卫星通信基础知识(三)圆极化 左旋极化波与右旋极化波学习资料

天线极化综述目录一、天线的极化概念描述 0二、天线的极化分类 0一、线极化 0（1）、线极化描述 0（2）、线极化的数学分析 0二、天线的馈源系统 (1)3、极化波 (2)（1）、极化波的简介与分类 (2)（2）、极化波的应用 (2)4、圆极化 (2)（1）、圆极化的描述 (2)五、椭圆极化 (4)三、总结 (5)一、天线的极化概念描述天线的极化特性是以天线辐射的电磁波在最大辐射方向上电场强度矢量的空间取向来概念的，是描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。

由于电场与磁场有恒定的关系，故一样都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。

二、天线的极化分类天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。

线极化又分为水平极化和垂直极化；圆极化又分为左旋圆极化和右旋圆极化。

1、线极化（1）、线极化描述电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。

有时以地面为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极化。

电场矢量与传播方向构成的平面叫极化平面。

垂直极化波的极化平面与地面垂直；水平极化波的极化平面那么垂直于入射线、反射线和入射点地面的法线组成的入射平面。

（2）、线极化的数学分析(a)垂直极化 (b) 水平极化在三维空间，沿Z轴方向传播的电磁波，其瞬时电场可写为：= + 。

假设=ExmCOS(wt+θx),=EymCOS(wt+θy) ，且与的相位差为n π(n=1,2,3,…) ，那么合成矢量的模为:这是一个随时刻转变而转变的量，合成矢量的相位θ为：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。

与传播方向组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（a）；当极化面与地面垂直时，为垂直极化波，如图（b）。

二、天线的馈源系统馈源是天线的心脏，它用作高增益聚集天线的低级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射。

（1)有适合的方向图。

馈源低级方向图不能太窄，不然抛物面不能被全数照射；但也不能太宽，以避免功率泄漏过量。

卫星基础知识1、dB、dBc、dBi、dBd、dBw、dBm 之间的区别1.1、dBdB是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没冇单位，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB吋，按下面计算公式：lOlog （甲功率/乙功率），如果采用两者的电压比计算，要用201og （甲电压/乙电压）。

［例1］甲功率比乙功率大一倍，那么101g （甲功率/乙功率）=101g2=3dB。

也就是说, 甲的功率比乙的功率大3 dB0反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的功率小3 dBo1.2、dBi 和dBddI3i和dBd是表示犬线功率增益的量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。

dBi 的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极了，所以两者略有不同。

一般认为，表示同一*个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2. 15。

［例2］对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为1& 15dBi （—般忽略小数位,为18dBi） o［例3］ 0dBd=2.15dBi o1.3、dBcdBc也是一个表示功率相对值的单位，LdB的让算方法完全一样。

一般来说，dBc是和对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用來度量与载波功率的相对值，如用來度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。

在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。

1.4、dBmdBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以lmW功率为基准的一个比值）,计算公式为:lOlog （功率值/lmw） o［例4］如果功率P为lmw,折算为dBm后为0dBm o［例5］对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：lOlog （40W/lmw）=101og （40000） =101og4+101ogl0000=46dBmo1.5、dBw与dBm —样，dBw是一个表示功率绝对值的单位（也町以认为是以1W功率为基准的一个比值），计算公式为:101og（功率值/lw） o dBw与dBm之间的换算关系为:0dBw=101ogl W = lOloglOOO mw = 30 dBmo［例6］如果功率P为lw,折算为dBw后为OdBwo总之,dB、dBi、dBd、dBc是两个量之间的比值,表示两个量间的相对大小,而dBm、dBw则是表示功率绝对大小的值。

