偏振 - 电磁波和天线

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平面波的极化

极化是天线的基本特征之一。 我们首先需要 了解平面波的极化。然后，我们可以讨论 天线极化的主要类型。

线性极化

我们将开始了解一个平面电磁波的极化。

一个平面电磁（EM）波有几个特点。首先是电源 在一个方向的旅行（无 场的变化，在两个正交方向）。 二，电场和 磁场垂直彼此相互正交。 电场和磁场垂直于平面波传播的方向。 作为一个例子，考虑单频电场（E场）由方程（1）。 电磁场是在+ z方向行驶。电场 在+ x方向的导向。磁场是在+ y方向。

在方程（1），观察符号： . 这是一个单位向量 （一个长度的向量），这说 在x方向的电场点。 平面波是显示在图1说明了。

图1。行驶在+ z方向电场的图形表示.

极化是电场的痕迹，而传播的形状（轮廓）。 作为一个例子， 考虑平面波方程（1）电场。 我们将观察的位置在电场（X，Y，Z）=（0,0,0）作为时间的函数。 这一领域的振幅绘制在图2中，在时间的几个实例。 该油田是振荡频率的“F”。

图2。观察电场（X，Y，Z）=（0,0,0）在不同的时间。

电场在原产地观察，来回振荡幅度。 电场始终沿着指示 X轴。由于电场沿单行保持，可以说是这一领域 线性极化。此外，如果X轴与地面平行， 这一领域也被描述为水平 两极化。如果该字段是面向沿Y轴， 这一波可以说是垂直极化。

线性极化波不需要沿水平或垂直轴导向。 例如， 也将与约束谎言沿线，如图3所示的电场波 线性极化。

图3。轨迹为一个角度的线性偏振波的电场振幅。

图3中的电场可以由式（2）描述。现在有一个电场 x和y分量。这两个组件是大小相等。

有一点要注意的方程（2）的X - Y -元件和电子领域 在第二阶段。这意味着，这两个组件有相同幅度 在任何时候。

圆极化

现在假设 平面波的电场是由方程（3）:

在这种情况下，X -和Y -元件是90度的相位。如果该字段是观察 （X，Y，Z）=（0,0,0）再像以前那样，电场随时间变化的曲线将出现如下图所示 在图4。

图4。电场强度（X，Y，Z）=（0,0,0）EQ域。 （3）。

图4中的电场旋转了一圈。这种类型的字段被描述为一个 圆极化波。为了圆极化，下列标准 必须满足：

圆极化的标准
  • 电场必须有两个正交（垂直）组件.
  • 正交分量的电场必须有同等幅度。
  • 正交分量必须是90度的相位。

    • 如果在波图4屏幕上行驶，外地旋转 被说成是反时针方向和右手圆极化（RHCP）。 如果字段是在顺时针方向旋转，将领域 左手圆极化（LHCP）。

    椭圆偏振

    如果电场有两个垂直分量，相90度，但 大小相等，该字段将椭圆极化。 考虑平面波的电场在+ z方向行驶，描述 方程（4）：

    电场矢量的尖端将承担的点的轨迹是在图5中给出

    。

    图5。提示式的椭圆极化波电场。 （4）。

    图5中的领域，在反时针方向旅行，如果行驶出 屏幕将右手椭圆极化。如果电场矢量旋转 在相反的方向，该领域将左手椭圆偏振。

    此外，椭圆偏振是指其偏心。偏心率的比率 主要和次要轴的幅度。例如，由波偏心 方程（4）为1/0.3= 3.33。椭圆极化波是进一步描述 长轴的方向。波方程（4）有一个主要由X轴的轴。 需要注意的是长轴可以在任何平面的角度。角度并不需要，以配合 X，Y或Z轴。最后，需要注意的是圆极化和线极化都 特殊情况下的椭圆偏振。 1.0偏心椭圆偏振波 是一个圆极化波。无限的偏心率的椭圆偏振波 线性极化波。

    在下一节，我们将使用平面波极化知识的特点和理解 天线。

    天线的极化

    现在我们已经意识到偏振平面波电磁场， 天线的极化是简单的定义。

    天线的极化天线远场评估，所产生的辐射场的极化。 因此，天线往往列为“线性偏振”或“右手圆极化天线”。

    这个简单的概念是很重要的天线通信天线。首先，一个水平极化天线 不会沟通与垂直极化天线。由于互易定理，天线传输和 在完全相同的方式接收。因此，垂直极化天线发送和接收垂直 两极化领域。因此，如果试图传达一个垂直极化水平极化天线 天线，将不设接待处。

    在一般情况下，为两个相互旋转的线性极化天线 一个角度 (), 由于这种极化失配的功率损耗将描述 极化损耗因子（PLF）：

    因此，如果两个天线有相同的偏振，其辐射电子领域之间的角度是零 由于极化失配是没有功率损耗。如果一个天线是垂直极化，另一种是 水平极化，角度为90度，并没有权力将移交。

    注意：在你的头上移动手机不同的角度解释了为什么可以 有时增加接待。手机天线通常是线性极化，使旋转 手机往往能匹配的手机的极化，从而提高接待。

    圆极化是许多天线的理想特征。两个天线 都是圆极化不吃亏的信号损失，由于极化失配。天线使用 在GPS系统均为右旋圆极化。

    现在假设，线性极化天线接收圆极化波。 等价的，假设圆极化天线尝试接收线极化波。 产生的极化损耗因素是什么？

    回想一下，圆极化实际上是两个正交的线性偏振波，90度的相位。因此，线性极化（LP）天线，将只接收圆极化（CP）波相的组成部分。因此， LP天线将有一个0.5（- 3dB）的极化失配损耗。这是真实的，无论什么角度LP天线旋转。因此：

    偏振损耗因数有时被称为 极化效率，天线不匹配的因素，或天线接收的因素。所有这些 名字指的是同一个概念。

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