平面电磁波极化方式的分析与判断
电磁波三种基本极化方式
电磁波三种基本极化方式
电磁波的三种基本极化方式是：
水平线极化：当无线电波的电场方向为水平（与地面方向一致），磁场方向为垂直时，就是水平线极化。
垂直线极化：当无线电波的电场方向为垂直（就是上下方向），磁场方向为水平时，就是垂直线极化。
椭圆极化：对于单一频率的平面极化波，极化曲线是一椭圆，称椭圆极化波。
电磁波的极化方式是取决于其波长远小于或大于电波发射和接收设备的波长。
对于长波和短波，电磁波的极化通常是垂直极化，而对于中波，它可以是垂直或水平极化。
对于微波，它可以是非极化或水平或垂直极化。
在无线电波的传播过程中，由于地球磁场的作用，水平极化波会旋转，而垂直极化波不会旋转。
这种旋转会导致信号的衰减和相位偏移，因此在进行无线电通信时，需要考虑极化损失。
电磁波的极化方式对于无线通信和广
播具有重要的影响，需要根据具体情况选择适当的的方式。
电磁波极化类型的判别以及极化的分解与合成
更多文言现象请参见《我的积累本》。三、板书设计路线：环滁——琅琊山——酿泉——醉翁亭风景：朝暮之景——四时之景
山水之乐(醉景)风俗：滁人游——太守宴——众宾欢 ——太守醉
宴游之乐(醉人)
心情：禽鸟乐——人之乐——乐其乐 与民同乐(醉情)
可取之处
重视朗读，有利于培养学生的文言语感，并通过节奏划分引导学生理解文意，突破了仅按注释疏通文义的桎梏，有利于引导学生自主思考；不单纯关注“直译”原则，同时培养学生的“意译”能力，引导学生关注文言文的美感，在一定程度上有
苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。
关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于
明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在 划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1．学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文 意后把握节奏划分。2．以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3．教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高 洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露
电磁波的极化
，即： E x E xm cost kz x
2
E y E ym cost kz y
E x Em cost x E E cos t E sin t y m x m x 2
S
E
Case２、 E x 和 E y 反相情况，也即 z=0处， x y
2 2 2 2 E Ex Ey E xm E ym cost 0
E x E xm coswt kz x E y E ym coswt kz y
消去ｔ，得到
Ex E m
2
或者
2 2 2 Ex Ey Em
N
这显然是一个圆的方程
W
楠
S
E
2 2 2 Ex Ey Em 合成电磁波的 E 模和幅角分别是
E E2 E2 E x y m 1 sin t x t x tan cost x
E y Ch E x
W
楠
S
E
2 2 2 2 E Ex Ey E xm E ym cost 0 tan Ey Ex E ym E xm 常数
y
Ey
E
说明： 合成电场强度矢量的模值随 时间做正余弦变化；
O
Ex
x
合成电场强度矢量的方向与ｘ轴的夹角始终保 持不变。 结论：说明电磁波合成电场强度矢端轨迹是与 ｘ轴夹角为定值 的一条直线，称为线极化 N W 楠 （linear polarization）
均匀平面波的极化特性
6.6 均匀平面波的极化特性1.电磁波的极化定义2.电磁波的极化形式1．电磁波的极化定义电磁波的极化是指空间某点的电场强度矢量方向随时间的变化规律。
用空间某点电场强度矢量的端点随时间变化所描画出的轨迹来表示。
电磁波的极化特性在日常生活中也经常使用例如：超短波收音机U E l =⋅θElcos E l =⋅θ均匀平面波的极化特性平面波的表达式：mˆcos()xE E t kz a =-+ωϕmˆcos()yH H t kz a=-+ωϕxyz2.电磁波的极化形式（1）线极化：电场强度矢量端点随时间变化的轨迹是一条直线。
yx2.电磁波的极化形式（1）线极化：电场强度矢量端点随时间变化的轨迹是一条直线。
（2）圆极化：电场强度矢量端点随时间变化的轨迹是圆。
yEx2.电磁波的极化形式（1）线极化：电场强度矢量端点随时间变化的轨迹是一条直线。
（2）圆极化：电场强度矢量端点随时间变化的轨迹是圆。
