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本书由电磁场与微波技术两部分实验内容组成。实验一到实验四是电磁场硬件实验。包括电磁波感应器的设计与制作、电磁波传播特性实验等。实验五到实验十一是电磁场软件实验。包括电磁场中的基本运算、点电荷的电场与电势分布仿真等。实验十一到实验二十是微波技术硬件实验。本部分主要从工程应用的角度出发，重点对几类具有代表性的微波无源元器件的相关特性进行实验测量。包括环行器、定向耦合器等。实验二十一到二十三是微波技术软件实验。包括矩形波导 TE10 的仿真、魔T的设计与仿真等。

目录

实验一电磁波感应器的设计与制作

1.1实验目的

1.2实验原理

1.3实验内容

1.4注意事项

1.5实验报告要求

1.6接收天线参考形状

实验二电磁波传播特性实验

2.1实验目的

2.2实验原理

2.3实验内容

2.4注意事项

2.5实验报告要求

实验三电磁波的极化实验

3.1实验目的

3.2实验原理

3.3实验内容

3.4注意事项

3.5实验报告要求

实验四天线方向图测量实验

4.1实验目的

4.2实验原理

4.3实验内容与步骤

4.4注意事项

4.5实验报告要求

实验五电磁场中的基本运算

5.1实验目的

5.2实验原理

5.3实验内容

5.4实验报告要求

实验六点电荷的电场与电势分布仿真

6.1实验目的

6.2实验原理

6.3实验内容

6.4实验报告要求

实验七静态场的边值问题

7.1实验目的

7.2实验原理

7.2.1静态场问题的分类

7.2.2边值问题的分类

7.2.3边值计算方法分类

7.3实验内容

7.4实验报告要求

实验八使用偏微分方程工具箱对电磁场的仿真

8.1实验目的

8.2实验原理

8.3实验内容

8.4实验报告要求

实验九环形载流回路轴线上磁感应强度分布

9.1实验目的

9.2实验原理

9.3实验内容

9.4实验报告要求

实验十均匀平面波及电磁波的极化

10.1实验目的

10.2实验原理

10.3实验内容

10.4实验报告要求

实验十一电偶极子辐射仿真

11.1实验目的

11.2实验原理

11.3实验内容

11.4实验报告要求

实验十二环行器

12.1实验目的

12.2实验设备

12.3实验原理

12.4实验内容

12.5实验步骤

12.6实验报告要求

实验十三定向耦合器

13.1实验目的

13.2实验设备

13.3实验原理

13.3.1耦合度及其测量

13.3.2方向性及其测量

13.4实验内容

13.5实验方法和步骤

13.6实验报告要求

实验十四衰减器

14.1实验目的

14.2实验设备

14.3实验原理

14.4实验内容

14.5实验步骤

14.6实验报告要求

实验十五功率分配器

15.1实验目的

15.2实验设备

15.3实验原理

15.4实验内容

15.5实验步骤

15.6实验报告要求

实验十六混合环

16.1实验目的

16.2实验设备

16.3实验原理

16.4实验内容

16.5实验步骤

16.6实验报告要求

实验十七滤波器（LPF、HPF、BPF、BSF）

17.1实验目的

17.2实验设备

17.3实验原理

17.4实验内容

17.5实验步骤

17.6实验报告要求

实验十八分支耦合器

18.1实验目的

18.2实验设备

18.3实验原理

18.4实验内容

18.5实验步骤

18.6实验报告要求

实验十九匹配负载

19.1实验目的

19.2实验设备

19.3实验原理

19.4实验内容

19.5实验步骤

19.6实验报告要求

实验二十测量线

20.1实验目的

20.2实验设备

20.3实验原理

20.4实验内容

20.5实验步骤

20.6实验报告要求

实验二十一矩形波导TE10的仿真

21.1实验目的

21.2实验设备

21.3实验原理

21.4实验内容

21.5实验步骤

21.6实验报告要求

实验二十二魔T的设计与仿真

22.1实验目的

22.2实验仪器

22.3实验原理

22.4实验内容

22.5实验步骤

22.6实验报告要求

实验二十三半波偶极子天线的仿真设计

23.1实验目的

23.2实验仪器

23.3实验原理

23.4实验内容

23.5实验步骤

23.6实验报告要求

参考文献

赵玲玲：2002-2006年，大连理工大学博士，发表多篇EI及SCI论文。2006年至今在鲁东大学教学，副教授，一直从事电磁场与电磁波的教学工作。杨亮：工学博士，大学毕业于青岛科技大学信息工程专业，硕士毕业于苏州大学电信学院通信与信息系统专业，博士毕业于中国科学院电子学研究所通信与信息系统专业。现任鲁东大学信息与电气工程学院讲师，一直从事微波与技术的教学。

