电波的极化特性

电波的极化特性

    由天线辐射原理可知，自由空间电磁波通常以电场的取向作为电波极化方向。是随时间而变化的，如果的矢量端点随时间变化的轨迹是一直线，则称此电波为线极化波。若的大小不变而方向随时间而变，在观察点处与传播方向垂直的平面内，矢量端点的变化轨迹是一个圆，称为圆极化波。的大小和方向都随时间变化，矢量端点的轨迹为椭圆的波则叫椭圆极化波3种不同极化波。

    （一）线极化

    在三维空间，沿 Z 轴方向传播的电磁波，其瞬时电场可写为：

= +

（3-8）

    若=ExmCOS(wt+θx),=EymCOS(wt+θy) ，且与的相位差为nπ(n=1,2,3,…) ，则合成矢量的模为:

（3-9）

    这是一个随时间变化而变化的量，合成矢量的相位θ为：

（3-10）

    合成矢量的相位为常数。可见合成 矢量的端点的轨迹为一条直线。

    与传播方向构成的平面称为极化面，当极化面与地面平行时，为水平极化，如图3-17（a）；当极化面与地面垂直时，为垂直极化波，如图3-17（b）。

   （二）圆极化

    若与的幅度相等，相位差为(2n+1)π/2 时，则 :

（3-11）

    是常数，而相位随时间t而变化：

（3-12）

    故合成矢量端点的轨迹为一个圆。

    根据电场旋转方向不同，圆极化可分为右旋和左旋两种。观察者沿波的传播方向看去，电场矢量在截面内顺时针方向旋转（满足右手定测）称右旋极化如图3-17（c），逆时针方向旋转（满足左手定测）称左旋转化如图3-17（d）。

    因此，若超前 π/2 ，则为右旋极化波，若落后 π/2 ，则为左旋极化波。

   （三）椭圆极化

    若与的幅度和相位差均不满足上述条件时，合成矢量端点的轨迹为一个椭园。椭圆极化波的椭圆长短轴之比，称为轴比，当椭圆的轴比等于1，椭圆极化波即是圆极化波。当轴化为∞时，电波的极化为线极化。

    根据电场旋转方向不同，椭圆极化和圆极化可分为右旋和左旋两种。观察者沿波的传播方向看去，电场矢量在截面内顺时针方向旋称右旋极化，逆时针方向旋转称左旋转化。

(a) 垂直极化         (b) 水平极化

(c) 右旋圆极化          (d) 左旋圆极化

(e) 右旋椭圆极化          (f) 左旋椭圆极化

图 3-17 波的某些极化状态

    值得注意的是，若卫星电视广播的电磁波为右旋圆极化波，但右旋圆极化波经反射面一次反射则变为左旋圆极化，所以，进入前馈天线馈源的圆极化是左旋的。对于后馈天线而言，入射波经主、副反射面二次反射后，仍然为右旋圆极化波。