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關于電磁波的極化,看這篇文章就夠了

01/08 11:00
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大家好,這里是【射頻學堂】。

談到電磁波,除了頻率和幅度之外,還有一個比較重要的方面就是:極化。極化,就是指波振動的平面,電磁波的傳播是由相互垂直的電場和磁場產生的。因此存在電場和磁場兩個相互垂直的振蕩平面,所以呢,我們定義電場的振蕩平面為電磁波的極化:即空間固定點,電場E隨時間變化的方式。按照電場E的變化方式,可以將平面電磁波的極化分為三種:線極化,圓極化和橢圓極化。

對于一個沿著z方向傳播的平面電磁波,電場E可以分解為ExEy兩個分量。那么電場E的瞬時方程就是:
電場E的兩個分量分別是:消除上面公式中的(wt-kz),即可得到這兩個分量之間滿足的關系:上面這個方程,就是任意位置z處的電場E的軌跡方程。對于不同的Ex0,Ey0?和φ的值,電場E有不同的極化方式。

我們先來看兩種比較特殊的Ex0,Ey0 和φ的值

1,當φ=0°或者±180°時,電場的軌跡方程可以簡化為:

也就是:這個是一個直線方程,+對應著φ=0°,-?對應著φ=±180°。這個直線的斜率就是
如下圖所示,
線極化,也是移動通信中最長用的極化方式。根據線極化方向與水平面的關系,線極化波又分為水平極化波和垂直極化波和±45°極化波。

2,當φ=±90°,Ex0=Ey0 時,

電場E的軌跡方程可以簡化為:

這就是一個標準的半徑為E0的圓。電場E的尾端就在任意z的位置畫圓圈了。

如果φ=90°,即Ey的相位落后于Ex 90°,電場E的尾端軌跡畫出來的圓圈滿足右手螺旋關系,我們稱之為右旋圓極化,反之,則成為左旋圓極化。

分享一個簡單的判斷方法:伸出你的右手,四指同大拇指垂直,右手四指從相位超前的分量旋轉至相位落后的分量,如果電磁波的傳播方向為右手拇指的指向,那么就是右旋圓極化波,反之,則為左旋圓極化波。

 

一個圓極化波可以分解為兩個相位相差90°,幅度相等,空間上正交的兩個線極化波,同理,兩個相位相差90°,幅度相等,空間正交的線極化波也可以合成一個圓極化波。

試著判斷一下下面的電磁波唄,留言說出你的答案。

3,?當φ為任意值時,電場E的尾端軌跡方程就是一個橢圓方程,稱之為橢圓極化,橢圓極化根據旋轉方向的不同,也分為右旋橢圓極化和左旋橢圓極化。

橢圓極化波作為電磁波極化的最普遍形式,既可以分解為兩個空間上正交的線極化波,也可以分解成兩個旋向相反的圓極化波。

那么,天線的極化方式,也就是它所能發(fā)射或者接收的電磁波的極化方式,即可分為線極化天線,圓極化天線和橢圓極化天線,如下圖所示。



	

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