（3）椭圆极化：电场强度矢量端点随时间变化的轨迹是椭圆。
yx（1）线极化假设空间任意一个平面波：x yE E E =+若电场表示为：m ˆcos()x x x x E E t kz a ϕ=ω-+演示1——x 方向的线极化波m ˆcos()y y y y E E t kz aϕ=ω-+演示2——y 方向的线极化波线极化条件：ϕϕϕ==y x 或x y ϕϕπ-=±两个相互垂直线极化波叠加：条件：ϕϕϕ==y x 22mmcos()x y E EEt kz ωϕ=+-+与x 轴的夹角为:E θarctan()ymxmE E θ=x yE E E =+m ˆcos()x x x x E E t kz aϕ=ω-+m ˆcos()y y y y E E t kz aϕ=ω-+其中：结论：两个相互垂直线极化波叠加，其初始相位相同时，形成新的线极化波。
两个相互垂直线极化波叠加：条件：22mmcos()x y E EEt kz ωϕ=+-+与x 轴的夹角为:E θarctan()ymxmE E θ=-x yE E E =+m ˆcos()x x x x E E t kz aϕ=ω-+m ˆcos()y y y y E E t kz aϕ=ω-+x y ϕϕπ-=±其中：结论：两个相互垂直线极化波叠加，其初始相位相同时，形成新的线极化波。
3.2波的极化
E x = E m cos(ω t + ψ x )
r sin(ω t + ψ x )
的幅度为: E = E + Ey = Em 幅度为
2 x 2
不变
4
∴ Ex + Ey = Em
2 2
2
圆方程
α = arctan
Ey Ex = ± (ω t + ψ x )
E x m E y m ω s in ψ dα = dt E x m 2 c o s 2 (ω t + ψ ) + E y m 2 c o s 2 (ω t )
3、左旋、右旋椭圆极化波： 、左旋、右旋椭圆极化波：
z 固定， (z =0)， t 变化： 固定， 变化：
2012-3-19
见书８５面 dα 右旋。 0 < ψ < π ， > 0, 右旋。 dt dα 8 左旋。 −π < ψ < 0 ， < 0, 左旋。 dt
7
ψ
任意， 任意， E
xm
≠ Eym
X 2 2XY Y 2 ( ) − cosψ + ( ) = sin2ψ Exm ExmEym Eym
合成电场与x轴夹角： 合成电场与 轴夹角：ta n α = 轴夹角
最普通的 椭圆方程: 椭圆方程
E y m c o s (ω t ) E x m c o s (ω t + ψ )
r E与
x 轴的夹角
y
3、右旋、左旋圆极化波： 、右旋、左旋圆极化波： 当 ψ x −ψ
=
π
2
时 ， α = ω t + ψ x 右旋圆极化波
（电场矢端旋转方向与电波传播方向成 右手螺旋关系） 当 ψ x −ψ
平面电磁波的极化形式
平面电磁波的极化形式一、引言电磁波是由电场和磁场相互作用产生的一种能量传播形式。
在自然界中，电磁波无处不在，包括可见光、无线电波、微波等。
其中平面电磁波是一种特殊的电磁波，它的振动方向和传播方向互相垂直，具有很强的定向性和极化性。
而电磁波的极化形式则是指电场振动方向相对于传播方向的变化规律，本文将对平面电磁波的极化形式进行详细介绍。
二、平面电磁波1. 定义平面电磁波是指在空间中传播的一种特殊的电磁辐射，它的振动方向和传播方向互相垂直，并且具有相同频率和相同振幅。
2. 特点（1）定向性强：平面电磁波沿着一个确定的方向传播。
（2）速度恒定：平面电磁波在真空中传播速度为光速。
（3）能量密度均匀：平面电磁波能量密度在任意截面上都是均匀的。
三、电磁波的极化形式1. 定义电磁波的极化形式是指电场振动方向相对于传播方向的变化规律，通常分为线偏振、圆偏振和无偏振三种形式。
2. 线偏振（1）定义：线偏振是指电场在平面内沿着一个确定方向的振动，而另一个方向则不发生振动。
（2）产生方式：通过一些特殊的装置，如偏光片或者反射镜等可以将自然光转化为线偏振光。
（3）性质：线偏振光可以分为水平偏振和垂直偏振两种类型，它们之间的区别在于电场矢量的方向不同。
3. 圆偏振（1）定义：圆偏振是指电场在平面内绕传播方向旋转，并且旋转速度相同。
（2）产生方式：通过一些特殊的装置，如四分之一波片或者半波片等可以将自然光转化为圆偏振光。
（3）性质：圆偏振光可以分为左旋圆偏和右旋圆偏两种类型，它们之间的区别在于电场矢量绕传播方向旋转的方向不同。
4. 无偏振（1）定义：无偏振是指电场在平面内的振动方向随机变化，没有确定的振动方向。
（2）产生方式：通过一些特殊的装置，如散射器或者热源等可以产生无偏振光。
（3）性质：无偏振光是一种随机的光，它包含了所有可能的电场振动方向。
四、平面电磁波的极化形式1. 垂直极化当电场矢量垂直于传播方向时，称为垂直极化。
电磁波的极化
其余情况均为椭圆极化波。
