02.24 射頻知識介紹:電磁波極化

在各種情況下,極化具有許多不同的含義。因此,很難找到簡單且描述得很好的講解(嘗試在百度中中對“極化”進行搜索,看看是否有幫助)。對我而言,我認為來自維基百科的以下一句話聽起來很簡單,但是也令人難以理解。

天線的極化是指無線電波的電場(E平面)相對於地球表面的方向

維基百科顯示了一些非常直觀的動畫。但是,在許多情況下,尤其是在學習曲線的早期,動畫會欺騙您以為您理解了它(但實際上並非如此),主要是因為動畫沒有給您的大腦足夠的時間來思考這個概念。但是,動畫將有助於在學習的早期階段觸發您腦海中的各種問題,並有助於在學習到了足夠的知識之後確認您的理解。

所以我個人的方法是

i)如果可用,請搜索並查看一些簡短的視頻剪輯和動畫..有您自己的問題。

ii)搜索帶有靜態圖像或圖形/圖表的各種書面描述,並花費足夠的時間讓您理解或至少熟悉

iii)回到步驟i)的動畫,此時動畫看起來就會非常不同

步驟ii)中書面說明的問題之一是那些材料往往只會為您提供少量圖像,圖表/圖形,而不會提供如此多樣的圖像/圖表。我的筆記也只是步驟ii)的一個示例。此頁面不足以全面瞭解您。但是,我希望這裡的註釋至少能使您有所瞭解,並幫助您更好地理解,您可能會進一步搜索的其他材料。

假設您有兩個偶極子天線,分別標記為V(藍色)和H(綠色)。 V(藍色)的電場像藍色正弦圖一樣振盪。振盪方向與座標系的垂直軸對齊,我們可以說“藍波是垂直極化的”。 H(藍色)的電場像綠色正弦曲線一樣振盪。振盪方向與座標系的水平軸對齊,我們可以說“藍波是水平極化的”。

但是,如果您站在遠離這兩個天線的位置並且感覺到輻射場,則會感覺到兩個極化的能量之和,並且會感覺到波以紅色正弦圖的新模式極化。

如果您觀察到投影到V和H平面上的紅色區域中的求和場,則會看到一條軌跡,如右側圖中所示。

此頁面的主要目的是此頁面的圖案(軌跡)是根據V和H波的各種參數來查看求和波(左側的紅色曲線)和右側的圖式。


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極化現象的圖示

極化的數學表示

上面顯示的插圖可以用下面的數學公式表示。 紅色曲線由Ep表示,綠色曲線由右側的第一項表示。 藍色曲線由右側的第二項表示。


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極化的數學表示

線性極化

在本節中,我將向您展示V,H傳播和求和波的幾個示例。 這些示例中的每個示例都將通過應用不同的參數值集進行繪製。 但是您會注意到,所有這些示例在右側顯示的軌跡(均化模式)均為直線(即線性)。 即,本節所有示例中的求和波具有線性極化。


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線性極化1


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線性極化2


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線性極化3


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線性極化4

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線性極化5

現在,假設H和V波的振幅不同。 您仍然可以看到,由於V和H的相位仍然相同,所以總和波顯示出線性極化。 但是極化的角度會改變。


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極化角度的變化

在極端情況下,讓我們設置H波的幅度(即關閉H波)。 然後,您會看到相加後的波疊加(重疊)到V波上。

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極端的極化現象1

作為另一個極端情況,讓我們設置V波的幅度(即關閉V波)。 然後,您會看到相加的波疊加(重疊)到H波上。

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極端的極化現象2

圓極化

現在,讓我們嘗試將H和V之間的相位差設置為pi / 2(90度),並觀察總波(紅色)和偏振模式如何變化。 結果如下圖所示。 正如您在右側的軌跡上看到的那樣,是完美的圓。 這種極化方式稱為圓極化。


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圓極化

橢圓極化

現在,讓我們嘗試將H和V之間的相位差設置為除pi / 2以外的某個值,並觀察相加的波(紅色)和偏振模式如何變化。 結果如下圖所示。 正如您在右側的軌跡上看到的那樣,它是橢圓形的。 這種極化方式稱為橢圓極化。


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橢圓極化


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