卫星通信系统中右旋圆极化天线的频谱利用率分析卫星通信系统是现代通信技术中非常重要的一个部分，它可以让信号在地球上的任意两个点之间进行传输。

而天线作为卫星通信系统中的一个重要组成部分，起到了非常重要的作用。

在卫星通信系统中，右旋圆极化天线是广泛使用的一种天线类型。

但是，如何提高右旋圆极化天线的频谱利用率一直是卫星通信技术研究的热点之一。

本文将对卫星通信系统中右旋圆极化天线的频谱利用率进行分析。

一、右旋圆极化天线的定义和工作原理右旋圆极化天线是指能够向右旋转电磁波的天线。

它是卫星通信系统中常用的一种天线类型。

右旋圆极化天线通过选择合适的天线设计参数和合理的辐射功率控制方法，可以在卫星通信系统中发挥优异的性能。

右旋圆极化天线是根据电磁波的偏振状态来进行传输的。

电磁波偏振分为水平偏振和垂直偏振两种状态，右旋圆极化天线可以将这两种状态进行转换，并且能够解决由于地球自转带来的多普勒效应问题。

二、频谱利用率的概念及其影响因素频谱利用率指的是一定时间内能够利用到的频谱资源占总频谱资源的比率。

在卫星通信系统中，频谱资源是有限的，因此如何提高频谱利用率是非常重要的一个问题。

频谱利用率受到很多因素的影响，其中最为重要的因素有以下几个：1.天线发送功率：天线发送功率越大，传输距离就越远，但是也会产生更多的干扰信号。

2.接收灵敏度：接收灵敏度越高，可以接收到更少的信号，但是也会接收到更多的干扰信号。

3.信道带宽：信道带宽越高，可以传输更大量的数据，但是也会增加系统复杂度并影响频谱利用率。

三、右旋圆极化天线频谱利用率分析在卫星通信系统中，右旋圆极化天线的频谱利用率主要受到以下几个因素的影响：1.天线设计参数：天线设计参数是决定频谱利用率的一个重要因素。