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实验三电磁波的极化实验

3.1实验目的(1) 研究几种极化波的产生及其特点。(2) 制作电磁波感应器，进行极化特性实验，与理论结果进行对比、讨论。(3) 通过实验，加深对电磁波极化特性的理解和认识。3.2实验原理电磁波的极化是电磁理论中的一个重要概念，它表示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、圆极化和椭圆极化。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31所示。设两线极化波沿 Z方向传播，一个极化波取向在X方向，另一个极化波取向在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。

图31电磁波的极化方式

若水平极化波为： 

Ex=Exmsin(ωt－kz)

垂直极化波为： 

Ey=Eymsin(ωt－kz δ)

其中，Exm、Eym分别是水平极化波和垂直极化波的振幅，取水平极化波为参考相面，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)

综合得： 

aE2x－bExEy cE2y=1

其中，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。此式为一般化椭圆方程，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。在满足不同条件时，形成三种极化波。(1) 当两个线极化波同相或反相时，其合成波是一个线极化波。(2) 当两个线极化波振幅相等，相位相差π/2时，其合成波是一个圆极化波。(3) 当两个线极化波振幅不等或相位差不为π/2时，其合成波是一个椭圆极化波。实验一所设计的半波振子天线接收(发射)的波为线极化波； 而常用的接收(发射)圆极化波或椭圆极化波的天线为螺旋天线。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。

极化波需要重视的是极化的旋转方向问题。一般规定，面对电磁波传播的方向(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，逆时针方向旋转的波称为左旋圆极化波,如图32所示。右旋螺旋天线发射或接收右旋圆极化波效果较好，左旋螺旋天线发射或接收左旋圆极化波效果较好。螺旋天线绕向的判断方法： 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。

图32圆极化波

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刘统勋和秦凤梧交换了一下眼色，这次路上连连遭遇劫难，普通土匪根本没有这个胆量，也不会有那么灵通的信息，四面八方地集中到弘历经过的地方，准确地强袭，肯定有在朝的权要居中指挥。一目了然的事，弘历一路几次明白无误地疑到了弘时，为什么此刻又这样说呢？刘秦二人本来一无所知，也都是顺着弘历的思路去想的，现在弘历却说“我们”错疑了，这个话说得也怪。略一思量，二人立刻明白，弘历是用官话说私事：他不想张扬这事，也告诉刘统勋和秦凤梧，如果张扬，他不承当“错疑”的责任。思索着，刘统勋道：“四爷说的是，这种事不像亲兄弟所为。奴才们自该慎守谨言，请四爷放心。”弘历坐直了身子，悠然地摇着扇子，说道：“当初疑也不为无因，圣祖爷时兄弟们闹家务，火爆得天下皆知，前车之辙犹在，历历惊心骇目。将前比后，又身处危境，多想想也是自然之理。就昔年闹家务，哥们几个也没有下这个辣手的。天下事诡变机械，万花筒儿一样，也难保有人借端生事，调唆我兄弟相疑也未可知。但你们留意，我方才说了‘许是’二字，并不下定论。统勋你作过刑狱官，捉奸捉双，拿贼见赃，一语既出，这地方泼水难收。我以仁义事君待下，万不可错会了我的意。“他一番话说，像荷叶上的露珠流滚不定，又严密得点滴不漏，两个人都听得心里佩服，垂首称是。

京師久旱不雨，內宮走水，乃朕涼德所致，與百姓無干。朕自當修身齊德，以求天佑。史貽直妄言天變，將罪責加之於忠貞有功之臣，足見其學術不純，也理應給予嚴處的。今念其尚無惡逆之心，取其本意，朕法外施仁：著革職，永不起復，免交部議。」

人應有五倫：子有親，君臣有義，夫婦有別，長幼有序，朋友有信，這就是鏡子！你照照這面鏡子裡你的面孔，還有一倫半倫的嗎？還像個人樣嗎？張廷璐科場作弊，是受了你的委託才辦的；可事情敗露後他被處以腰斬，你那時整天圍著朕轉，卻為什麼沒有一言相救。甚至連一句為他減刑的話也不說？像你這樣的東西，做壞事也沒有一點章法，哪個人跟了你不要留上一手？哪個人肯去替你賣命？」

和尚——尼姑——官眷——官員們藤纏絲繞，環環相扣。不但牽連的人多，而且猥褻淫穢，把官場的醜事全都展現在光天化日之下。這些人的胡作非為、無法無天竟然到了這種程度，真真是令人髮指！河南的官員們大都貪墨，也大都捲進了與和尚尼姑通同作弊、作奸犯科的這件骯髒事中。他們不但丟盡了斯文，丟盡了人格，也讓朝廷跟著他們丟盡了臉面！他簡直鬧不明白，真的是有這麼多的官員，連自己和妻女小妾都管不住嗎？為什麼讓事情發展到這等駭人聽聞的程度呢？

