談到電磁波,除了頻率和幅度之外,還有一個(gè)比較重要的方面就是:極化。極化,就是指波振動(dòng)的平面,電磁波的傳播是由相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生的。因此存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩個(gè)相互垂直的振蕩平面,所以呢,我們定義電場(chǎng)的振蕩平面為電磁波的極化:即空間固定點(diǎn),電場(chǎng)E隨時(shí)間變化的方式。按照電場(chǎng)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(duì)于一個(gè)沿著z方向傳播的平面電磁波,電場(chǎng)E可以分解為Ex和Ey兩個(gè)分量。那么電場(chǎng)E的瞬時(shí)方程就是:
消除上面公式中的(wt-kz),即可得到這兩個(gè)分量之間滿足的關(guān)系:上面這個(gè)方程,就是任意位置z處的電場(chǎng)E的軌跡方程。對(duì)于不同的Ex0,Ey0?和φ的值,電場(chǎng)E有不同的極化方式。1,當(dāng)φ=0°或者±180°時(shí),
電場(chǎng)的軌跡方程可以簡(jiǎn)化為:
這個(gè)是一個(gè)直線方程,+對(duì)應(yīng)著φ=0°,-?對(duì)應(yīng)著φ=±180°。這個(gè)直線的斜率就是
線極化,也是移動(dòng)通信中最常用的極化方式。根據(jù)線極化方向與水平面的關(guān)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(dāng)φ=±90°,Ex0=Ey0 時(shí),電場(chǎng)E的軌跡方程可以簡(jiǎn)化為:
這就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的半徑為E0的圓。電場(chǎng)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(chǎng)E的尾端軌跡畫出來的圓圈滿足右手螺旋關(guān)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(gè)簡(jiǎn)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(zhuǎn)至相位落后的分量,如果電磁波的傳播方向?yàn)橛沂帜粗傅闹赶颍敲淳褪怯倚龍A極化波,反之,則為左旋圓極化波。
一個(gè)圓極化波可以分解為兩個(gè)相位相差90°,幅度相等,空間上正交的兩個(gè)線極化波,同理,兩個(gè)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(gè)圓極化波。
3,?當(dāng)φ為任意值時(shí),電場(chǎng)E的尾端軌跡方程就是一個(gè)橢圓方程,稱之為橢圓極化,橢圓極化根據(jù)旋轉(zhuǎn)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(gè)空間上正交的線極化波,也可以分解成兩個(gè)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。今天先學(xué)習(xí)到這里,詳細(xì)計(jì)算可以看梁昌宏老師的這篇論文:電磁波的極化及其應(yīng)用
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