对于右旋圆极化天线来说，通过合理选择天线直径、辐射器长度以及被照物等参数，可以优化天线性能，提高频谱利用率。

2.信道带宽：信道带宽与频谱利用率之间有很大关系。

在卫星通信系统中，为了提高频谱利用率，应该选择合适的信道带宽，不能过大也不能过小。

左旋圆极化和右旋圆极化左旋圆极化和右旋圆极化是光学中一个重要的概念。

它们描述了光波在传播中沿着光轴的旋转方向。

左旋圆极化表示光波在传播过程中逆时针旋转，而右旋圆极化则表示光波在传播过程中顺时针旋转。

圆极化是一种特殊的线偏振状态，它与线偏振相互转化。

线偏振是指光波沿着一个特定方向振动的光。

当线偏振光通过一些特殊的介质时，光波的方向会发生改变，产生圆偏振光。

圆极化是由两个方向相互垂直的线偏振光组成的，这两个线偏振光的振动方向相差一个四分之一的波长。

左旋圆极化是指光波在传播中以逆时针方向旋转。

这种旋转方向通常与左手的旋转方向一致，因此被称为左旋圆极化。

左旋圆极化的光波在媒质中传播时，会与右旋分子发生相互作用，这可以用来测量分子的旋转方向和浓度。

许多光学器件和实验中也会使用左旋圆极化的光波来实现特定的光学效果。

右旋圆极化是指光波在传播中以顺时针方向旋转。

这种旋转方向通常与右手的旋转方向一致，因此被称为右旋圆极化。

与左旋圆极化类似，右旋圆极化的光波也可以用于测量分子的旋转方向和浓度，以及进行一些特殊的光学实验。

左旋圆极化和右旋圆极化在生物化学、材料科学等领域有着广泛的应用。

在生物化学中，分子的旋转方向和浓度常常与其结构和活性相关。

通过测量光波的圆极化状态，可以确定分子的旋转方向和浓度，从而了解其结构和活性。

在材料科学中，左旋圆极化和右旋圆极化的光波可以用于研究材料的光学性质，例如晶体的手性和旋光性。

通过分析光波的圆极化状态，可以获得有关材料的有用信息。

在光学器件设计和光学实验中，左旋圆极化和右旋圆极化的光波也起着重要的作用。

例如，液晶显示器中使用的偏光片可以选择特定的圆极化状态来控制光的传输和消光。

在激光技术中，圆极化的激光光束可以用于制造高精度的光学元件，以及进行激光拉曼光谱等实验。

总之，左旋圆极化和右旋圆极化是光学中重要的概念，它们描述了光波在传播中旋转的方向。

左旋圆极化表示光波在传播过程中逆时针旋转，而右旋圆极化则表示光波在传播过程中顺时针旋转。

圆极化的旋向判断
谭阳红教授
左旋、右旋圆极化波的判断方法
1）判断该电磁波是否圆极化波：场矢量的两个分量
振幅相同，相位差90度相差
2）确定波的传播方向，哪个分量的相位超前、哪个
分量的相位滞后；
3）确定旋向：将大拇指指向传播方向，四指从相位
超前的分量转向相位滞后的分量，符合右手螺旋关系的为右旋圆极化，符合左手螺旋关系的为左旋圆极化。

例1说明均匀平面波的极化方式。

解：左旋圆极化
以余弦为基准传播方向为z x y z sin()cos()x m y m E t kz E t kz ωω=−+−E e e ,2
xm ym y E E πφ=∆=0,2y x πφφ==−圆极化的旋向判断
例2右旋圆极化
传播方向为x (kx /3)(kx /6)y e e
j j m z m E E ππ−−−+=+E e e y z x
y 分量比z 分量相位超前90度
y ,2m zm E E π
φ=∆=
谢谢！。

