南宁学院电磁场电磁波可视化教学实验系统

南宁学院前身是专科层次、民办性质的邕江大学，由中国国民党革命委员会广西壮族自治区委员会于1985年创办，2009年南宁市人民政府参与合作办学，2012年升格为本科高校并更名为南宁学院，2019年通过教育部本科教学工作合格评估，2021年获批为广西立项建设新增硕士学位授予单位。学校是国家首批应用技术大学改革试点高校、广西新建本科学校转型发展试点学校、自治区首批深化创新创业教育改革示范高校、自治区首批创新创业学院建设单位、自治区首批大创项目实施优质校、中国工艺美术优秀基地院校。

【办学思路】学校始终坚持社会主义办学方向，坚持非营利性民办高校的办学性质，坚持地方性、应用型、工科类的办学定位，践行“应用型、开放式、新体验”的办学理念，秉持“自觉自强、厚德厚学”的校训，涵育“自强、责任、卓越、有用”的核心价值。落实立德树人根本任务，健全“三全育人”“五育并举”育人体系，服务地方经济社会发展需求，坚持产教融合协同育人道路，推行能力导向和问题式驱动教学，深化创新创业教育改革，培养“做人有品格、就业有本领、创业有能力、深造有基础、发展有后劲”，德智体美劳全面发展的高素质应用型人才，努力建成特色鲜明、国内知名的应用技术型大学。

【办学条件】学校重视基础设施建设，办学条件优良、校园环境优美。校园占地面积75.21万平方米，校舍建筑总面积66.35万平方米，教学科研仪器设备总值3.009亿元，馆藏纸质图书175.94万册，电子图书258.43万册。建有自治区重点实验室1个、自治区级实验教学中心2个，省部级教学科研平台10个、市厅级教学科研平台15个，校内实验实训室319个、校外实习基地179个。学校荣获“第二届自治区文明校园”（2020年）、“广西首批绿色学校”（2022年）等称号，校园内“不孤湖”景区是国家AAA级旅游景区。

【学科专业】学校以社会需求为导向动态调整学科专业结构，工学为主、多学科协调发展格局初步形成。现有工学、管理学、经济学、艺术学、教育学等5个学科门类，18个一级学科，获批广西重点（培育）学科1个、立项建设硕士点3个。设置专业学院10个，开办本科专业40个，建有广西一流专业建设点4个、自治区重点特色优势专业9个。全日制在校生22598人，折合在校生22684.9人，其中本科生22597人。办学40年来，学校为国家培养了7万余名应用型人才。

【师资队伍】学校坚持人才强校战略，持续建设高水平教师队伍。现有专任教师总数折合1334.5人，其中自有专任教师1097人，硕士及以上学位教师占比87.24%，高级职称教师占比37.56%。荣获全国优秀教师、国家有突出贡献中青年专家、自治区级教学名师、自治区模范教师、自治区高层次人才、全国民办高校优秀辅导员、南宁市高层次人才等各类称号286人次。“十四五”以来，教师参加全国高校教师教学创新大赛荣获国家三等奖4项，自治区一等奖5项、二等奖8项、三等奖9项，获自治区级虚拟教研室2个、自治区基层教学组织3个、自治区课程思政示范基层教学组织1个、自治区课程思政教学名师和团队7个，第二批广西高校高水平辅导员工作室培养建设项目2个。本科办学以来，获自治区级教学成果奖18项。

【科学研究】学校聚焦区域经济社会发展需求，科学研究与技术开发成效良好。“十四五”期间，教师共承担各类科研项目1265项，其中纵向项目567项（含国家社科基金5项、国家自科基金9项、省部级项目113项），横向科研项目698项，科研经费投入累计达1.89亿元；发表高水平论文675篇，获授权专利307件，实现专利软著成果转化322件次；获省部级科研奖项、全国性行业科研奖励9项。学校通过高校知识产权管理体系认证，系广西知识产权科技创新成果融合发展工作站。在中国科教评价网发布的2024年中国民办本科院校科研竞争力排名榜单中，南宁学院位列第43位。

【对外交流】学校坚持开放办学，不断深化国内外交流与合作。与国内10所高校发起成立应用型高校“不孤”联盟，与马来西亚、泰国、越南6所高校组建南宁学院—东盟高校“有邻”联盟，推动联盟院校间开展人才培养、学生交流、学术研究与合作等，近300名师生参与校际交换、文化研学、学习进修等活动。与华为、中国工商银行等200余家企业、71所国外院校及机构建立校企、校校合作关系。获批南宁市国际科技合作示范基地3个，依托广西中国—东盟综合交通国际联合重点实验室在泰国设立“广西交通新技术转移分中心”。

