实验一 电磁波感应器的设计与制作

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。

?返回上一页?回到顶部

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。