工程电磁场微波分光仪实验2
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:
1. 将模拟晶体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵;
2. 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;
3. 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;
4. 逆时针转圆盘,改变入射角,一次转2度;
5. 逆时针转活动臂,一次转4度;
6. 记录电压表示数,直到入射线与活动臂成140度;
7. 绘制布拉格衍射曲线。
布拉格衍射曲线
电流3035404550
入射角55606570
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:
1. 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;
2. 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;
3. 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;
4. 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。
5. 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:
1. 接收喇叭、辐射喇叭均为圆锥喇叭;
2. 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;
3. 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;
4. 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TE 10波经方圆波导转换到圆波导口面时则过渡为TE 11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/ r ,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n 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/ 2Erm ,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n 转到Y 方向符合右手螺旋规则的波,定为右旋圆极化波;把n 转到Y 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9370MHz ±50MHz 的带宽范围内工作,其椭圆率≥0.93。 ΛΛΛΛΛ
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n 与Y 轴相垂直(或平行)。作为椭圆极化波工作时,介质片n 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
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