【人才培养】学校坚持应用型本科办学定位，深化产教融合，校企共建产业学院8个，强化应用型课程建设和实践教学环节，应用型人才培养质量持续提升。获批国家级一流本科课程5门、自治区级一流本科课程12门、自治区级课程思政示范课程7门；食品质量与安全现代产业学院获批广西普通本科高校示范性现代产业学院（广西民办高校唯一）。“十四五”期间，学生在学科竞赛中累计获国家级奖项401项、省部级奖项2427项，其中中国国际大学生创新大赛累计获得国家金奖1项、银奖7项、铜奖19项，自治区金奖65项、银奖122项、铜奖263项，成绩位居广西高校前列，学校连续11年获自治区优秀组织奖；在中国高等教育学会发布的2019—2023年全国新建本科院校大学生竞赛榜单中，学校在全国约700所新建本科院校里位居第47位。历届本科毕业生初次就业率均高于广西高校平均水平，连续12年荣获广西高校毕业生就业创业工作突出单位。

案例图片：

DB-SD24 电磁场电磁波可视化教学实验系统

一、实验概述
电磁场电磁波与天线综合实验系统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。
电磁场电磁波与天线综合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；
电磁场电磁波与天线综合实验系统设有波长测量、功率检波、电磁场极化等若干简单又富有论证性的实验。将实验仪器的功率发射端加载到三种极化天线端口。将天线采集到的感生电流接入LED灯。把检波天线放置在固定的位置以后，可以看到LED灯的明暗与极化方式有着对应的关系。将发射天线的功率输入天线，通过调整检波天线的位置或者检波天线的角度方向，观察发光灯的明暗变化。这样就可以直观的感受到电磁波的分布参数、极化等丰富的概念。在整个实验过程中，通过极其简单的几个操作，就可以将所学的抽象的知识，通过具象化的实验来验证清楚，进一步提高了教学的效率。增加了学生对实验的印象，提高了学生动手能力，深刻的将公式与现象结合起来，为以后的工作和学习提供了切实有效的经验。提升学生对电磁场与波的学习兴趣，实现探究性学习，创造性学习。
用麦克斯韦方程的工程应用技术，采用特制的无源发光电磁波感应器，使抽象的“电磁波”看得见、摸得着，电波传播眼见为实，帮助学生建立空间形象；有效化解感念抽象于形象，化物理现象模糊于具体，改变实验呆板、实验内容单调。使知识认知可视化、知识应用自主化能建立趣味化的实验教学体系性设计。建立创新实验教学互动平台，拓展类实验有助于老师和学生围绕知识能力发挥和运用，形成富有特色的新成果。

二、实验配置

序号	名称	主要技术规格
1	标配模块	1米铝合金导轨,认识电磁波实验模块；发射支架，接收支架电磁波传播特性实验模块（空间行、驻波特性实验）；接收天线支架、滑台, 金属导体反射板线支架、滑台。极化电磁波实验模块,圆极化螺旋天线,极化栅格网滑台；天线实验模块；系统升级配置模块；
2	工作频率	范　　围： 2-3GHz
3	射频放大输出	功率控制： 0～10级衰减调整控制
		功率放大频率范围：2350MHz～2450MHz
		最大输出功率：＜27dBm
4	发射组件	三副线极化微带八木天线：增益：＞10dBi；覆盖垂直极化、水平极化,一个右旋圆极化螺旋天线；增益：＞10dBi；
5	接收组件	无源检波器LED发光灵敏度：4dBm；LED灯颜色有红、黄、兰、绿、白、翠绿色及其组合，接收天线微带八木天线。增益：＞10dBi；
6	射频检波模组	检波灵敏度：＞3.2GHz，动态范围：70dB收发最远距离170cm;

