1、1实验六、电磁波极化一、实验目的： 1、研究线极化波，圆极化波和椭圆极化波的产生和各自的特点。2、学习线极化波，圆极化波和椭圆极化波特性参数的测量方法。二、实验仪器： 1、DH926A 型电磁波综合测试仪。2、DH1211 型 3cm 固态信号源。3、水平、垂直金属丝栅。三、实验原理： 平面电磁波的极化是指电磁波传播时，空间某点电场强度矢 量 E 随时间变化的规律。若 E 的末端总在一条直线上周期性变化，称为线极化波； 若 E 末端的轨迹是圆（或椭圆），称为圆（或椭 圆）极化波。若圆运动轨迹与波的传播方向符合右手（或左手）螺旋规则时，则称为右旋（或左旋）圆极化波。线极化波、圆极化波和椭圆极化波
2、都可由两个同频率的正交线极化波组合而成。 设同频率的两个正交线极化波为： (1) (2) 1、线极化波的合成当 , 的位相相同时，即 ，合成电场为：合成电场的大小：(3)2合成电场的方向：(4)由（3），（4）式可以看出，合成电场的大小随时间作周期性变化，但方向不变，始终在一条直线上，合成为线极化波，如图 1 所示。2、圆极化波的合成（1）式和（2）式中,当 , 位相相差 时两式平方相加可得(5)合成电场的方向：(6)3可以看出，合成电场的大小不变，但方向随时间变化。合成电场矢量的末端在一圆上以角速度 旋转，这就是圆极化波，如图 2 所示。设电磁波沿 轴传播，当 较 滞后 时，合成电场矢量沿逆
3、时针方向旋转，是右旋圆极化波；当 较 超前 时，合成电场矢量沿顺时针方向旋转，是左旋圆极化波。这就是椭圆极化波。若 和 位相相差不是 ，而是任一角度，可以证明合成电场仍然是椭圆极化波，但椭圆的长轴和短轴不与坐标轴重合，如图3（b）所示，4椭圆极化波也可按前面所诉的方法分为右旋极化波和左旋极化波。四、实验装置介绍 实验装置如图 4 所示Pr1 是垂直金属丝栅，反射垂直极化波（滤除水平极化波） ；2r是水平金属丝栅，反射水平极化波（滤除垂直极化波） 。把发射天线 0r转动一个角度 ，可同时产生 E和 /两个同频率的入射波：aEsin15aEcos1/经介质板的反射， 1rP的反射和介质板的折射传射
4、到接收喇叭天线 3rP处场强为 2；/经介质板的折射， 2r的反射和介质板的反射传到 处，场强为 /。适当调整转角 ，可使 E和/的幅度相等（注意：45时，/E，但由于 /R ， /T ， 2和 /2的幅度并不相等） ，这时，只要前后调整 2rP的位置，就可以改变 和 /E的位相差 ，当2/时，产生圆极化波， 时，产生线极化波，其它情况下可产生椭圆极化波。五、实验内容1、圆极化波的调试与测试两个同频率的正交场，幅度相等，位相相差 时可产生圆极化波。为此先把发射喇叭天线转大约 角（），再把接收喇叭天线 的 E 面垂直放置，可接收 2E，然后把 的 E 面水平放置，可接收。若 ，可是适当调整 角，
5、使 。最后调整 的位置，使 转动任何角度的输出指示值都相等，这就是圆极化波，当 转动角度为 0、10、20、170 度时记录测量数据填入表一中。由于实验误差， 和 总有差别，用圆极化波的椭圆度来表示， 是输出指示的最小值， 是输出指示的最大值。表一： :0Pr4/:2Pr0l:0 10 20 0 10 50 60 70 8090 100 110 120 130 140 150 160 1706圆极化波的椭圆度2、线极化波的调试与测试在前面产生圆极化波实验的基础上，前后调整 的位置 ，使即可产生线极化波。调整 的位置产生的波程差为 ，由此产生的位相差 。由=2/2 L ， 可以解出 ，所以把 的
6、位置前后调整 就可以产生线极化波。 当 转动角度为 0、10、20、170 度时记录测量数据填入表二中。表二：4/:2Pr0l2/1:3PrIE0 10 20 30 40 50 60 70 8090 100 110 120 130 140 150 160 1703、椭圆极化波的调试与测试在前两部分实验的基础上，改变 的位置，使 或 004L即可产生椭圆极化波。004L当 转动角度为 0、10、20、170 度时记录测量数据填入表三中并计算出椭圆极化波的椭圆度 e。表三：l:2Pr2/1:3PrIE0 10 20 30 40 50 60 70 80790 100 110 120 130 140 150 160 170椭圆极化波的椭圆度
