极化波的分类与相互关系

电子信息工程学院 《电磁场与电磁波》 课程论文 论文名称：极化波的分类与相互关系 作者名称： 学 号： 班 级： 课程成绩： 处 评语： 教师： 年 月 日     极化波的分类与相互关系 摘要：本文介绍了极化电磁波的分类已经它们之间的合成分解情况。极化是电磁波中的一个重要概念，工程中常用极化抗干扰、实现信号的最佳发射和接收、提高信道容量，并且在雷达技术中有有着广泛的应用。因此研究极化波对无线通信有着重要的意义。本文首先介绍电磁波极化的概念，再介绍分类及判断方法，最后解释三种极化波之间的合成分解关系。 关键词：极化波，无线通信，合成分解  1． 极化的概念 在任意空间给定点上，合成波电场强度E的大小和方向都可能会随时间变化，这种现象称为电磁波的极化。它表征在空间给定点上电场强度E取向随时间变化的特性。 2． 极化波的分类 2.1 直线极化波：E的端点随时间变化的轨迹为直线的极化波。 （1）条件：E的x分量和y分量的相位同相或相差π，即            或  。 （2）特征：合成波电场强度大小为： ， （2.1）            ， 合成波电场与x轴夹角为： （2.2） 图2-1  直线极化 2.2圆极化波：E的端点随时间变化的轨迹为圆的极化波。 （1）条件：E的x分量和y分量的振幅相同、相位差π/2，即            、                                                                            （2）特征： 则合成波电场强度为： （2.3） 合成波电场与x轴夹角为： ，        --右旋      （2.4） ，          --左旋            图2-2 右旋极化波   2.3椭圆极化波：E的端点随时间变化的轨迹为椭圆的极化波。 （1）条件：E的x分量和y分量的振幅不相同、相位差： （2）特征：                                                    ，消去t有： ，故                                          （2.5） ，左旋 （2.5）式为椭圆方程，有                  ，右旋 图2-3 右旋椭圆极化 3. 极化波之间的合成 3.1 线极化波： (1)两个极化方向垂直、相位相差0或π的线极化波合成线极化波：              ，            或  。符合线极化波的条件，故合成波为线极化波。 (2)两个极化方向垂直、振幅相同、相位相差2/π的线极化波合成圆极化波： 同理，两线极化波的E同情况（1），且        ，                。符合圆极化波条件，故合成圆极化波。 （3）两个极化方向垂直、振幅不同、相位相差属于（-π，π）的线极化波合成椭圆极化波： 同理，        ，振幅相位条件皆符合椭圆极化波条件，故合成椭圆极化波。 同理，任意线极化波、圆极化波、椭圆极化波也可分解为两个正交的线极化波。 3.2 圆极化波：        （1）两个旋向相反、振幅相同的圆极化波合成线极化波： （3.1） 式(3.1)右端为线极化波，故得证。 （2）两个反向圆极化波合成椭圆极化波： 设右旋圆极化波为          ，左旋圆极化波为            ,它们合成的x分量和y分量分别为： （3.2）        式（3.2）是椭圆参数方程，消去wt后可得                     ，其中a，b，c是      的函数。故得证。 4. 极化波之间的分解 4.1 线极化波： 一个线极化波可以分解为两个振幅相等旋向相反的圆极化波： 设线极化波与y轴夹角为ωt，                                  ，由欧拉公式得  （4.1） 式（4.1）中第一项为左旋圆极化波，第二项为右旋圆极化波。故得证。 4.2 圆极化波： 一个圆极化波可以分解为两个正交等幅的线极化波： 设圆极化波的表达式为 （4.2） 式（4.2）中第一、四项为相位差为π的线极化波，第二、三项为相位差为0的线极化波，且两线极化波正交。故得证。 4.3 椭圆极化波： 一个椭圆极化波可分解为两个旋向相反但振幅不同的圆极化波： 设椭圆极化波为                  ，令： （1）当A=B，                        同时满足时，有              ,此时  为左旋圆极化波，  为右旋圆极化波，且幅度不相等。 （2）当A=B，              时，有              且          此时  为左旋圆极化波， 仍为右旋极化波，且幅度不等。故得证。 5. 结论 1．根据电场强度E的x分量与y分量的振幅、相位差可以判定电磁波极化类型。 如表5-1所示。 表5-1  极化波相位振幅关系 类型 线极化波 圆极化波 椭圆极化波 振幅 未必相等 不相等 φy-φx π或0 π/2 （-π，0），（0，π）         2.三种极化波之间时可以相互分解，根据相位的不同，分解合成情况不同。但是最基本的是线极化波，因为它可以分解和合成线极化波、圆极化波和椭圆极化波，判断条件主要是相位关系。 图5-1  极化波之间的关系 参考文献 [1]. 谢处方,饶克谨. 电磁场与电磁波[M]. 北京: 高等教育出版社，2006.1 [2]. 毕德显. 电磁场理论[M]. 北京: 电子工业出版社.，1985 [3]. 伍刚,张小平. 基于电磁波极化合成与分解的研究[N]. 四川攀枝花: 攀枝花院报，617000 致  谢 首先，感谢王老师一个学期以来的辛勤讲解和耐心解惑，是我在本门课中收货颇多。 其次本论文的内容是在王进华老师的悉心指导下完成，从题目选择到课题研究，再到论文的撰写，每一步都有王老师的细心指导，这使我在撰写论文方面都有很大提高。 最后，我要感谢自己在本学期中的刻苦努力与脚踏实地，让这个学期的每一节课都很有意义。