实验1、电磁波及传播特性实验
一、实验目的
1）通过电磁感应装置的设计，了解麦克斯韦电磁感应定理的内容；
2）理解电磁波辐射原理；了解电磁感应的原理及作用，
3）理解电场与磁场的相互关系，通过接收装置来验证电磁场的存在。
二、实验项目
1）认识电磁波实验
2）场矢量认知实验
3）位移电流验证实验
4）可视化电磁波感应器制作实验
5）辐射衰减规律实验
实验2、电磁波极化特性实验
实验目的
电磁波的偏振现象的产生，观察极化现象；
完全偏振波与和传播的定义判断极化形式；
研究线性极化的产生及其特点；
研究制作的电磁波感应器的极化特性，进行极化特性实验；
通过试验加深对电磁波极化特性的理解。
实验项目
1）构建实验平台
2）垂直与水平极化电磁波实验
3）左旋圆极化电磁波实验
4）极化轴比实验
实验3、电磁波反射与行驻波特性实验
一、实验目的
了解电磁场电磁波空间传播特性；
通过对电磁波长、波幅、波节、驻波的测量进一步认识电磁波；
利用相干波原理测量波长；
了解电磁波在传输过程中的干涉和驻波的形成，及形成的条件，观测电磁波传输过程中波节点与波幅点的产生。
二、实验项目
1）垂直极化波反射合成与行驻波特性；
2）水平极化波反射合成与行驻波特性实验；
3）左旋圆极化波反射合成与行驻波特性；
实验4、电磁波反射特性实验
一、实验目的
1)研究电磁波的反射现象的产生，验证电磁波入射角等于反射角；
2)研究线性极化的反射及其特点
3)通过试验加深对电磁波极化特性的理解
二、实验项目
1）垂直或水平极化波斜入射到导体平面的反射波；沿反射角方向LED最亮。
2）左旋圆极化波斜入射到导体平面的反射波；
实验5、电磁波边界条件实验
实验目的
研究电磁波的边界条件实验；
研究电磁波传播路经上遇到不同物质的透射现象；
通过试验加深对电磁波传播特性的理解；
实验项目
1）垂直极化波垂直入射到水平缝隙导体平面的透射波；
2）垂直极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波；
3）左旋圆极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波；
4）右旋圆极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波；
5）垂直极化波垂直入射到超材料平面的透射波；
实验6、接收天线互耦实验
实验目的
1)研究接收二元天线阵互耦影响；
2)寻找二元天线阵互不影响的距离；
实验项目
1）垂直极化波垂直入射时二元天线阵互耦影响；
2）水平极化波垂直入射时二元天线阵互耦影响；
实验7、电磁波对不同物质的透射实验
实验目的
1)研究电磁波对不同媒质的透射实验；
2)研究电磁波传播路经上遇到不同物质的透射现象；
3)通过试验加深对电磁波传播特性的理解；
实验项目
1）垂直极化波垂直入射到导体平面；
2）垂直极化波垂直入射到有机玻璃平面的透射波；
3）垂直极化波垂直入射到书籍平面的透射波；
4) 垂直极化波垂直入射到泡沫平面的透射波；
5）右旋圆极化波垂直入射到垂直缝隙导体平面的透射波；
6）垂直极化波垂直入射到超材料平面的透射波；
实验8、电磁辐射原理实验
一、实验目的
1. 认识天线的作用与地位。
2. 深刻理解电磁辐射与天线的关系。
3. 掌握理解电磁辐射的基本要素。
实验9、天线方向图绘制实验
一、实验目的
1.了解掌握天线方向图的工程意义。掌握电磁波辐射的原理和测量方法。
2.掌握绘制天线方向图的一般方法，绘制并理解天线方向图。
3.掌握天线方向图测量的原理和方法。
二、实验内容
1.用LED灯的测量显示天线E面方向图强弱。
2. 用微安表测量E面方向图，绘制天线E面方向图。
3、用LED灯的强弱显示天线H面方向图测量
4、用微安表测量H面方向图，绘制天线H面方向图。
实验10、垂直极化电磁波多经干涉实验
一、实验目的
1)研究电磁波的反射现象的产生，验证电磁波入射角等于反射角；
2)研究线性极化的电磁波多经干涉。
3)通过实验加深对电磁波电磁波多经干涉的理解。
3)通过试验加深对电磁波传播特性的理解；
二、实验项目
实验11 同轴测量线实验实验
一、实验目的
1.了解微波传输无耗传输线的三种工作状态。
2.理解传输线中驻波的形成，均匀传输线的传输特征及特征参数。
3.掌握微波的基本测量驻波比和波长。
三、实验内容
1.验证终端开路时，在终端电压最大；终端短路时，在终端电压最小，用微安表测量同轴线波长。
2.测量并计算传输线的在不同模式下的电压驻波比。
3. 用LED测量同轴线波长，理解终端匹配的作用。
电磁场电磁波可视化教学实验系统

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