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。如果将另一副天线置于电磁波中，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。 当越靠近发射天线，灯泡被点的越亮。越远离天线，灯泡越暗。
五、实验步骤
（一）装置白炽灯泡
1、用SMA电缆连接 “输出口2”和极化天线（可先选择A端口垂直极化），将电磁波信号输送到极化天线上发射出去。
2、按下机器供电开关，机器工作正常，按下功率“发射开关”，绿色发射指示灯亮，说明发射正常。
3、半波天线的长度计算方法（也可由液晶界面直接显示）：已知电磁波发射源的频率F,求得波长：λ= F，比如，电磁波发射源频率为900MHz,则：
λ=
V光FV光=3*108/900*106=0.33m.
半波天线长L=0.165m
则两端子分别均为0.165/2=8.25cm
下面开始制作天线。注意：（天线端口与支撑金属片固定端的铜丝上的绝缘漆要刮） 4、用金属丝（铜丝）制作典型的半波天线，安装于感应灯板两端，竖直固定到测试支架上，将滑块移动置极化天线端（最左端）归零，此时液晶显示读数0.00。调节测试支架滑块到离发射天线 40cm左右，按下功率信号发生器上发射按钮，白炽灯被点亮。
5、开始移动测试支架滑块（向靠近极化天线方向移动），直到小灯刚刚发光时，直接在显示器上读取滑块与发射天线的距离并记录。
6、改变天线振子的长度，重复上面过程，记录数据，总结得出天线长度与灯泡亮暗的关系。
7、设计制作其它天线形式制作感应器，重复上面过程，记录数据。
次数 1 天线形式 天线长度 距离 5
2 3 … … … … （二）装置检波二极管
1、将感应板换成检波装置，（灯泡变成了检波二极管）。置于旋转支架上。 2、用金属丝（铜丝）制作典型的半波天线，安装于检波板两端，竖直固定到测试支架上，将滑块移动置极化天线端（最左端）归零，此时液晶显示读数0.00。调节测试支架滑块到离发射天线 40cm左右，通过SMA连接线将检波电流送至“检波电流输入”端口，同时将主机后开关切换至“电流输入”。按下功率信号发生器上发射按钮，指针开始偏转。记录数值。
3、慢慢向极化天线方向移动，记录下距离数值及电流大小，记录数值。
次数 1 2 3 … 天线形式 天线长度 … 距离 电流大小 … …
五、注意事项
1、按下机器供电开关，机器工作正常，按下功率发射按钮，发射指示灯亮，说明发射正常。
2、滑动感应器及反射板应缓慢，切忌过快影响实验效果和读数。
3、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太近，否则会烧毁感应灯。（置于 15cm 以外，或视感应灯亮度而定）
4、尽量减少按下发射按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。 5、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；
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2、完成数据运算及整理； 3、对实验中的现象分析讨论。
实验四 电磁波的偏振及极化测试
一、实验目的
1、电磁波的偏振现象的产生 2、完全偏振波与合成偏振波的定义 3、研究线性极化波的产生及其特点；
4、研究制作的电磁波感应器的极化特性，进行极化特性实验，与理论结果进行对比、讨论；
5、通过实验加深对电磁波极化特性的理解和认识。
二、预习要求
1、什么是电磁波的偏振 ？ 它具有什么特点？ 2、了解各种常用天线的极化特性；
3、天线特性与发射 ( 接收 ) 电磁波极化特性之间的有什么关系？
三、实验仪器
HD-CB-IV电磁场电磁波数字智能实训平台： 1套 水平极化天线： 1副 垂直极化天线： 1副 电磁波传输电缆： 1根 微安表： 1只 灯泡： 1只
四、实验原理
首先我们说的偏振应该称为完全偏振波，即波中只有一个方向的振动（线偏，电磁波里叫线极化），也有两个方向合成的（圆偏振，椭圆偏振）。自然光里的电磁波可以理解为是在各个方向上线偏振光的均匀叠加。如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名。
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天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。
电磁波的极化是电磁理论中的一个重要概念，它表征在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量 E 的端点在空间描绘出的轨迹来表示。由其轨迹方式可得电磁波的极化方式有三种：线极化、圆极化、椭圆极化。极化波都可看成由两个同频率的直线极化波在空间合成 , 如图所示，两线极化波沿正 Z 方向传播，一个的极化取向在 X 方向，另一个的极化取向在 Y 方向。若 X 在水平方向， Y 在垂直方向，这两个波就分别为水平极化波和垂直极化波。
若：水平极化波 Ex=Exm sin(wt-kz) 垂直极化波 Ey=Eym sin(wt-kz+ δ )
其中 Exm 、 Eym 分别是水平极化波和垂直极化波的振幅，δ是 Ey 超前 Ex 的相角（水平极化波取为参考相面）。 取 Z=0 的平面分析，有 Ex=Exm sin(wt) Ey=Eym sin(wt+ δ )
综合得 aEx2-bExEy+cEy2=1
式中 a 、 b 、 c 为水平极化波和垂直极化波的振幅 Exm 、 Eym 和相角δ有关的常数。
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此式是个一般化椭圆方程，它表明由 Ex 、 Ey 合成的电场矢量终端画出的轨迹是一个椭圆。所以：
● 当两个线极化波同相或反相时，其合成波是一个线极化波； ● 当两个线极化波相位差为л /2 时，其合成波是一个椭圆极化波； ● 当两个线极化波振幅相等，相位相差л /2 时，其合成波是一个圆极化波。 实验一所设计的半波振子接收（发射）的波为线极化波，而最常用的接收（发射）圆极化波或椭圆极化波的天线即为螺旋天线。实际上一般螺旋天线在轴线方向不一定产生圆极化波，而是椭圆极化波。当单位长度的螺圈数 N 很大时，发射（接收）的波可看作是圆极化波。
极化波的一个需要重视的地方是极化的旋转方向问题。一般规定：面对电波传播的方向（无论是发射或接收），电场沿顺时针方向旋转的波称为右旋圆极化波。右旋螺旋天线只能发射或接收右旋圆极化波，左旋螺旋天线只能发射或逆时针方向旋转的波称为左旋圆极化波接收左旋圆极化波。判断方法：沿着天线辐射方向，当天线的绕向符合右手螺旋定则时，为右旋圆极化，反之为左旋圆极化。
五、实验步骤
实验装置如下图所示：
1、将一副发射极化天线架设在发射支架上，连接好发射电缆，开启实验平台开关，将“输出口2”连接到极化天线上。按下发射开关，绿色指示灯亮，代表正常工作。
2、将制作的线极化的电磁波感应器安装在测试支架上，分别设置成垂直、水平、斜45 度三种位置，按下发射按钮，并移动感应器滑块，观察灯泡达到同等亮度时与发射天线的距离，并记录数据。
3、更换不同的发射天线类型，重复以上步骤，记录测试数据。 4、分析实验数据，判断各发射天线发出的电磁波的极化形式。
距离（ cm ） 天线形式 水平 垂直 45 度 V形天线1 环形天线2 9
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