52电磁波的极化.ppt

5.2 电磁波的极化 主讲教师：马慧 在雷达目标探测的技术中，利用目标对电磁波散射过 程中改变极化的特性实现目标的识别 无线电技术中，利用天线发射和接收电磁波的极 化特性，实现最佳无线电信号的发射和接收。 在光学工程中利用材料对于不同极化波的传播特性设 计光学偏振片等等 一、极化的工程应用 二、极化的概念 1 、极化： 在电磁波传播空间中，给定点处电场的矢量端点 随时间变化的轨迹。 2 、极化分类： 1 ）线极化： 电场强度矢量端点的轨迹为一直线段， 如移动通信、电视广播 2 ）圆极化： 电场强度矢量端点的轨迹为一个圆， 如雷达、导航、电视广播 3 ）椭圆极化： 电场强度矢量端点的轨迹为一个椭圆 合成波的极化状态取决于 E x 和 E y 的振幅之间和相位 之间的关系。 对于 z=0 的点，（ 1 ）式可写为： ? ? ? ? ? ? ? ) cos( ) , 0 ( ) cos( ) , 0 ( y ym y x xm x t E t E t E t E ? ? ? ? （ 2 ） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) cos( ) , ( ) cos( ) , ( y ym y x xm x kz t E t z E kz t E t z E ? ? ? ? （ 1 ） 沿 + z 方向传播的均匀平面波 其中 y y x x E e E e E ? ? ? ? ? 三、线极化波 0 ? ? y x ? ? π ? 1 、 条件： 或 2 2 2 2 m m (0, ) (0, ) cos( ) x y x y x E E t E t E E t ? ? ? ? ? ? ? 2 、 合成波电场的模 3 、 合成波电场与 + x 轴的夹角 随时间变化 常数 xm ym x y E E t E t E ? ? ? ) , 0 ( ) , 0 ( tan ? ) arctan( xm ym E E ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) cos( ) , 0 ( ) cos( ) , 0 ( x ym y x xm x t E t E t E t E ? ? ? ? 由（ 2 ）式， Z=0 处： 结论：任何两个频率相同、传播方向相同且极化方向 互相垂直的线极化波，当他们的位相差为 0 、± π 时，其 合成波为线极化波。 π x y ? ? ? ? ? 0 ? ? y x ? ? 0 ? ? y x ? ? 在 1 、 3 象限 当 时， ? ? ? ? ? ? y x 当 时， 在 2 、 4 象限 4 、合成波的特点：合成波电场的大小随时间变化但其矢 端轨 迹与 x 轴的夹角始终保持不变。 5 、垂直极化波和水平极化波： ? 垂直极化波：将电场强度垂直于大地的直线极化波 称为垂直极化波。如：移动通信 ? 水平极化波：将电场强度平行于大地的直线极化波 称为平行极化波。如：电视广播 四、圆极化波 m m m π / 2 x y x y E E E ? ? ? ? ? ? ? 、 1 、 条件： 由（ 2 ）式， Z=0 处： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) sin( ) 2 cos( ) , 0 ( ) cos( ) , 0 ( x m x m y x m x t E t E t E t E t E ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 m (0, ) (0, ) x y E E t E t E ? ? ? 2 、 合成波电场的模 3 、合成波电场与 + x 轴的夹角 ) tan( ) , 0 ( ) , 0 ( tan x x y t t E t E ? ? ? ? ? ? ? ) ( x t ? ? ? ? ? ? 常数 随时间变化 右旋圆极化波 o E x y x E E y ? 2 ? ? ? ? ? y x ) ( x t ? ? ? ? ? 电场矢端的旋转方向与电磁波传播方向成右手螺旋 关系，称为 右旋圆极化波 特点 ： 合成波电场的大小不随时间改变，但方向却 随时间变化，电场的矢端在一个圆上并以角速度 ω 旋转 。 2 ? ? ? ? ? ? y x ) ( x t ? ? ? ? ? ? 左旋圆极化波 o x E y x E y E ? 电场矢端的旋转方向与电磁波传播方向成左手螺旋 关系，称为 左旋圆极化波 结论：任何两个频率相同、传播方向相同且极化 方向互相垂直的线极化波，当它们的振幅相同、相 位差为± π / 2 时，其合成波为圆极化波。 2 ? ? ? ? ? y x 为右旋圆极化 当 时， 2 ? ? ? ? ? ? y x 当 时， 为左旋圆极化 对于沿 z 方向传播的均匀平面波： 五、椭圆极化波 1 、条件：其它情况下，令 ? ? ? ? ? y x ? ?