电磁波的右旋极化和左旋极化电磁波是一种具有电场和磁场的波动现象，它是由振荡的电荷产生的，其传播速度为光速。

电磁波的极化是指电磁波中电场矢量的振动方向。

根据电场矢量的旋转方向，电磁波的极化可以分为右旋极化和左旋极化。

首先来看右旋极化。

右旋极化指的是电磁波中电场矢量沿着传播方向顺时针旋转的极化方式。

在右旋极化的电磁波中，电场矢量在空间中呈螺旋状，其振动方向与传播方向呈一定角度。

右旋极化的电磁波在自然界中广泛存在，例如太阳光中的光子就是右旋极化的。

接下来是左旋极化。

左旋极化指的是电磁波中电场矢量沿着传播方向逆时针旋转的极化方式。

在左旋极化的电磁波中，电场矢量同样呈螺旋状，但其旋转方向与右旋极化相反。

左旋极化的电磁波在自然界中也有一定存在，例如某些分子的电子跃迁产生的光子就可能是左旋极化的。

为了更好地理解右旋极化和左旋极化的特点，我们可以通过实验来观察它们的行为。

实验中通常会用到偏振片，它是一种能够选择特定方向振动的光的装置。

当右旋极化的电磁波通过偏振片时，只有与偏振片的振动方向一致的电场分量能够通过，其他方向的电场分量则被吸收或者折射。

同理，左旋极化的电磁波通过偏振片时也会发生类似的现象。

右旋极化和左旋极化的概念不仅在光学领域有着重要的应用，也在其他领域中发挥着重要作用。

例如在医学领域，利用右旋和左旋极化的特性可以对生物组织进行成像，帮助医生进行疾病诊断。

在通信领域，右旋和左旋极化可以用来实现光纤通信中的极化分割和复用，提高通信速度和容量。

总结一下，电磁波的极化是指电场矢量的振动方向，可以分为右旋极化和左旋极化。

右旋极化是指电场矢量沿着传播方向顺时针旋转，左旋极化则是指电场矢量沿着传播方向逆时针旋转。

这两种极化方式在自然界中广泛存在，并且在光学、医学和通信等领域中有着重要的应用。

通过实验和技术手段，我们可以观察和利用右旋和左旋极化的特性，为我们的生活和科学研究带来了诸多便利和发展机遇。

卫星电视广播信号的极化卫星电视广播信号的极化方式有两类：一种是线极化，一种是圆极化。

其中在线极化方式下又分为水平极化和垂直极化；在圆极化方式下又分左旋圆极化和右旋圆极化。

一、圆极化信号圆极化信号是指电磁波在传送过程中以螺旋旋转的方式传播。

其旋转方向决定其极化方式。

以顺时针方向旋转传播的电磁波称之为右旋极化，用字母Ｒ表示；以逆时针方向旋转传播的电波称之为左旋极化，用字母Ｌ表示。

在国内很难寻找到专用的圆极化馈源和高频头。

一般都是用线极化馈源高频头来接收圆极化波，但是直接用线极化馈源收视圆极化波信号要损失３ｄＢ。

用线极化馈源接收圆极化波常采用的是移相技术，把圆极化波转换成线极化波，这就是在普通线极化馈源中加装移相器，来实现圆极化广播卫星电视信号的正常接收。

移相器有螺钉移相器和介质移相器之分，而采用介质移相器较简单，适合业余条件下动手制作。

介质移相器俗称极化片或介质极化片。

二、天线的极化方式下面介绍一下常用的垂直极化（V）和水平线极化（H）的接收方式。

垂直极化和水平极化的接收，是改变馈源的矩形（长方形）波导口方向来确定接收的是垂直极化或水平极化。

当矩形波导口的长边平行于地面时接收的是垂直极化，垂直于地面时接收的是水平极化。

极化方向（极化角）又因地而异有所偏差。

因为地球是个球体，而卫星信号的下行波束却是水平直线传播，这就造成不同方位角所收的同一极化信号有所不同，所以地理位置不同，所接收的信号极化方向也有所偏差。

所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。

当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。

由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。

因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。

卫星通信基础知识（三）圆极化左旋极化波与右旋极化波
什么是圆极化波？
电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。

若电场矢量在空间描出的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。

而圆极化波又分为：左旋极化波、右旋极化波．
左旋极化波：向波的传播方向观察，场的旋转方向为逆时针。

（若向+z方向传播，则 Ey 比Ex 超前π/2 ）
左旋园极化波
右旋极化波：向波的传播方向观察，场的旋转方向为顺时针。

（若向+z方向传播，则Ex 比 Ey 超前π/2 ）
右旋园极化波
现代卫星电视传输中，还利用垂直极化与水平极化、左旋圆极化和右旋圆极化的相互隔离之特性传送不同的电视节目，以提高卫星的传输容量。

圆极化波和线极化波各有优缺点，圆极化波在穿过雨雾层和电离层时，引入的损耗小，也不存在线极化波极化面旋转的问题，而线极化波的最大优点是实现简单。

卫星通信基础知识(三)圆极化左旋极化波与
右旋极化波
卫星通信基础知识（三）圆极化左旋极化波与右旋极化波
什么是圆极化波？
电波在空间传播时，其电场矢量的瞬时取向称为极化。

若电场矢量在空间描出的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。

而圆极化波又分为：左旋极化波、右旋极化波．
左旋极化波：向波的传播方向观察，场的旋转方向为逆时针。

（若向+z方向传播，则 Ey 比Ex 超前π/2 ）
左旋园极化波
右旋极化波：向波的传播方向观察，场的旋转方向为顺时针。

（若向+z方向传播，则Ex 比
Ey 超前π/2 ）
右旋园极化波
现代卫星电视传输中，还利用垂直极化与水平极化、左旋圆极化和右旋圆极化的相互隔离之特性传送不同的电视节目，以提高卫星的传输容量。

圆极化波和线极化波各有优缺点，圆极化波
在穿过雨雾层和电离层时，引入的损耗小，也不存在线极化波极化面旋转的问题，而线极化波的最大优点是实现简单。