用仪器

电磁波综合实验教学仪

四、 主要元器件及耗材

印制版、高频接头、电缆金属丝、烙铁、焊锡线、螺钉等。

五、 预习要求

1. 什么是法拉弟电磁感应定律

2. 什么是电偶极子

3. 了解线天线基本结构及其特性

4. 求出半波天线的半臂理想长度

六、 试验原理

随时间变化的电场要产生磁场，同样，随时间变化的磁场要产生电场。磁场和电场构成了统一的不可分割的整体。能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，通过发射天线发射天磁波。

如果将另一付天线置于电磁波中，就能在天线体上感生电流。我们称之为接收天线。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接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。接入天线和白炽灯就构成了一个完整的电磁感应装置。

电偶级子是一种基本的辐射单元，为一段长度远小于波长的直线电流源，线上的电流均匀同相。一个作时谐振荡的电流元可以作为辐射电磁波，又称为元天线，为最基本的天线。也可采用其他的天线。相对而言，性能优良，又容易制作，成本低廉的天线有半波天线、环形天线、螺旋天线等。

本实验重点介绍半波天线。半波天线又称半波振子，是一种最简单的对称天线模式。其全长为波长的一半。半波天线的辐射场可由两半根天线的辐射场叠加得到。于是半波天线的远场强有以下关系式：

式中，f(θ)为方向函数。半波天线归一化方向函数为：

其中fmax为f(θ)的最大值。

由上式可画出半波天线的方向图如下：

半波振子方向函数与ψ无关，故在H面上是以振子为中心的圆；在E面的方向图为8字形，最大辐射方向为θ=π/2，且只要一臂的长度不超过0.625λ，辐射的最大值始终在θ=π/2方向上。

七、 实验步骤

(1) 计算出半波天线的半臂理想长度

(2) 性能；

用金属丝制作半波感应天线，观测感应灯亮度的强弱，判断所设计制作的感应器

(3) 用不同长度或形状的金属丝制作感应天线，观测感应灯亮度的强弱差异来判断所设计制作的感应器性能，确定最好的感应天线形式。

八、 实验要求

1. 要得出试验结果，并且给出图；

2. 写出实验心得及体会