例 6-7 判断下列平面电磁波的极化形式：
jkz (1) E E0 (ex jey )e jkz (2) E E0 ( jex 2 jey )e jky (3) E E0 (ex 3 jez )e 4 j 20πz (4) E (ex jey )10 e
6.3.2 极化形式
1. 线极化 （1）若Ex、Ey相位相同，即 x y 0
Ex Exm cos t kz 0
设初相位为0
Ey Eym cos t kz 0 Ey Eym cos t kz
y
Ex Exm cos t kz
在z=0的等相位面上
Ex Exm cos t
Ey Eym cos t
Ey x
0
Ex
合成电磁波场强的大小为
2 2 2 2 E Ex E y Exm E ym cos t
合场强的方向用E与x轴的夹角表示
arctg
Ey Ex arctg Eym Exm =常数>0
Ex Exm cos t Em cos t
合成电磁波场强的大小为
Ey Eym sin t Em sin t
2 E Ex2 E y Em =常数
y
t
E
Ey
0 Ex
x
合场强的方向与x轴的夹角为
Ex 由此可见，合场强的模为一定值，方向以角速度ω逆时针旋转，故
arctg
2
x y
可见，合场强 E 的矢端轨迹仍为一椭圆，只是长短轴不再与坐标轴 吻合。
平面电磁波极化特性的“右手定则”
单 有 效 。
１ 图 示 法 判 定 平 面 电 磁 波 极 化 特 性
考 虑 一 平 面 电磁 波 ：
Ｅ（ｚ）＝（ 一 ） 最 大 值 ， ， 表 示 电
场强度沿 Ｘ和 Ｙ轴的单位矢量 ，一ｉ表示 Ｙ轴 方
向 的 电 场 相 位 滞 后 ｘ轴 方 向 的 电 场 相 位 ，
电子技术 ● Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
平面 电磁波极化特性的 “右手定则”
文 ／罗 俊 唐政 华 罗 荣 保 樊洪 斌
夹 角 ０旋 转 方 向 和 平 面 波 的 传 播 方 向构 成 右 手 螺 旋 关系 ， 因而 此 平 面 波 为 右 旋 圆 极 化 波 。 若
关系 ，因而此平面波为右旋圆极化波。若 （１） 平 面磁波 为 （ｚ）：（ ＋， ） ，手掌 沿正 Ｙ轴
之 间 的关 系 并 不 容 易给 定 下 面 就 以三 维 电场 同 样 可 以 利 用 右 手 定 则 判 定 其 极 化 特 性 。四 个
分 量 或 者 波 矢 分 布 在 某 一 平 面 的 电磁 波 作 为例 手 指 指 向 正 ｚ轴 方 向 ， 旋 转 至 Ｅ 和 Ｅ 的 合 成
本 文 提 出 了 一 套 关 于 平 面 电磁 波 极 化 特 性判定的 “右手定则 ”，即将 四个手 指放置 在 电磁波的虚 电场分量所对应 的方 向，旋转至 它 的实 电场分量 的合成矢量方 向，若这种旋转 关 系 与 电磁 波 的 传 播 方 向构 成 右 手 螺 旋 关系 ， 则 此 平 面 电磁 波 为 右 旋 极 化 波 。 若虚 电 场 的 极 化 矢 量 的模 和 其 它 方 向 的 电场 的 合成 矢 量 的 模 并 不 相 等 ，则 此 平 面 电磁 波 为 右 旋椭 圆 极 化 波 。 若它们相等 ，则此平 面电磁波为 右旋圆极化溅 同样 ，若 这 种 旋 转 关 系 与 电磁 波 的 传 播 方 向构 成 左 手 螺 旋 关 系 ，则 此 平 面 电磁 波 为 左 旋 极 化 波 。通 过 “右 手 定 则 ” 很方 便 的 判 断 出平 面 电 磁 波 的极 化 特 性 ，且 简 单 准 确 ， 易于 操 作 。
平面电磁波的极化
5.6 平面电磁波的极化
电磁波的极化在许多邻域中获得了广泛应用。 ➢如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。 ➢在分析化学中利用某些物质对于传播其中的电磁波具有 改变极化方向的特性来实现物质结构的分析。 ➢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等等。
左 旋
右 旋
5.6 平面电磁波的极化
【例】判断下列平面电磁波的极化形式：
(1 ) E E 0 ( e x je y ) e jkz
( 2 ) E E 0 ( je x 2 je y ) e
jkz
解：(1) E x
e j , E y
e
j ( 3 ) E E 0 ( e x 3 je z
如果 x y 0 ,，电场矢量末端轨迹的方程为
X
Y
,
Y
E1 E 2
E 2
这是直线方程，电场（或磁场）矢量的末端轨迹为一条直线。
= 0o 1
0.8
0
0.6
= −180o 1
0.8
0.6
0.4 0.2
0.4
线极化平面波 0.2
0
0
−0.2
−0.2
−0.4
−0.6
−0.8
−0.4
5.6 平面电磁波的极化
自强●弘毅●求是●拓新