哪知，這件事連和尚尼姑都認罪了，可上邊卻不批！吏部要讓他「將二人不法實證，解部上聞」；刑部更絕，竟說「僧尼所供甚駭視聽，著該員重審，評實再報」！田文鏡看到這批文，簡直是欲哭無淚了，他原來讓車、胡二人封印待參，就是想鎮住和尚、尼姑，好把案子審個水落石出的。現在妖僧淫尼的後台不倒，再審還能夠審出什麼名堂？看看自己身邊，竟連一個真心幫忙的都沒有，簡直是個孤家寡人嘛，唉！

雍正一听这话，高兴地笑了：“对对对，就是这样。你稍等一下，朕还要为年羹尧的奏折加上朱批。”说完，他走向案头，提起笔来，沾上朱砂，就文不加点的写了出来：

　　西宁兵捷奏悉。壮业伟功，承赖圣祖在天之灵，自尔以下以至兵将，凡实心用命效力者，皆朕之恩人也……朕实在不知怎么疼你，才能够上对天地神明。尔用心爱我之处，朕皆都体会得到。我二人堪称古往今来君臣遇合之榜样，也足可今后世钦慕流涎矣！

不知子都之恶者为无目也，不见无盐之美者为无心也

万言万当，不如一默

“自古皇帝不长寿，道理很多。”雍正脸色愈加苍白。“有的是享福太多，子女玉帛将息者，声色犬马掏虚了身子。有的是妄想长生，讨不死药，练九转丹，反而戕害了性命。所以打祖龙算起，活过七十大寿的皇帝满打满算只有三位。唉我们都见到的，父皇盛年身子骨儿什么光景？他老人家一生不贪酒色，不爱财帛，不练丹药，为什么也只活了六十九岁？——这件事我想来想去，是我们爱新觉罗家命中所定。

编辑推荐

 严格按照学生的认知特点进行实验内容的设计，将电磁场与微波技术中理论与实践进行有机地结合；并通过大量的例题对授课内容进行实验与仿真。本教材分电磁场和微波技术两部分实验内容。电磁场硬件实验使学生能够透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特征等重要知识点。在电磁场软件实验中引入MATLAB。借助MATLAB模拟和实现结构的可视化，把抽象概念变为清晰，对复杂公式进行计算和绘图。微波技术硬件实验从工程应用的角度出发有助于学生了解射频和微波的传输特性，掌握射频和微波功率、频率等。微波技术软件实验使学生利用HFSS软件加强对微波器件以及天线相关知识的理解，提高在射频领域的应用能力。

书摘插图

前言

前言

“电磁场与微波技术实验教程”是电子、通信、电气等专业本科生必修的一门专业基础课，课程涵盖的内容是电子、通信、电气等专业所应具备的知识结构的重要组成部分。

本书包括电磁场与微波技术两部分实验内容。实验一到实验四是电磁场硬件实验。电磁场硬件实验使学生能够透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特征等重要知识点，深刻理解电磁感应定律的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射的原理，掌握电磁波测量技术原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输、接收过程，培养学生对电磁波分析和应用的创新能力。实验五到实验十一是电磁场软件实验。电磁场软件实验根据电磁场课程的现状,在实验中引入MATLAB软件。借助MATLAB模拟和实现结构的可视化，把抽象概念变得清晰，对复杂公式进行计算和绘图，动态直观地描述了电磁场的分布和电磁波传播状态，帮助学生理解和掌握电磁场传播的规律，有助于学生对这门课程的理解。本书利用MATLAB对点电荷的电场、静态场的边值、环形载流回路轴线上磁感应强度等进行了仿真。实验十一到实验二十是微波技术硬件实验。本部分主要从工程应用的角度出发，重点对几类具有代表性的微波无源元器件的相关特性进行实验测量。射频和微波技术实验的基本教学要求是了解射频和微波的传输特性，掌握射频和微波功率、频率、波导波长、驻波比及衰减、相位等的测量方法，了解射频和微波技术的简单应用。定向耦合器本身的特性参量定义简单，被测量均为基本测量量，测量理论与方法简单且容易接受；

仪器使用方法简单，不必经过调谐等烦琐过程，有助于学生把精力放在对射频和微波实质的理解和射频及微波技术的应用上。开设相关微波元器件的实验十分必要，有助于引导学生初步领会技术开发的思路，也有利于提高学生思维的开阔性和系统性，培养创新意识和开拓精神。实验二十一到二十三是微波技术软件实验。HFSS提供了简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。通过本部分的学习，学生可利用HFSS软件加强对微波器件以及天线相关知识的理解，提高在射频领域的应用能力，理论联系实际，提高分析问题、解决问题和进行科学实验的独立工作能力。

本书前十一个实验由赵玲玲执笔，后十二个实验由杨亮执笔。

本书经张玉玲和王丽丽审阅，提出不少宝贵意见。本书在编写过程中也得到学院领导和程月波、臧睦君等教师的支持与协助，谨在此表示衷心的感谢。

由于编写时间仓促，加上编者的水平有限，书中不当之处在所难免，希望读者不吝批评指正。

赵玲玲2017年4月