本書由電磁場與微波技術(shù)兩部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組成。實(shí)驗(yàn)一到實(shí)驗(yàn)四是電磁場硬件實(shí)驗(yàn)。包括電磁波感應(yīng)器的設(shè)計(jì)與制作、電磁波傳播特性實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)五到實(shí)驗(yàn)十一是電磁場軟件實(shí)驗(yàn)。包括電磁場中的基本運(yùn)算、點(diǎn)電荷的電場與電勢分布仿真等。實(shí)驗(yàn)十一到實(shí)驗(yàn)二十是微波技術(shù)硬件實(shí)驗(yàn)。本部分主要從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，重點(diǎn)對(duì)幾類具有代表性的微波無源元器件的相關(guān)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量。包括環(huán)行器、定向耦合器等。實(shí)驗(yàn)二十一到二十三是微波技術(shù)軟件實(shí)驗(yàn)。包括矩形波導(dǎo) TE10 的仿真、魔T的設(shè)計(jì)與仿真等。
嚴(yán)格按照學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，將電磁場與微波技術(shù)中理論與實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合；并通過大量的例題對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與仿真。本教材分電磁場和微波技術(shù)兩部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。電磁場硬件實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠透徹地了解法拉第電磁感應(yīng)定律、電偶極子、天線基本結(jié)構(gòu)及其特征等重要知識(shí)點(diǎn)。在電磁場軟件實(shí)驗(yàn)中引入MATLAB。借助MATLAB模擬和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可視化，把抽象概念變?yōu)榍逦�，�?duì)復(fù)雜公式進(jìn)行計(jì)算和繪圖。微波技術(shù)硬件實(shí)驗(yàn)從工程應(yīng)用的角度出發(fā)有助于學(xué)生了解射頻和微波的傳輸特性，掌握射頻和微波功率、頻率等。微波技術(shù)軟件實(shí)驗(yàn)使學(xué)生利用HFSS軟件加強(qiáng)對(duì)微波器件以及天線相關(guān)知識(shí)的理解，提高在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用能力。
趙玲玲：2002-2006年，大連理工大學(xué)博士，發(fā)表多篇EI及SCI論文。2006年至今在魯東大學(xué)教學(xué)，副教授，一直從事電磁場與電磁波的教學(xué)工作。
楊亮：工學(xué)博士，大學(xué)畢業(yè)于青島科技大學(xué)信息工程專業(yè)，碩士畢業(yè)于蘇州大學(xué)電信學(xué)院通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，博士畢業(yè)于中國科學(xué)院電子學(xué)研究所通信與信息系統(tǒng)專業(yè)�，F(xiàn)任魯東大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院講師，一直從事微波與技術(shù)的教學(xué)。
目錄
實(shí)驗(yàn)一電磁波感應(yīng)器的設(shè)計(jì)與制作
1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
1.2實(shí)驗(yàn)原理
1.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.4注意事項(xiàng)
1.5實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.6接收天線參考形狀
實(shí)驗(yàn)二電磁波傳播特性實(shí)驗(yàn)
2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
2.2實(shí)驗(yàn)原理
2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.4注意事項(xiàng)
2.5實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)三電磁波的極化實(shí)驗(yàn)
3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
3.2實(shí)驗(yàn)原理
3.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
3.4注意事項(xiàng)
3.5實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)四天線方向圖測量實(shí)驗(yàn)
4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
4.2實(shí)驗(yàn)原理
4.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟
4.4注意事項(xiàng)
4.5實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)五電磁場中的基本運(yùn)算
5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
5.2實(shí)驗(yàn)原理
5.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
5.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)六點(diǎn)電荷的電場與電勢分布仿真
6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
6.2實(shí)驗(yàn)原理
6.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
6.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)七靜態(tài)場的邊值問題
7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
7.2實(shí)驗(yàn)原理
7.2.1靜態(tài)場問題的分類
7.2.2邊值問題的分類
7.2.3邊值計(jì)算方法分類
7.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
7.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)八使用偏微分方程工具箱對(duì)電磁場的仿真
8.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
8.2實(shí)驗(yàn)原理
8.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
8.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)九環(huán)形載流回路軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度分布
9.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
9.2實(shí)驗(yàn)原理
9.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
9.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十均勻平面波及電磁波的極化
10.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
10.2實(shí)驗(yàn)原理
10.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
10.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十一電偶極子輻射仿真
11.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
11.2實(shí)驗(yàn)原理
11.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
11.4實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十二環(huán)行器
12.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
12.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
12.3實(shí)驗(yàn)原理
12.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
12.5實(shí)驗(yàn)步驟
12.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十三定向耦合器
13.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