5.6 平面电磁波的极化
极化的定义
◇波的极化：指空间某固定 位置处电场矢量随时间变化 的特性。
◇极化的描述：用电场强度
E 矢量末端随时间变化的轨
迹来描述波的极化。
y 传播方向
电磁波极化
此外，在遥感、雷达目标识别等信息检测系统中,散射波的极化性质还能提供幅度、相位信息之外的附加信 息。
极化波分类
1
E极化波
2
H极化波
3
右旋极化波
注意事项
1.如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹 移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名。
电磁波极化2.对于单一频率的平面极化波，极化曲线是一椭圆（称极化椭圆），故称椭圆极化波。顺传播方 向看去，若电场矢量的旋向为顺时针，符合右螺旋法则，称右旋极化波；若旋向为逆时针，符合左螺旋法则，称 左旋极化波。按极化椭圆的几何参数（见图极化椭圆的几何参数），可直观地对椭圆极化波作定量描述，即轴比 （长轴与短轴之比）、极化方向角（长轴的斜角）和旋向（右旋或左旋）。轴比等于1的椭圆极化波称圆极化波， 其极化曲线是一个圆，也分右旋或左旋两种旋向。这时极化方向角不确定，代之以电场矢量初始取向的斜角。轴 比趋于无穷大的椭圆极化波称线极化波，其电场矢量的取向始终位于一条直线上，这条直线的斜角就是极化方向。 这时旋向失去意义，代之以电场强度的初始相位。
左旋极化波
一个椭圆的或圆的极化波，它的电场向量在任一正交于传播方向的固定平面内，沿着传播方向观察时，随着 时间沿左手或逆时针方向旋转。
圆极化波
圆极化波可由两正交且具有90度相位差的分量合成产生，根据矢量端点旋转方向的不同，圆极化可以是右旋 的，也可以是左旋的。
具体判断可按如下方式进行：将右手大拇指指向电磁波的传播方向，其余四指指向电场强度E的矢端并旋转， 若与E的旋转一致，则为右旋圆极化波；若与E的旋转相反，则为左旋圆极化波。
利用实例分析电磁波的极化现象
MIMO系统中利用不同极化方式提高容量
MIMO系统
多输入多输出（MIMO）系统利用多个天线在发射端和接收端进行通信，可以显著提高信 道容量和传输效率。在MIMO系统中，不同天线可以采用不同的极化方式，以进一步增加 系统的空间复用和分集增益。
极化分集
通过在MIMO系统中采用不同极化的天线，可以实现极化分集的效果。极化分集可以降低 信号间的相关性，提高系统的抗衰落能力和可靠性。同时，不同极化的天线可以接收来自 不同路径的信号，增加系统的多径分集增益。
电磁波极化分类
根据电场矢量E的取向变化方式， 电磁波极化可分为线极化、圆极 化和椭圆极化三种类型。
极化方向与传播方向关系
垂直关系
在自由空间中，电磁波的电场矢量E 、磁场矢量H和传播方向k三者之间 互相垂直，构成右手螺旋关系。
极化平面
电场矢量E和磁场矢量H所在的平面称 为电磁波的极化平面，该平面与传播 方向k垂直。
椭圆极化定义
电磁波的电场矢量端点在空间描绘的轨迹为一个椭圆，即为 椭圆极化。椭圆极化可以看作是线性极化和圆形极化的中间 状态。
应用实例
椭圆极化在某些特殊应用场景中具有优势，如电子对抗、隐 身技术等。通过调整电磁波的椭圆极化参数，可以实现信号 的干扰或抗干扰。此外，在微波加热、材料处理等领域也有 椭圆极化的应用。
多径效应与去极化技术
多径效应
在无线通信中，电磁波经过多条路径传播后，会在接收端产生多径效应，导致信号失真和干扰。不同路径上的电 磁波可能具有不同的极化状态，进一步加剧了多径效应的复杂性。
去极化技术
为了减轻多径效应对通信质量的影响，可以采用去极化技术。去极化技术通过消除或抑制接收信号中的不需要极 化成分，提高信号的信噪比和抗干扰能力。常见的去极化方法包括极化分集、极化滤波和极化调制等。
平面电磁波极化特性及磁场感应涡流加热原理解读
本学期通过《电磁场与电磁波》课程的学习，受益匪浅。
虽然对其中很多知识理解比较困难，但大体了解了电磁场与电磁波的基本概念和定理，掌握了对场的基本分析方法和解题方法，并接触了一些自认为是比较前沿的东西，同时离自己的专业方向也越来越近了。
课程理解不是很透彻，所以就平面电磁波极化特性及磁场感应涡流加热原理，并结合网上资料，说一下自己肤浅的看法。
一、平面电磁波极化特性及应用均匀平面波的极化是电磁理论中的一个重要概念，它表征在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量E的端点在空间描绘给出的轨迹来表示。
根据轨迹不同，分为直线极化、圆极化、椭圆极化。
1、圆极化雷达雷达工作原理：雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
圆极化雷达也被称为全天候雷达，在雨雾冰雪的恶劣气候中也能正常的工作。
由于受到地球重力的影响，雨滴在下落过程中通常变为椭球形状。
