一、系统简介
电磁场电磁波与天线综合实验系统RZ9930能满足能满足通信工程、电子工程、微波工程等专业开设《电磁场》、《天线技术》等课程教学、实训、示教需要，也可用于微波电磁场技术类课程的课题设计和毕业设计及基于ADS软件的创新设计。
电磁场电磁波与天线综合实验系统通过学生自主动手制作感应器的方式，使学生能够切实感知和亲身体验电磁波的发射、传播、接收等完整的过程，具有与教学大纲结合紧密，实验内容紧扣教学重点、难点，知识点覆盖面宽，能够透彻地了解法拉第电磁感应定律、电磁波传播特性、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，帮助学习人员建立电磁波的形象思维方式，加深和加强学习人员对电磁波产生、发射、传输、接收过程吸纳各个特征的认识，培养学习人员对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。
实验系统配有专用矢网数据采集模块和嵌入式电脑构成的矢量分析仪，能完成传统天线实验系统不能实现的各项功能。如射频部件输入、输出阻抗直读测量；天线输入阻抗直读测量；天线极化方向增益等性能测试；射频部件及天线反射系数直读测量；射频部件级间匹配设计与调整；发射机与天线匹配设计与调整；传输线故障测量等。

二、系统特点
1、实验系统通过增大射频信号发射功率，在不需专用仪表的情况下能感知电磁场存在、定性研究天线的极化方向、天线增益、天线频响等性能；
2、实验系统标配虚拟矢量分析模块和相应分析软件，从而能完成并定量测试不同天线的方向图、天线增益、天线频响、天线输入阻抗等实验，天线匹配网络设计等扩展实验；
3、基于矢量分析仪可扩展传输线测量：传输线故障定位；传输线故障性质判断(开路、短路、漏电等)； 线开路线和短路线特性测量；短截线阻抗匹配设计与调整； 线谐振器设计与调整；传输线匹配和失配时沿线电压分布测量；传输线匹配和失配时阻抗测量
4、基于矢量分析仪可扩展匹配网络实验：分立元件级间匹配设计与调整实验；微带线件级间匹配设计与调整实验；传输线匹配设计与调整；变频器匹配及变频性能改善设计与调整；
5、基于矢量分析仪可扩展阻抗测量：滤波器输入输出阻抗测量；衰减器输入输出阻抗测量；放大器输入输出阻抗测量；下/上变频器各端口阻抗测量；射频微波电感、电容元件阻抗测量；
6、系统可选数控道轨，数控道轨的接收天线位置和方向均可数控，在配套软件的支持下，系统能自动测绘天线方向图

三、系统性能指标
1、射频信号发射频率与功率设置，接收信号检测与强弱指示，数控道轨控制、天线方向图测绘等功能；10.1寸彩色液晶，嵌入式PC控制器，Windows操作系统，鼠标操控，内嵌实验课件PPT及相关实验参考数据，方便学生随时查阅；工作频率和输出功率数控设置，表针指示或数字显示，人性化交互；工作频率：24～6000MHz；输出频率连续可调，频率调节步进≤100K；典型输出功率：-3.5~26dBm（点亮灯泡要求的），输出功率要求更低，减小相互干扰和对人体辐射危害，功率连续可调，开机缺省值：0 dBm；
2、电磁波功率计：采用液晶表针和数码显示，能形象反映接收天线位置与场强的关系；动态范围：≥55dB；频率范围： 5~10000MHz ；
3、电磁波频率计： 频率测试范围：200MHz~3.8GHz；输入功率：≥-10dBm
4、检波器：特性阻抗：50Ω，驻波比VSWR:1.5(Max)，动态范围：≥60dB
5、电流微安表：测试范围：0~200uA
6、隔离器： 特性阻抗： 50Ω，频率范围： 500MHz~3000MHz；
 7、嵌入式矢量分析仪：
工作频率范围： 1MHz-4400MHz；
扫频范围：1MHz-4400MHz；
信号电平：0dBm;
动态范围：1MHz～500MHz，90dB，500MHz～3G ，60dB 
支持一次扫描同时测量S11和S21
可测量S11、S21参数，驻波比、史密斯圆图，阻抗实部、阻抗虚部、导纳实部、导纳虚部、等效串并联电容电感、群延时、相位；
WIN10操作系统；
8、天线道轨：
标尺精度：1mm
长度量程：120CM
旋转测量精度：1°，发射天线垂直面、接收天线垂直面和俯仰角、反射板垂直面角度均可调；
极化测量量程：360°
9、发射天线：
极化类型：至少包含三种不同的极化方向。
可选配数控多极化发射天线，鼠标切换水平、垂直、左旋、右旋等极化方向，无须更换接口；
10、带两个分支的同轴传输线：
频率范围500MHz~3000MHz；阻抗50Ω；耐功率≥100W；主轴长度70CM；分支长度25CM；两个分支可在主轴上连续滑动，分支长度可通过滑动短路块改变；满足匹配网络设计要求。
11、数控天线传输特性研究道轨：
数控天线传输特性研究道轨的接收天线位置、接收天线角度、反射板位置均可数字控制，有效减少人体对电磁波传输特性的影响； 
道轨内置高灵敏度检波器、可控增益选频放大器。能在道轨内嵌4.3寸TFT液晶和电磁场电磁波控制仪上实时显示接收信号强度、实时绘制接收天线信号强度和天线位置的关系曲线；
接收天线与反射板位置设置：手动设置、数控设置、自动扫描；
接收天线方向设置：手动设置、数控设置；
电子标尺精度：位移 1mm；角度：1度；长度量程：120CM；
12、电磁波特性分析虚拟仿真软件：
可产生水平极化波，垂直极化波，圆极化（左旋，右旋）极化波。频率，幅度等参数均可设置。模拟电磁波在空间及其他介质内的传播特性：反射、驻波、干涉等特性。
13、天线方向图自动化测量平台：
可自动扫描天线方向图，无须手动旋转天线和人工读数，软件实时自动绘制天线方向图曲线，无须录入角度和电平数据；包含极坐标和直角坐标显示，支持极化图方向图切换测量和显示，支持数据对照组研究，专用数据格式文件保存和调用读取，支持游标移动显示。
测量平面：E面、H面；角度步进≤1°；动态范围≥50dB；对照组数量≥5组；游标数量≥2个
14、3D沉浸式虚拟仿真实验教学平台：
实验室教师端配置，基于UNITY 3D平台，能够还原真实的电磁实验室场景和实验设备，展示电磁感应、电磁波传播、偏振与极化、反射与干涉、驻波等实验现象，可选配虚实结合功能接入实物实验设备进行互动演示；教学设备认知演示、教学管理功能、教学账户密码、教学成果考核、教学打分、实验操作引导功能。
15、均匀无耗媒质参量测量套件（选配）：
频率范围24～4000MHz；相对介电常数≥1

