電磁波極化:術語簡介,極化波分類,E極化波,H極化波,右旋極化波,左旋極化波,圓極

電磁波電場強度的取向和幅值隨時間而變化的性質，在光學中稱為偏振。如果這種變化具有確定的規律，就稱電磁波為極化電磁波（簡稱極化波）。

基本介紹

中文名：電磁波極化
外文名：Electromagnetic wave polarization
套用領域：電動力學、電磁場與電磁波
套用：通信、雷達和抗干擾等方面
分類：線性極化波、圓極化波等
觀察設備：萬用表、直流微安表

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術語簡介

如果極化電磁波的電場強度始終在垂直於傳播方向的（橫）平面內取向，其電場矢量的端點沿一閉合軌跡移動，則這一極化電磁波稱為平面極化波。電場的矢端軌跡稱為極化曲線，並按極化曲線的形狀對極化波命名。

對於單一頻率的平面極化波，極化曲線是一橢圓（稱極化橢圓），故稱橢圓極化波。順傳播方向看去，若電場矢量的旋向為順時針，符合右螺旋法則，稱右旋極化波；若旋向為逆時針，符合左螺旋法則，稱左旋極化波。按極化橢圓的幾何參數。可直觀地對橢圓極化波作定量描述,即軸比 ρ（長軸與短軸之比）。

發射和接收電磁波的天線都具有確定的極化性質，可根據其用作發射天線時在最強輻射方向上的電磁波極化而命名。例如，水平或垂直極化天線輻射水平或垂直極化波；右旋或左旋（橢）圓極化天線輻射右旋或左旋（橢）圓極化波。通常為了在收發天線之間實現最大的功率傳輸，應採用極化性質相同的發射天線和接收天線，這種配置條件稱為極化匹配。

有時為了避免對某種極化波的感應，採用極化性質與之正交的天線，如垂直極化天線與水平極化波正交；右旋圓極化天線與左旋圓極化波正交。這種配置條件稱為極化隔離。

此外，在遙感、雷達目標識別等信息檢測系統中,散射波的極化性質還能提供幅度、相位信息之外的附加信息。極化

在電動力學中，極化（或偏振）是波（如光和其他電磁輻射）的一個重要特性。與縱波如常見的聲波不同，電磁波是三維的橫波，正是由於其矢量特性，從而產生出極化這一現象。

極化波分類

線極化波又有水平極化波和垂直極化波之分。電場的兩個分量沒有相位差（同相）或相位差為180度（反相）時，合成電場矢量是直線極化。當電場強度方向垂直於地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行於地面時，此電波就稱為水平極化波。

若電場矢量在空間描出的軌跡為一個圓，即電場矢量是圍繞傳播方向的軸線不斷地旋轉，則稱為圓極化波。

E極化波

平面電磁波入射波的E波沿Y方向極化，稱E極化波。也稱TE波。

H極化波

平面電磁波入射波的H波沿X方向極化，稱H極化波。也稱TM波。

右旋極化波

一個橢圓的或圓的極化波，它的電場向量在任一正交於傳播方向的固定平面內，沿著傳播方向觀察時，隨著時間沿右手或順時針方向旋轉。

左旋極化波

一個橢圓的或圓的極化波，它的電場向量在任一正交於傳播方向的固定平面內，沿著傳播方向觀察時，隨著時間沿左手或逆時針方向旋轉。

圓極化波

圓極化波可由兩正交且具有90度相位差的分量合成產生，根據矢量端點旋轉方向的不同，圓極化可以是右旋的，也可以是左旋的。

具體判斷可按如下方式進行：將右手大拇指指向電磁波的傳播方向，其餘四指指向電場強度E的矢端並旋轉，若與E的旋轉一致，則為右旋圓極化波；若與E的旋轉相反，則為左旋圓極化波。

套用簡介

（1）利用極化實現最佳發射和接收

無線電技術中，利用不同極化的電磁波具有不同的傳播特性，結合收發天線的極化特性，可實現無線電信號的最佳發射和接收。例如，中波廣播採用垂直極化波。

（2）利用極化技術提高通信容量

在通信中，為了在有限頻帶範圍內儘量提高可用信道數，增加信道容量，提高頻率利用率，減少波道間干擾，目前廣泛採用的頻率復用技術之一是在同一傳輸鏈路上，利用電波的正交極化隔離，把互相正交極化的相鄰兩條信道安排在同一頻段上，這樣使頻率利用率提高了一倍。