当线极化平面电磁波穿过雨区时，如果平面波的极化方向，即电场强度的方向与雨滴椭球的长轴一致时，在雨滴中将会产生感应电流，导致电磁能转变为热能，这种不可逆的能量转换会使电磁波受到强烈的衰减。
所以线极化波雷达在雨季一般难以正常地工作。
而圆极化电磁波的电场方向会不断地旋转，因此不可能总与雨滴椭球的长轴一致。
当电场强度的方向垂直于雨滴椭球的长轴时，不会产生感应电流，此时电磁波不会受到衰减，因此圆极化波雷达穿过雨区是不会遭受到强烈吸收。
2、无线通信中的极化问题在无线通信应用中，为了实现最佳的接收状态，接收天线的极化特性必须和被接收的电磁波的极化特性完全一致，否则不能接收或者只能接收部分能量。
接收天线的极化特性与被接收的电磁波的极化特性完全一致的状态称为极化匹配，极化匹配对于无线通信链路是非常重要的。
电磁波的极化方向的实验测量与计算
电磁波的极化方向的实验测量与计算电磁波的极化方向是指电磁波的振动方向。
在空间中，电磁波的振动方向可以是任意的，可以是沿x轴、y轴或z轴的方向，也可以是斜向的。
为了测量和确定电磁波的极化方向，科学家们进行了一系列实验测量与计算。
实验测量中常用的方法是偏振片法。
偏振片是一种利用多晶材料制作的工具，通过其特殊的结构可以选择性地吸收特定方向的振动。
在实验中，可以使用两块偏振片，将它们相互垂直放置，并调整它们之间的角度。
然后，将待测的电磁波通过第一块偏振片，再通过第二块偏振片，观察透过第二块偏振片的光强变化。
当两块偏振片的角度相同或相差90度时，透过第二块偏振片的光强最大，说明电磁波的振动方向与第二块偏振片的偏振方向相同或相差90度，即电磁波为线偏振波。
当两块偏振片的角度相差45度时，透过第二块偏振片的光强最小，说明电磁波的振动方向与第二块偏振片的偏振方向相差45度（或135度），即电磁波为圆偏振波。
通过改变两块偏振片的相对角度，可以测量电磁波的极化方向。
除了实验测量，科学家们还开展了一系列理论计算，来求解电磁波的极化方向。
这些计算主要基于麦克斯韦方程组和边界条件，通过求解波动方程，得到电场和磁场的分布，从而确定电磁波的极化方向。
这些计算中常用的方法有矢量分析法和变量分离法。
在计算中，科学家们通常将电磁波的辐射源建模为点源、线源或面源，然后通过积分或微分运算，求解电磁波的场分布，进而得到极化方向。
实验测量和理论计算的结果常常是互相验证的。
实验测量可以直接观察和量化电磁波的性质，而理论计算可以提供更深入的物理描述和解释。
通过对实验测量和理论计算结果的比较，可以验证和修正理论模型，提高对电磁波的认识。
总之，电磁波的极化方向是通过实验测量和理论计算来确定的。
实验测量中常用偏振片法来测量电磁波的极化方向，理论计算中利用麦克斯韦方程组和边界条件，通过求解波动方程，得到电磁波的场分布，从而确定极化方向。
实验测量和理论计算的结果相互验证，提高了对电磁波的认识。
讨论电磁波不同极化收发的规律
电磁波的极化是指电场矢量的方向与传播方向之间的夹角。
电磁波的极化状态可以是垂直极化、水平极化、椭圆极化或圆极化。
下面分别讨论这些极化状态的接收规律：
1.垂直极化：
当电场矢量垂直于传播方向时，电磁波的极化为垂直极化。
在接收端，如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向一致，则接收到的信号最强。
如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向垂直，则接收到的信号为零。
2.水平极化：
当电场矢量水平于传播方向时，电磁波的极化为水平极化。
在接收端，如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向一致，则接收到的信号最强。
如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向垂直，则接收到的信号为零。
3.椭圆极化：
当电场矢量在垂直于传播方向的平面上旋转时，电磁波的极化为椭圆极化。
在接收端，如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向一致，则接收到的信号最强。
如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向旋转90度，则接收到的信号最弱。
4.圆极化：
当电场矢量在垂直于传播方向的平面上旋转，并且电场矢量的长度不变时，电磁波的极化为圆极化。
在接收端，无论接收天线的极化
方向如何，接收到的信号强度都是相同的。
但是，如果接收天线的极化方向与电磁波的极化方向不一致，则接收到的信号会发生干涉抵消，导致信号强度减弱。
总之，在接收电磁波时，接收天线的极化方向与电磁波的极化方向一致性越高，接收到的信号强度就越强。
因此，在设计和选择接收天线时，需要根据发射端的极化方式和环境中的干扰因素来选择合适的极化方式和天线类型，以提高通信质量和可靠性。
