[发明专利]一种极化合成实验教学装置及操作方法

说明书

本发明涉及一种极化合成实验教学装置和操作方法，通过调节该极化合成实验装置中极化方式正交的两个发射天线的间距，来实现两束电磁波在接收天线口面处不同的相位差，从而合成不同极化形式的电磁波，通过旋转接收天线接收合成的电磁波信号，并通过不同角度下选频放大器示数的变化，来判断合成电磁波的极化形式。因此，通过该极化合成实验装置学生可以更直观地理解电磁波不同极化方式的合成过程及验证相应的原理。

技术领域

本发明涉及教学实验仪器技术领域，特别涉及一种极化合成实验教学装置和操作方法。

背景技术

“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类和电器信息类专业本科必修的一门专业基础课。电磁波的极化特性是很重要的理论，是除时域、频域和空域信息以外又一可利用的重要信息,在雷达信号滤波、检测、增强、抗干扰和目标鉴别/识别等方面都有广泛应用，因此对极化理论的学习、研究和应用都有着重要的意义。然而，极化的概念比较抽象,学生理解起来比较困难，极化理论的学习一直是电磁场与波课程教学中的重点和难点。目前国内部分高校采用微波分光仪和光栅板开展电磁场与电磁波的极化实验教学，该类装置主要是围绕电磁波光学特性，开展相关电磁波光学特征的演示性和验证性实验，另外该装置体积大，辅助设施多，实验过程繁琐，对于极化实验的教学复杂且不够直观，不利于学生对极化概念的理解和学习。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种极化合成实验教学装置和操作方法，可以通过简易的装置来合成不同极化方式的电磁波。

一种极化合成实验教学装置，包括：

信号源，用于产生射频信号；

功率分配器，将所述射频信号等幅等相分成两路；

第一发射天线(1)和第二发射天线(2)，各接收一路射频信号，并将射频信号以电磁波形式发射出去，该两路电磁波相位相同且极化方式相互正交；所述第一发射天线(1)和第二发射天线(2)的高度和相对位置均可调节；

接收天线(3)，极化形式为线极化，用于接收第一发射天线(1)和第二发射天线(2)发射的两路电磁波，并将其合成为一路射频信号；接收天线(3)高度可调，且可围绕自身的中心轴旋转；

检波器，从接收天线(3)接收射频信号，并转换为电流信号；

选频放大器，用于显示所述电流信号。

较佳的，所述第一发射天线(1)和第二发射天线(2)处于不同高度，保证两个发射天线的口面相互无任何遮挡；接收天线(3)口面中心处于两个发射天线口面中心连线的中间位置，且两个发射天线与接收天线(3)间的距离满足远场条件。

较佳的，所述两个发射天线发射的两路电磁波的极化方向相互正交的线极化或圆极化。

较佳的，两个发射天线的间距选取信号源发射电磁波的四分之一波长的偶数倍，且两个发射天线与接收天线(3)间的距离满足远场条件。

较佳的，两个发射天线的间距为四分之一波长的奇数倍，且两个发射天线与接收天线(3) 间的距离满足远场条件。

较佳的，所述两个发射天线的间距不为信号源发射电磁波的四分之一波长的整数倍，且两个发射天线与接收天线(3)间的距离满足远场条件。

一种极化合成实验教学装置的操作方法，包括：

S1：使第一发射天线(1)和第二发射天线(2)处于不同高度，且两个发射天线口面相互无遮挡，调节接收天线(3)，使其口面中心处于第一发射天线(1)和第二发射天线(2)口面的中间位置；

S2：打开信号源，调节信号源和选频放大器，使选频放大器的指示值在量程内，两个发射天线发射两束极化方式相互正交的电磁波；

S3：调节两个发射天线间的距离，使其为设定值；