（3）極化在雷達目標識別、檢測和成像中的套用

雷達回波信號中除了幅度、相位信息外，還有一個重要的信息資源———極化信息，電磁波照射目標後，其極化狀態將發生改變，它與目標的形狀、結構、材料以及姿態等因素有關，還與照射到目標的極化狀態有關，因此，可以利用目標回波中的極化特徵來識別目標。

（4）極化在抗干擾中的套用

通信、雷達、導航等信息電子設備常會遇到來自其他設備的干擾．對於單一極化的干擾，一般來說，只要將接收天線的極化改變成與干擾電波極化相正交，即可在很大程度上抑制干擾。

注意事項

1.如果極化電磁波的電場強度始終在垂直於傳播方向的（橫）平面內取向，其電場矢量的端點沿一閉合軌跡移動，則這一極化電磁波稱為平面極化波。電場的矢端軌跡稱為極化曲線，並按極化曲線的形狀對極化波命名。

2.對於單一頻率的平面極化波，極化曲線是一橢圓（稱極化橢圓），故稱橢圓極化波。順傳播方向看去，若電場矢量的旋向為順時針，符合右螺旋法則，稱右旋極化波；若旋向為逆時針，符合左螺旋法則，稱左旋極化波。按極化橢圓的幾何參數（見圖極化橢圓的幾何參數），可直觀地對橢圓極化波作定量描述，即軸比（長軸與短軸之比）、極化方向角（長軸的斜角）和旋向（右旋或左旋）。軸比等於1的橢圓極化波稱圓極化波，其極化曲線是一個圓，也分右旋或左旋兩種旋向。這時極化方向角不確定，代之以電場矢量初始取向的斜角。軸比趨於無窮大的橢圓極化波稱線極化波，其電場矢量的取向始終位於一條直線上，這條直線的斜角就是極化方向。這時旋向失去意義，代之以電場強度的初始相位。

3.任何一個橢圓極化波都可以分解成一個右旋圓極化波（用足標R表示）和一個左旋圓極化波（用足標L表示）之和。如果將線極化波分解成兩個旋向相反的圓極化波，則兩者的幅值相等，且初始取向對稱於線極化波的取向。

4.任何一個橢圓極化波還可以分解成兩個取向正交的線極化波之和。通常，其中一個線極化波在水平面內取向（且垂直於傳播方向），稱水平極化波（用足標H表示）；另一個線極化波的取向同時垂直於上述水平極化波的取向和傳播方向，稱垂直極化波（用足標V表示）（僅當傳播方向在水平面內時，垂直極化波的電場矢量才沿鉛垂線取向）。這兩個線極化波分量的電場矢量有不同的幅值和，以及不同的初始相位和。

5.同一個橢圓極化波，既可以直接用極化橢圓的幾何參數，又可以用兩個反旋圓極化分量或兩個正交線極化分量之間的參數作定量的描述。極化圓圖實質上就是這個球面上各種極化參數的等值線在赤道平面上的投影。發射和接收電磁波的天線都具有確定的極化性質，可根據其用作發射天線時在最強輻射方向上的電磁波極化而命名。

6.通常為了在收發天線之間實現最大的功率傳輸，應採用極化性質相同的發射天線和接收天線，這種配置條件稱為極化匹配。有時為了避免對某種極化波的感應，採用極化性質與之正交的天線，如垂直極化天線與水平極化波正交；右旋圓極化天線與左旋圓極化波正交。這種配置條件稱為極化隔離。

7.兩種互相正交的極化波之間所存在的潛在的隔離性質，可套用於各種雙極化體制。例如，用單個具有雙極化功能的天線實現雙信道傳輸或收發雙工；用兩個分立的正交極化的天線實現極化分集接收或體視觀測（如立體電影）等。此外，在遙感、雷達目標識別等信息檢測系統中，散射波的極化性質還能提供幅度、相位信息之外的附加信息。

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