研究电磁波的极化现象
研究电磁波的极化现象电磁波是一种具有振荡的电场和磁场的无线传播现象，它在我们日常生活中扮演着重要角色。
然而，除了了解电磁波的传播和频率之外，了解电磁波的极化现象也是很重要的。
电磁波的极化现象源于电场的振荡方向。
它可以分为三种主要类型：线性极化、圆极化和椭圆极化。
线性极化是最常见的。
在线性极化情况下，电场矢量的振动方向在一条特定的直线上，可以是水平或垂直方向。
这种类型的极化使电场矢量的振动方向始终保持不变。
然而，圆极化和椭圆极化在一些特定的应用中显得更加重要。
圆极化包括左旋和右旋两种类型。
在圆极化情况下，电场的振动方向绕着传播方向旋转，形成了一个圆形的轨迹。
左旋和右旋的区别在于旋转的方向。
圆极化在雷达、卫星通信和无线电设备中具有重要意义。
椭圆极化类似于圆极化，但电场矢量的振动方向不在一个固定的平面上。
在椭圆极化情况下，电场的振动方向形成一个椭圆的轨迹。
椭圆的长轴和短轴长度不同，使得电场矢量在一个平面上进行振荡。
椭圆极化在高科技领域，如光通信和光学显微镜中起着关键作用。
为了实现极化的转换，可以使用一些特殊的材料和设备。
最常见的材料是偏振片。
偏振片是由微小的分子或晶体组成的，这些分子会选择性地吸收或透射电场矢量垂直或平行于特定方向。
通过旋转偏振片的角度，可以改变电磁波的极化方向。
这样的转换在HDR显示器和3D眼镜中得到广泛应用。
除了极化转换，极化现象还在光学仪器和光学材料的设计中起着重要作用。
例如，极化显微镜可以通过选择性地偏振光来增强对材料的观察。
它可以揭示材料的结构和特性，甚至帮助鉴定材料的真伪。
此外，还有一种名为光栅极化器的装置，可以将任意输入的光线转换为特定的极化状态，这在光学通信中非常有用。
研究电磁波的极化现象能够帮助我们更好地理解和应用这一现象。
无论是通过极化转换还是通过极化装置，极化现象为我们提供了一种改变电磁波性质的方法。
只有深入研究极化现象，我们才能充分利用电磁波的潜力，推动科学技术的进步。
平面电磁波极化特性的“右手定则”-精选资料
平面电磁波极化特性的“右手定则”-精选资料平面电磁波极化特性的“右手定则”电磁场与电磁波的教学过程中，有关平面电磁波的极化特性的判定一直是学生学习的一个难点，学生们碰到这类问题往往判断不准确，容易出现错误。
平面电磁波的极化特性判定不准确容易造成一系列后果。
因而理解平面电磁波极化特性基本概念，找到一套行之有效的有关极化特性的判定规则很有必要。
鉴于以上问题，本文提出一个关于平面电磁波极化特性判定的“右手定则”，通过这个定则可以对现有的平面电磁波的极化特性进行判断，且简单有效。
1 图示法判定平面电磁波极化特性考虑一平面电磁波：其中Em表示电场的最大值，表示电场强度沿x和y轴的单位矢量，-j表示y轴方向的电场相位滞后x轴方向的电场相位π/2，电磁波沿z轴方向传播。
从公式（1）很明显看出此平面电磁波为圆极化波，但需通过判断电场强度合成矢量?c某轴夹角的演化关系来判断它的极化特性。
它沿x和y轴电场强度分量的顺时值分别为：从（4）式不难看出，若给定位置z，则夹角θ旋转方向和平面波的传播方向构成右手关系，因而此平面波为右旋圆极化波。
若（1）式中的-j换为j，则此平面波为左旋圆极化波。
上述通过判断平面波的夹角随时间的演化关系来判定极化关系。
这种方法对于二维电场分量和波矢沿某一个轴方向的平面电磁波的极化特性的判定简洁有效，但对于具有三维电场分量或者波矢分布在某一平面的平面电磁波的极化特性的判定则容易出现错误，原因在于合成波矢量与某一方向轴的夹角并不容易给出，因为夹角的旋转方向与平面波的传播方向之间的关系并不容易给定。
下面就以三维电场分量或者波矢分布在某一平面的电磁波作为例来判定它的极化特性。
考虑一具有三维电场分量的平面电磁波：从（5）式可以看出，上述平面波具有三维电场分量，其中沿x和y轴的电场分量为实数，沿z轴的电场分量为虚数，因而Ez分量的相位超前（Ex+Ey）分量。
由于沿x和y轴的电场分量合成矢量的模与Ez分量的模并不相等，因而此极化波为椭圆极化波。
平面电磁波的极化反射和折射
即
T||
2 1
2
c os i
2 1
c os i
2 1
sin2 i
由此可见，透射系数T‖总是正值，反射系数Γ‖则可正可负。
3. 媒质1中的合成电磁波
E1 Ei Er
e E [e e ]e jk1zcosi y i0
jk1z cosi j(k1 sini ) x
H e 1 E e t
y
jk2 ( x sini z cost )
t0
2
应用分界面z=0处场量的边界条件和折射定律有
Ei0 cosi Er0 cosi Et0 cost
1
1
( Ei 0
Er0 )
1
2
Et 0
解之得反射系数、 透射系数：
Er0 1 cosi 2 cost Ei0 1 cosi 2 cost
E1 ey 2 jEi0 sin[(k1 cosi )z]e j(k1sini )x
