電磁場與電磁波實驗五電磁波的功率頻率測試

HarbinInstituteofTechnology電磁場與電磁波實驗報告課程名稱：電磁場與電磁波實驗名稱：電磁波的頻率功率測試

實驗五電磁波的頻率功率測試一、實驗?zāi)康?、了解電磁波的頻率分類2、電磁波頻率功率的測試方法3、功率頻率的單位轉(zhuǎn)換二、預(yù)習(xí)要求1、電磁波功率的單位及轉(zhuǎn)換關(guān)系2、電磁波的頻率單位及轉(zhuǎn)換關(guān)系3、了解電磁波的概念三、實驗儀器HD-CB-IV電磁場電磁波數(shù)字智能實訓(xùn)平臺四、實驗原理電磁波是物體所固有的發(fā)射和反射在空間傳播交變的電磁場的物理量。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X-射線和伽馬射線等。電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。變化的電場會產(chǎn)生磁場（電流會產(chǎn)生磁場），變化的磁場則會產(chǎn)生電場。而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波。1864年，英國科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。1887年德國物理學(xué)家赫茲實驗證實了電磁波的存在。1898年，馬可尼又進行了許多實驗，不僅證明光是一種電磁波，而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波，它們的本質(zhì)完全相同，只是波長和頻率有很大的差別。電磁波頻率的分類：1甚低頻（VLF）3～30KHz甚長波100～10km2低頻（LF）30～300KHz長波10～1km3中頻（MF）300～3000KHz中波1000～100m4高頻（HF）3～30MHz短波100～10m5甚高頻（VHF）30～300MHz米波10～1m6特高頻（UHF）300～3000MHz分米波微波100～10cm7超高頻（SHF）3～30GHz厘米波10～1cm8極高頻（EHF）30～300GHz毫米波10～1mm9至高頻300～3000吉赫（GHz）絲米波1～0.1mm頻率單位的轉(zhuǎn)換關(guān)系：1GHz=103MHz=106KHz=109Hz功率比對表功率dBm電壓(有效值)電壓(峰值)1000000W=1MW907.07kV20kV100000W=100kW802.236kV6.325kV10000W=10kW700.707kV2kV1000W=1kW60223.6V632.5V100W5070.7V200V10W4022.36V63.25V1W307.07V20V100mW=10-1202.236V6.325V10mW=10-2100.707V2V1mW=10-30223.6mV632.46Mv100μW=10-4-1070.7mV200Mv10μW=10-5-2022.36mV63.25Mv1μW=10-6-307.07mV20mV100nW=10-7W-402.236mV6.325mV10nW=10-8W-500.707mV2mV1nW=10-9W-60223.6μV632.46μV100pW=10-10W-7070.7μV200μV10pW=10-11W-8022.36μV63.25μV1pW=10-12W-907.07μV20μV100fW=10-13W-1002.236μV6.325μV10fW=10-14W-1100.707μV2μV1fW=10-15W-120223.6nV632.46nV100aW=10-16W-13070.7nV200nV10aW=10-17W-14022.36nV70.7nV1aW=10-18W-1507.07nV20nV五、實驗步驟1、將“輸出口1”通過N型電纜連接至“功率頻率檢測”。2、直讀出功率值dbm，試轉(zhuǎn)換成mw值是多少。3、直讀出頻率，計算出電磁波的波長。六、報告要求1、按照標(biāo)準(zhǔn)實驗報告的格式和內(nèi)容完成實驗報告；2、完成數(shù)據(jù)運算及整理；八、思考題

1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，寫出實驗結(jié)論。實驗數(shù)據(jù)：功率值dbm功率值mW值頻率/MHz波長/cm5.33.388788.138.12.11.6218788.138.1-8.50.1413787.938.1實驗結(jié)論：實驗數(shù)據(jù)驗證了dBm=10xlg(功率值/1mW)、c=頻率x波長的關(guān)系2、討論：GSM和CDMA手機的發(fā)射功率。答：目前普遍使用的GSM手機900MHz頻段最大發(fā)射功率為2W(33dBm)，1800MHz頻段最大發(fā)射功率為1W(30dBm)，同時規(guī)范要求，對于GSM900和1800頻段，通信過程中手機最小發(fā)射功率分別不能低于5dBm和0dBm。CDMAIS-95A規(guī)范對手機最大發(fā)射功率要求為0.2W～1W(23dBm～30dBm)，目前網(wǎng)絡(luò)實際上允許手機的最大發(fā)射功率為23dBm(0.2W)，規(guī)范對CDMA手機最小發(fā)射功率沒有要求。在實際通信過程中，手機的實際發(fā)射功率取決于環(huán)境，系統(tǒng)對通信質(zhì)量的要求,語音激活等諸多因素,實際上就是取決于系統(tǒng)的鏈路預(yù)算。在通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和規(guī)劃中,對于基本相同的誤幀率要求,GSM系統(tǒng)要求到達基站的手機信號的載干比通常為9dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù),擴頻增益對全速率編碼的增益為21dB,所以對解擴前信號的等效載干比的要求小于-14dB!手機與系統(tǒng)的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務(wù)通信階段。對于GSM系統(tǒng)，手機在隨機接入階段沒有進入專用模式以前，是沒有功率控制的，為保證接入成功，手機以系統(tǒng)允許的最大功率發(fā)射(通常是手機的最大發(fā)射功率)。在分配專用信道(SDCCH或TCH)后，手機會根據(jù)基站的指令調(diào)整手機的發(fā)射功率，調(diào)整的步長通常為2dB。調(diào)整的頻率為60ms一次。對于CDMA系統(tǒng)，在隨機接入狀態(tài)下，手機會根據(jù)接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發(fā)射功率,發(fā)送第一個AccessProbe，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有得到基站的應(yīng)答信息，手機會加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個AccessProbe，如果在規(guī)定時間內(nèi)還沒有得到基站的應(yīng)答信息，手機會再加大發(fā)射功率。這個過程重復(fù)下去，直到收到基站的應(yīng)答或者到達設(shè)定的最多嘗試次數(shù)為止。在通話狀態(tài)下，每1.25ms基站會向手機發(fā)送一個功率控制命令信息，命令手機增大或減少發(fā)射功率,步長為1dB。（整理自百度搜索）實驗原始數(shù)據(jù)記錄與簽字：

實踐環(huán)節(jié)評分及標(biāo)準(zhǔn)考察項目考察內(nèi)容教師評價備注（評語）過程表現(xiàn)100分態(tài)度認(rèn)真、積極主動、操作規(guī)范，實驗完畢后儀器斷電、歸位（90-100分）態(tài)度認(rèn)真、積極主動、操作正確，實驗完畢后儀器斷電、歸位（80-89分）態(tài)度較認(rèn)真、操作基本正確，實驗完畢后儀器斷電、歸位（60-79分）態(tài)度不端正、操作不規(guī)范，實驗完畢后儀器未斷電、歸位（60分以下）結(jié)果驗收100分實驗數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確規(guī)范、結(jié)果合理、結(jié)論正確（90-100分）實驗數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確、結(jié)果合理、結(jié)論正確（80-89分）實驗數(shù)據(jù)處理較準(zhǔn)確、結(jié)果基本