一、概述
電磁場電磁波可視化教學(xué)實驗系統(tǒng)開設(shè)“電磁場與波"等相關(guān)課程實驗，突出設(shè)計類、綜合類，兼?zhèn)潋炞C類相關(guān)實驗，提高學(xué)生設(shè)計動手能力；該系統(tǒng)注重一系列趣味性實驗過程，能限度調(diào)動激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識的自覺性，以完成對重點知識點理解和運用為目的，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。巧妙運用麥克斯韋方程的工程應(yīng)用技術(shù)，采用特制的無源發(fā)光電磁波感應(yīng)器，使抽象的“電磁波"看得見、摸得著，電波傳播眼見為實，幫助學(xué)生建立空間形象；有效化解感念抽象于形象，化物理現(xiàn)象模糊于具體，改變實驗呆板、實驗內(nèi)容單調(diào)，印象不深刻的弊端。開放式實驗平臺，支持授課老師利用本系統(tǒng)，廣泛開展和開發(fā)創(chuàng)新實驗項目，形成教學(xué)涉及學(xué)科面廣，知識點覆蓋寬，多學(xué)科實驗項目豐富，實驗系統(tǒng)使用效率高。
電磁場電磁波可視化教學(xué)實驗系統(tǒng)設(shè)有波長測量、功率檢波、電磁場極化等若干簡單又富有論證性的實驗。把檢波天線放置在固定的位置以后，可以看到小燈泡的明暗與極化方式有著對應(yīng)的關(guān)系。通過調(diào)整檢波天線的位置或者檢波天線的角度方向，觀察發(fā)光燈泡的明暗變化。這樣就可以直觀的感受到電磁波的分布參數(shù)、極化等豐富的概念。
在整個電磁場電磁波可視化教學(xué)實驗系統(tǒng)實驗過程中，學(xué)生通過極其簡單的幾個操作，就可以將所學(xué)的抽象的知識，通過具象化的實驗來驗證清楚，進(jìn)一步提高了教育教學(xué)的效率。
二、實驗工作原理
用功率信號發(fā)射器作為發(fā)射源，通過發(fā)射天線產(chǎn)生電磁波，將另一副天線置于電磁波中，能在天線上感應(yīng)高頻電流，接收天線接收的功率足夠強(qiáng)時，肖特基檢波二極管將微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷海K端接上LED燈，電壓達(dá)到一定值時可以點亮LED燈，形象直觀的觀察發(fā)射天線的方向圖、主瓣、副瓣、后瓣、零點方向、極化等。
檢波二極管輸入功率點亮LED燈，不同的LED燈點亮電壓不同，紅色，蘭色、白色。在現(xiàn)有配置情況下，最遠(yuǎn)可以在170cm處點亮，距離越近燈越亮。也可以將不同的LED組合使用，但點亮距離會稍微減小。
實驗原理圖
三、 實驗內(nèi)容
實驗1、電磁波及傳播特性實驗
實驗 2、電磁波極化特性實驗
實驗 3、電磁波反射與行駐波特性實驗
實驗4、電磁波反射特性實驗
實驗5、電磁波邊界條件實驗
實驗6、電磁波對不同物質(zhì)的透射實驗
實驗7、電磁輻射原理實驗
實驗8、天線方向圖繪制實驗
四、實驗配置參數(shù)
| 序號 | 名 稱 | 主 要 技 術(shù) 規(guī) 格 |
| 1 | 電磁波綜合實驗教學(xué)系統(tǒng) | 鋁合金導(dǎo)軌,發(fā)射支架，接收支架。 |
| 接收天線支架、滑臺, 金屬導(dǎo)體反射板線支架、滑臺。 | ||
| 圓極化螺旋天線,極化柵格網(wǎng)滑臺。 | ||
| 50cm低損耗同軸電纜，發(fā)射機(jī)一臺，實驗指導(dǎo)書。 | ||
| 2 | 工作頻率 | 范 圍： 138MHz-4.5GHz。 |
| 3 | 射頻功率放大輸出 | 功率控制： 0～31級衰減調(diào)整控制。 |
| 功率放大頻率范圍：2350MHz～2450MHz。 | ||
| 輸出功率：＜27dBm。 | ||
| 4 | 發(fā)射組件 | 一體化多頻段三極化微帶天線：覆蓋垂直極化、水平極化、右旋圓極化；增益：＞10dBi。 |
| 5 | 接收組件 | 無源檢波器LED發(fā)光靈敏度：4dBm；LED燈顏色有紅、黃、蘭、綠、白色及其組合，接收天線微帶八木天線半波天線等。 |
| 6 | 射頻檢波模組 | 檢波靈敏度：＞3.2GHz，動態(tài)范圍：70dB收發(fā)最遠(yuǎn)距離170cm。 |
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