《第18講 平面電磁波(3)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第18講平面電磁波（3）50一，平面波的極化電場強(qiáng)度的方向隨時間變化的規(guī)律稱為電磁波的極化特性。設(shè)某一平面波的電場強(qiáng)度的瞬時值為顯然，在空間任一固定點(diǎn)，電場強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)隨時間的變化軌跡為與x軸平行的直線。因此，這種平面波的極化特性稱為線極化，其極化方向為x方向。50對于更加一般的情況，電場強(qiáng)度矢量的兩個分量的瞬時值為50我們來討論其極化特性。因為電場強(qiáng)度，磁場強(qiáng)度和傳播方向三者之間的關(guān)系是確定的，所以一般用電場強(qiáng)度矢量E的矢端在空間固定點(diǎn)隨時間的變化所描述的軌跡來表示電磁波的極化。50因此，所謂極

2、化是指空間任意點(diǎn)上電磁波的電場強(qiáng)度矢量的空間取向隨時間的變化方式，以E的矢端軌跡來描述。1，線極化波2，圓極化波3，橢圓極化波501，線極化若，同相，，則：50——常矢量50可見此時場的方向始終不變，即與軸夾角為，也即合成電磁波的電場強(qiáng)度矢量與x軸正向夾角α的正切為：50：只是其大小變化，電場矢端軌跡為一條直線，故稱為直線極化，簡稱線極化。50同樣的方法可以證明，時，合成電磁波的電場強(qiáng)度矢量與x軸正向的夾角α的正切為這時合成平面電磁波的電場強(qiáng)度矢量E的矢端軌跡是位于二、四象限的一條直線，故也為線極化

3、。50線極化波502．圓極化設(shè)則有50消去t得5050EyExEyxa0左旋右旋zyx050可見，在空間任一點(diǎn)處，場大小不變，方向隨時間改變，矢端軌跡為圓，故稱圓極化波。當(dāng)時，，矢量的旋轉(zhuǎn)方向與傳播方向成右手螺旋關(guān)系，這樣的圓極化波稱右旋圓極化波。若，，的旋轉(zhuǎn)方向與成左手螺旋關(guān)系，這樣的圓極化波稱左旋圓極化波。503．橢圓極化更加一般的情況，電場表示為若，50令：5050這是一橢圓方程，即，在一個橢圓上變化，所以的矢端軌跡為此橢圓，這種波稱為橢圓極化波。ayxEx'y'Ey￠mEx￠m橢圓極化50橢

4、圓極化是波的一般極化形式，線極化和圓極化是橢圓極化的特例。若，方程（*）為：——直線若，，（*）為：——圓501，極化特性的工程應(yīng)用電磁波的極化特性獲得非常廣泛的實(shí)際應(yīng)用。例如，由于圓極化波穿過雨區(qū)時受到的吸收衰減較小，全天候雷達(dá)宜用圓極化波。在無線通信中，為了有效地接收電磁波的能量，接收天線的極化特性必須與被接收電磁波的極化特性一致。50在移動衛(wèi)星通信和衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，由于衛(wèi)星姿態(tài)隨時變更，應(yīng)該使用圓極化電磁波。在微波設(shè)備中，有些器件的功能就是利用了電磁波的極化特性獲得的，例如，鐵氧體環(huán)行器及

5、隔離器等。50圓極化波具有兩個與應(yīng)用有關(guān)的重要特性:;(1)當(dāng)圓極化波入射到對稱目標(biāo)(如平面,球面等)上時,反射波變?yōu)榉葱虻牟?即左旋波變?yōu)橛倚?右旋波變?yōu)樽笮ā?2)天線若輻射左旋圓極化波,則只接收左旋圓極化波而不接收右旋圓極化波;反之,若天線輻射右旋圓極化波,則只接收右旋圓極化波。這稱為圓極化天線的旋向正交性。根據(jù)這些性質(zhì),在雨霧天氣里,50雷達(dá)采用圓極化波工作將具有抑制雨霧干擾的能力。因為,水點(diǎn)近擬呈球形,對圓極化波的反射是反旋的,不會為雷達(dá)天線所接收;而雷達(dá)目標(biāo)(如飛機(jī),船艦,坦克等)

6、一般是非簡單對稱體,其反射波是橢圓極化波,必有同旋向的圓極化成分,因而仍能收到。同樣,若電視臺播發(fā)的電視信號是由圓極化波載送的(由國際通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)電視信號正是這樣),則它在建筑物墻壁上的反射波是反旋向的,這些反射波便不會由接收原旋向波的電視天線所接收,從而可避免因城市建筑物的多次散射所引起的電視圖像的重影效應(yīng)。50由于一個線極化波可分解為兩個旋向相反的圓極化波,這樣,不同取向的線極化波都可由圓極化天線收到。因此,現(xiàn)代戰(zhàn)爭中都采用圓極化天線進(jìn)行電子偵察和實(shí)施電子干擾。同樣,圓極化天線也有許多民用方面的

7、應(yīng)用。例如,大多數(shù)的FM調(diào)頻廣播都是用圓極化波載送的,因此,立體聲音樂的愛好者可以用在與來波方向相垂直的平面內(nèi)其電場任意取向的線極化天線收到FM信號。50眾所周知，光波也是電磁波。但是光波不具有固定的極化特性，或者說，其極化特性是隨機(jī)的。光學(xué)中將光波的極化稱為偏振，因此，光波通常是無偏振的。為了獲得偏振光必須采取特殊方法。立體電影是利用兩個相互垂直的偏振鏡頭從不同的角度拍攝的。因此，觀眾必須佩帶一副左右相互垂直的偏振鏡片，才能看到立體效果。501，例題例一，證明任一線極化波總可以分解為兩個振幅相等旋

8、向相反的圓極化波的疊加。解：假設(shè)線極化波沿+z方向傳播。不失一般性，取x軸平行于電場強(qiáng)度矢量E，則50上式右邊第一項為一左旋圓極化波，第二項為一右旋圓極化波，而且兩者振幅相等，均為E0/2。例二，判斷下列平面電磁波的極化形式：50Ex和Ey振幅相等，且Ex相位超前Ey相位π/2，電磁波沿+z方向傳播，故為右旋圓極化波。Ex和Ey相位差為π，故為在二、四象限的線極化波。50Ezm≠Exm，Ez相位超前Ex相位π/2，電磁波沿+y方向傳播，故為右旋橢圓極化波。在垂直