工程电磁场微波分光仪实验2.docVIP

布拉格衍射实验 本实验仿照X射线入射真实晶体发生衍射的基本原理，人为的制作了一个方形点阵的模拟晶体，以微波代替X射线，使微波向模拟晶体入射，观察从不同晶面上点阵的反射波产生干涉应符合的条件，即布拉格方程。 实验步骤： 将模拟晶体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵； 模拟晶体架放到小平台上时，使模拟晶体架晶面法线一致的刻度与度盘上的0刻度一致； 晶体架晶面法线与入射线夹角为30度，活动臂与入射线为60度； 逆时针转圆盘，改变入射角，一次转2度； 逆时针转活动臂，一次转4度； 记录电压表示数，直到入射线与活动臂成140度； 绘制布拉格衍射曲线。 入射角 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 电压值 16 23 29 27 19 10 3 1 1 3 3 2 入射角 54 56 58 60 62 64 65 66 67 68 69 70 电压值 2 4 10 4 14 16 13 22 50 60 28 12 圆极化波左旋/右旋 圆极化/ 左旋/右旋 当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，可以得到圆极化。 圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。 实验步骤： 辐射喇叭为圆锥喇叭（电磁波极化天线），接收喇叭为矩形喇叭； 辐射喇叭旋转45度，使内部介质片与喇叭垂直轴线成45度角，理论上满足了圆极化波幅度相等的条件； 观察表头示数，同时旋转接收喇叭，如果当接收喇叭旋转到任意角度时其示数基本一致，就实现了圆极化波； 如果表头示数差别很大，调整辐射喇叭的角度，直到接收喇叭旋转到任意角度时表头示数基本一致。 根据圆极化波的左旋、右旋特性来判断左旋、右旋圆极化波。  圆极化波反射/折射 本实验由于验证右旋圆极化波经过反射后成为左旋圆极化波，而折射进入另一媒质时仍为右旋圆极化波。辐射的右旋圆极化波必须用右旋圆极化天线接收，若用左旋圆极化波天线接收时，接收天线为零。反之亦然。 实验步骤： 接收喇叭、辐射喇叭均为圆锥喇叭； 接收喇叭与辐射喇叭的内部介质片与喇叭垂直轴线成45度角，注意左旋与右旋； 半透射板平面与小圆盘上的0-180刻度一致，90刻度与半透射板的法线方向一致； 选定一入射角，匀速转动活动臂，观察表头示数变化，以此证实右旋圆极化波经过反射后成为左旋圆极化波，折射进入另一媒质时仍未右旋圆极化波；辐射的右旋圆极化波必须用右旋圆极化天线接收，若用左旋圆极化波天线时，接收天线为零。 电磁波极化天线是由方圆波导转换、介质圆波导和圆锥喇叭连接而成。 介质圆波导可做360o旋转，并有刻度指示转动的角度，当TE10波经方圆波导转换到圆波导口面时则过渡为TE11波，并在介质圆波导内分成两个分量的波，即垂直介质片平面的一个分量和平行介质面的一个分量。产品设计为频率在9370MHz左右，使两个分量的波相位差90o，适当调整介质圆波导（亦可转动介质片）的角度使两个分量的幅度相等时则可得到圆极化波。 当圆极化波辐射装置方圆波导（如图47）使TE10的EY波过渡到TE11成为ER波后，在装有介质片的圆波导段内分成Et和En两个分量的波，因Et和En的速度不同，即Vc = Vn Vt =VC/ ，当介质片的长度L取得合适时，使En波的相位超前Et波的相位90?，这就实现了圆极化波相位条件的要求；为使En与Et的幅度相等，可使介质片的方向跟Y轴之间夹角为α=45?，若介质片的损耗略去不计，则有Etm=Enm=1/ Erm ，实现了圆极化波幅度相等条件的要求（有时需稍偏离45?以实现幅度相位的要求）。 为了确定圆极化波右旋、左旋的特性把转到方向符合右手螺旋规则的波，定为右旋圆极化波；把转到方向符合左手螺旋规则的波，定为左旋圆极化波。 本组件中介质片长度L已定在适合于9370MHz50MHz的带宽范围内工作，其椭圆率0.93。 波极化天线除作为圆极化波工作外，也可作线极化波、椭圆极化波工作使用。作为线极化波工作时，介质片与Y轴相垂直（或平行）。作为椭圆极化波工作时，介质片与Y轴夹角可在α=0~45?之间。 图47 圆极化波辐射（或接收）装置