四、实验内容
1、电磁场电磁波实验： 
电磁场电磁波信号发生器测试实验 
电磁场分布模拟测量实验 
位移电流测量及电磁场与电磁波的存在实验 
电磁波场强空间的分布实验 
电磁波屏蔽、穿透和绕射实验 
电磁波反射实验 
迈克尔逊干涉实验 
电磁波波长测试实验 
电磁波的极化实验 
单缝衍射实验（选做）
双缝衍射实验（选做）
正电荷周围电场分布实验（选做）
负电荷周围电场分布实验（选做）
正负电荷间电场分布实验（选做）
平行板间电场分布实验（选做）
电偶极子辐射(全向)实验
电磁波的定向 (八木天线或其它定向天线) 辐射实验
均匀无耗媒质参量测量实验（选做）

2、射频天线实验：
天线方向图测量实验 
各种天线增益测量实验 
天线极化实验
天线阻抗测量 
馈线对天线阻抗影响测量实验
收/发天线系统调整与天线间衰减测量 
天线驻波比、反射系数测量
天线带宽测量 
空间电磁波天线的设计与制作

3、阻抗测试：
滤波器输入阻抗测量；滤波器输出阻抗测量（选做）
衰减器输入阻抗测量；衰减器输出阻抗测量（选做）
放大器输入阻抗测量；放大器输出阻抗测量（选做）
下/上变频器各端口阻抗测量（选做）
电感、电容元件阻抗测量（选做）

4、传输线测量实验：
匹配传输线特性实验 
开路传输线特性实验 
短路传输线特性实验 
失配传输线特性实验 
传输线特性阻抗测量实验 
单分支短截线阻抗匹配器调整 
双分支短截线阻抗匹配器调整 

5、3D虚拟仿真系统实验：
电磁感应3D虚拟仿真实验
电磁波传输特性测量3D虚拟仿真实验
偏振与极化3D虚拟仿真实验
反射与干涉3D虚拟仿真实验
驻波特性观察3D虚拟仿真实验
驻波测量和波长测试3D虚拟仿真实验
天线方向图测量3D虚拟仿真实验

五、系统配置
1、电磁场电磁波信号源：内置锁相信号源模块、功放模块、电调衰减器模块、隔离器模块、电磁波频率计模块、电磁场功率计模块、选频放大器模块、检波器模块、微安表模块、嵌入式矢量分析仪。
2、多极化发射天线：用于天线相关实验
3、天线测试道轨：含三维天线测试架
4、电磁波防爆感应灯 
5、微带天线：含微带八木、微带偶极子、阿基米德螺旋、微带阵列
6、负载：含短路、开路、失配、匹配负载
7、自制天线配件：铜丝、平衡非平衡转换器
8、双分支的同轴传输线（选配）：含70CM主同轴传输线、分支传输线、信号探测滑块
9、附件：含SMA和N头转接器；SMA连接电缆；实验指导书。
10、虚拟仿真实验教学平台(选配)：基于UNITY 3D平台，能够还原真实的电磁实验室场景和实验设备