13.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
13.3實(shí)驗(yàn)原理
13.3.1耦合度及其測量
13.3.2方向性及其測量
13.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
13.5實(shí)驗(yàn)方法和步驟
13.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十四衰減器
14.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
14.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
14.3實(shí)驗(yàn)原理
14.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
14.5實(shí)驗(yàn)步驟
14.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十五功率分配器
15.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
15.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
15.3實(shí)驗(yàn)原理
15.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
15.5實(shí)驗(yàn)步驟
15.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十六混合環(huán)
16.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
16.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
16.3實(shí)驗(yàn)原理
16.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
16.5實(shí)驗(yàn)步驟
16.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十七濾波器（LPF、HPF、BPF、BSF）
17.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
17.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
17.3實(shí)驗(yàn)原理
17.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
17.5實(shí)驗(yàn)步驟
17.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十八分支耦合器
18.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
18.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
18.3實(shí)驗(yàn)原理
18.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
18.5實(shí)驗(yàn)步驟
18.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)十九匹配負(fù)載
19.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
19.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
19.3實(shí)驗(yàn)原理
19.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
19.5實(shí)驗(yàn)步驟
19.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)二十測量線
20.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
20.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
20.3實(shí)驗(yàn)原理
20.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
20.5實(shí)驗(yàn)步驟
20.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)二十一矩形波導(dǎo)TE10的仿真
21.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
21.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
21.3實(shí)驗(yàn)原理
21.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
21.5實(shí)驗(yàn)步驟
21.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)二十二魔T的設(shè)計(jì)與仿真
22.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
22.2實(shí)驗(yàn)儀器
22.3實(shí)驗(yàn)原理
22.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
22.5實(shí)驗(yàn)步驟
22.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)二十三半波偶極子天線的仿真設(shè)計(jì)
23.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
23.2實(shí)驗(yàn)儀器
23.3實(shí)驗(yàn)原理
23.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
23.5實(shí)驗(yàn)步驟
23.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
參考文獻(xiàn)
實(shí)驗(yàn)三電磁波的極化實(shí)驗(yàn)
3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;
(1) 研究幾種極化波的產(chǎn)生及其特點(diǎn)。
(2) 制作電磁波感應(yīng)器，進(jìn)行極化特性實(shí)驗(yàn)，與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、討論。
(3) 通過實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)電磁波極化特性的理解和認(rèn)識(shí)。
3.2實(shí)驗(yàn)原理
電磁波的極化是電磁理論中的一個(gè)重要概念，它表示在空間給定點(diǎn)上電場強(qiáng)度矢量的取向隨時(shí)間變化的特性，并用電場強(qiáng)度矢量E的端點(diǎn)在空間描繪出的軌跡來表示。由其軌跡方式可得電磁波的極化方式有三種： 線極化、圓極化和橢圓極化。極化波都可看成由兩個(gè)同頻率的直線極化波在空間合成，如圖31所示。設(shè)兩線極化波沿+Z方向傳播，一個(gè)極化波取向在X方向，另一個(gè)極化波取向在Y方向。若X在水平方向，Y在垂直方向，這兩個(gè)波就分別為水平極化波和垂直極化波。
圖31電磁波的極化方式
若水平極化波為：
Ex=Exmsin(ωt－kz)
垂直極化波為：
Ey=Eymsin(ωt－kz+δ)
其中，Exm、Eym分別是水平極化波和垂直極化波的振幅，取水平極化波為參考相面，δ是Ey超前Ex的相角。
取z=0的平面分析，有：
Ex=Exmsin(ωt)
Ey=Eymsin(ωt+δ)
綜合得：
aE2x－bExEy+cE2y=1
其中，a、b、c為水平極化波和垂直極化波的振幅Exm、Eym和相角δ有關(guān)的常數(shù)。
此式為一般化橢圓方程，它表明由Ex、Ey合成的電場矢量終端畫出的軌跡是一個(gè)橢圓。在滿足不同條件時(shí)，形成三種極化波。
(1) 當(dāng)兩個(gè)線極化波同相或反相時(shí)，其合成波是一個(gè)線極化波。
(2) 當(dāng)兩個(gè)線極化波振幅相等，相位相差π/2時(shí)，其合成波是一個(gè)圓極化波。
(3) 當(dāng)兩個(gè)線極化波振幅不等或相位差不為π/2時(shí)，其合成波是一個(gè)橢圓極化波。
實(shí)驗(yàn)一所設(shè)計(jì)的半波振子天線接收(發(fā)射)的波為線極化波； 而最常用的接收(發(fā)射)圓極化波或橢圓極化波的天線為螺旋天線。實(shí)際上一般螺旋天線在軸線方向不一定產(chǎn)生圓極化波，而是橢圓極化波。當(dāng)單位長度的螺圈數(shù)N很大時(shí)，發(fā)射(接收)的波可看作是圓極化波。
極化波需要重視的是極化的旋轉(zhuǎn)方向問題。一般規(guī)定，面對(duì)電磁波傳播的方向(無論是發(fā)射或接收)，電場沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的波稱為右旋圓極化波，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的波稱為左旋圓極化波,如圖32所示。右旋螺旋天線發(fā)射或接收右旋圓極化波效果較好，左旋螺旋天線發(fā)射或接收左旋圓極化波效果較好。螺旋天線繞向的判斷方法： 沿著天線輻射方向，當(dāng)天線的繞向符合右手螺旋定則時(shí)，為右旋圓極化，反之為左旋圓極化。
書單推薦