eyEy
H1
1
1
2Ei0{ex
c osi
c os [ (k1
c osi
)z]
ez j sini sin[(k1 cosi )z]}e j(k1 sini ) x
ex H x ez H z
n1 cosi n1 cosi
n2 cost n2 cost
sin(i sin(i
t ) t )
cosi
cosi
2 1
sin2 i
2 1
sin2 i
T
2n1 cosi n1 cosi n2 cost
任意方向传播平面波的极化[任意情况]
![任意方向传播平面波的极化[任意情况]](https://img.taocdn.com/s3/m/225aa4fa770bf78a65295485.png)
任意方向传播平面波
极化状态的一般确定方法
一、 任意方向传播平面波的矢量表达式
· 其中，
＝ 为复振幅矢量, 和 分别为其实部和虚部，且均为实矢量；
· 为传播因子。
二、 任意方向传播平面波的坐标分量表达式
· ＝ E E E 三、 极化状态的确定方法
1. 旋向的判断
(a) 根据电场的表达式，分别求出
， 及 ； (b) 根据下式结果判断旋向：
· ＝ 右旋极化
不旋转，即线极化 左旋极化
2. 对于非线极化情况，需要进一步确定是否为圆极化 如果下列两式满足，则为圆极化，否则为椭圆极化：
＝
· ＝0 3. 该方法的特点
(a) 不需画图；
(b) 不需关心分量及初相角；
(c) 适合任何情况，且计算简单。
四、应用举例
请判断电磁波 ＝ j j e 的极化情况。
解：
由所给传播因子知：k 1, k 1, k 0, 即： ＝ ；
由所给复振幅矢量 ＝j j ，知： ＝ , ＝ ；则： · ＝ , 因此,电磁波为左旋极化波；
又， ＝1， ＝√2，因此，该电磁波为左旋椭圆极化波。
平面电磁波极化特性及磁场感应涡流加热原理解读
本学期通过《电磁场与电磁波》课程的学习，受益匪浅。
虽然对其中很多知识理解比较困难，但大体了解了电磁场与电磁波的基本概念和定理，掌握了对场的基本分析方法和解题方法，并接触了一些自认为是比较前沿的东西，同时离自己的专业方向也越来越近了。
课程理解不是很透彻，所以就平面电磁波极化特性及磁场感应涡流加热原理，并结合网上资料，说一下自己肤浅的看法。
一、平面电磁波极化特性及应用均匀平面波的极化是电磁理论中的一个重要概念，它表征在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量E的端点在空间描绘给出的轨迹来表示。
根据轨迹不同，分为直线极化、圆极化、椭圆极化。
1、圆极化雷达雷达工作原理：雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
圆极化雷达也被称为全天候雷达，在雨雾冰雪的恶劣气候中也能正常的工作。
由于受到地球重力的影响，雨滴在下落过程中通常变为椭球形状。
当线极化平面电磁波穿过雨区时，如果平面波的极化方向，即电场强度的方向与雨滴椭球的长轴一致时，在雨滴中将会产生感应电流，导致电磁能转变为热能，这种不可逆的能量转换会使电磁波受到强烈的衰减。
所以线极化波雷达在雨季一般难以正常地工作。
而圆极化电磁波的电场方向会不断地旋转，因此不可能总与雨滴椭球的长轴一致。
当电场强度的方向垂直于雨滴椭球的长轴时，不会产生感应电流，此时电磁波不会受到衰减，因此圆极化波雷达穿过雨区是不会遭受到强烈吸收。
2、无线通信中的极化问题在无线通信应用中，为了实现最佳的接收状态，接收天线的极化特性必须和被接收的电磁波的极化特性完全一致，否则不能接收或者只能接收部分能量。
接收天线的极化特性与被接收的电磁波的极化特性完全一致的状态称为极化匹配，极化匹配对于无线通信链路是非常重要的。
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化 方 式 之 间 的 理 论 统 一 性 ， 出 了判 断平 面 电磁 波 极 化 方 式 的 一 般 流 程 。文 中还 介 绍 了 判 断 圆 极 化 和 椭 圆 极 化 旋 向 的 图 形 方 法 以及 简 便 计 算 给 方 法 ， 有 利 于 对 极 化 概 念 的 理 解 ， 使 极 化 分 析 与 判 断变 得 更加 容 易 。 既 也
第 ３ ３卷
第 １ 期
电气 电子 教 学 学 报
Ｖｏ ． ３ Ｎ ｏ １ ｉ３ ． Ｆｅ ．２ １ ｂ Ｏｌ
２１ ０ １年 ２月
ｊ ｏｕＲＮＡＬ ＯＦ ＥＥＥ
平 面 电磁 波 极 化 方 式 的 分 析 与 判 断
刘 军 民 ， 相 波 林
（ 大连 理工 大 学 信 息与 通信 工程 学 院 ， 宁 大连 １ ６ ２ ） 辽 １ ０ ４
ＬＩ Ｊ ｎ ｒ ｉ ＬＩ Ｘｉｎｇ ｂ Ｕ ｕ — ｎ， Ｎ ａ － ｏ ａ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎＥｎ ｉ ｅｒｎ ＤＬ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｎ ｃ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉｇ， ＵＴ， ａ ｉｎ １ ６ ２ ， ｈ ｎ ） ａ ｏ Ｄ ｌ １ ０ ４ Ｃ ｉａ ａ
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关 键 词 ： 面 电 磁 波 ； 化 方式 ； 向 平 极 旋
中 图分 类 号 ： ＴＭ１ ５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ８０ ８ （０ １０ —０ ５０ １ ０—６ ６ ２ １ ） １０ ９—４
Ａｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｒ ｉ ｔｏ ｌ ｒ ｚ ｔｏ ｏ ｅ ｆ ｒ Ｐｌ ｎｅ Ｅｌ ｃ ｒ ｍ ａ ｎ ｔｃ Ｗ ａ ｅ ａ ｙ ｉ ｎｄ Ｖｅ ｄ ｃ ｆＰｏ ａ ｉ ａ ｉ ｎ Ｍ ｄ ｏ ａ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｖ
极 化 是 电 磁 波 的 重 要 特 性 之 一 ， 解 和 掌 握 极 理
笔 者在 “ 磁 场 与 电 磁 波 ” 程 教 学 中 发 现 ， 电 课
化 的概念 对 于在 通 信 、 导航 和 雷 达 等 方 面 正确 使用
电 磁 波 是 十 分 重 要 的 。 虽 然 在 电 磁 场 与 电 磁 波 教 材
ｄ ｆｅ ｅ ｔａ ｌｃ ｔｏ ｆｅ ｅ ｔ ｏ ａ ｉｆ ｒ ｎ ｐｐ ｉ ａ ｉ ｎｓｏ ｌ ｃ ｒ ｍ ｇｎｅ ｉ ｖ ｓ ｎ ｔ ｓｐａ ｅ ，ｗｅ ａ ｌ ｚ ｎｄ ｄｉｃ ｓ ｏｌ ｒｚ ｔｏ ｈｅ ｒ ｆ ｔｃｗａ ｅ ，Ｉ ｈｉ ｐ ｒ ｎａ ｙ ｅａ ｓ ｕ ｓｐ ａ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｏ ｙ ｏ ｐｌ ｎｅｗａ ｅ ｃ ｍ ｐｒ ｈｅ ｉ ｅ ｙ ａ ｖ ｏ ｅ ｎｓｖ ｌ ．Ｔｈｅｕｎｉｙ ｏ ｉｆ ｒ ｎｔｐ ａ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｏｒｅ ｓｓ ｍ ｍａ ｉｅ ｙ ｔ ｍａ ｉａ ｌ ｔ ｆｄ ｆｅ ｅ ｏｌ ｒｚ ｔｏ ｈｅ ｉ ｓｉ ｕ ｒｚ ｄ ｓ ｓ ｅ ｔｃ ｌｙ，ａ ｎｄ ａ ｇｅ ｒ ｌｐ ａ ｉａ ｉｎ ｄｅ ｉｉａ ｉ ｎ ｐｒ ｃ ｄｕ ｅ ｉ ｒ ｉ ｅ ｎｅ ａ ｏｌ ｒｚ ｔｏ ｉ ｎｔｆｃ ｔｏ ｏ ｅ ｒ ｓ ｐ ｏｖ ｄ ｄ．Ｔｈ ｏ ｏｓ ｄ ｓｍ ｐ ｅ ｇ ａｐ ｃ ｌｍｅ ｈ ｓ ａ ｄ ｃ ｌ ｅ ｐｒ ｐ ｅ ｉ ｌ ｒ ｈｉａ ｔ ｏｄ ｎ ａ — ｃ ｌ ｔｎｇ ａ ｐｒ ａ ｈ ｓ ａ ｅ ｎｏ ｌ ｏｎ ｃ ｖ ｏ ｈｅ ｕｎ ｒ ｔ ｎ ｉ ｇ ｏ ｈｅ ｐ ａ ｉａ ｉ ｃ ｎｃ ｐｔ ｂｕ ｌｏ ｔ ｕ ａ ｉ ｐ ｏ ｃ ｅ ｒ ｔ ｏｎ ｙ ｃ ｄｕ ｉ ｅ ｔ ｔ ｄｅ ｓ ａ ｄ ｎ ｆ ｔ ｏｌ ｒｚ ｔｏｎ ｏ ｅ ， ｔａｓ ｏ ｍａ ｈｅ ｐ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ｓａ ｄ ｎ ｉｉ ａ ｉｎ ｅ ｓｅ ． ｋｅ ｔ ｏｌｒｚ ｔｏ ｎａ ｙ ｉ ｎｄ ｉ ｅ ｔｆｃ ｔｏ ａ ｉ ｒ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｐ ａ ｌ ｃ ｒ ｍａ ｅ ｉ ｖ ｓ；ｐｏ ａ ｉａ ｉ ｎ；ｒ ａ ｉ ｎ ｄｉｅ ｔｏｎ ｙ ｒ ｓ： ｌ ｎｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｇｎ ｔｃｗａ ｅ ｌ ｒｚ ｔｏ ｏｔ ｔｏ ｒ ｃ ｉ
学 生对 理 解 和 判 断 电 磁 波 的极 化 方 式 感 到 比较 困
难 。本 文 从 理 论 分 析 出 发 ， 统 总 结 平 面 电 磁 波 系
中， 电磁波 极化 的定 义 有 不 同 的描 述口 ］ 但 其 基 本 ， 含义相 同 ， 即极化 是 指 在 空 间 固定 点 处 电磁 波 电场 强度矢 量 的方 向随 时 间 变 化 的方 式 ， 常根 据 电磁 通 波 电场 强度 矢量 的端 点 随时 间在空 间描 绘 的轨迹 分 类 。一般 分 为直 线极 化 、 圆极化 和椭 圆极 化等 方 式 。 而 根据极 化 轨迹 的绕 行 方 向 ， 极化 和 椭 圆极 化 又 圆 分 为左旋 和 右旋两 种 。