电磁波极化的工程应用

电磁波极化方式及其应用
电磁波的三种基本极化方式是指电场方向与磁场方向相互垂直的电磁波在空间中的传播方式。

这三种基本方式分别是水平线极化、垂直线极化和圆形极化。

水平线极化是指电场方向与地面平行，磁场方向与地面垂直的电磁波。

这种极化方式在地面短波通信中非常常见。

水平线极化波的电场方向与传输方向垂直，因此它能够更好地穿过电离层，从而实现远距离传输。

垂直线极化是指电场方向与地面垂直，磁场方向与地面垂直的电磁波。

这种极化方式在卫星通信中非常常见。

垂直线极化波的电场方向与传输方向垂直，因此它能够更好地传输信号，从而实现更好的通信质量。

圆形极化是指电场方向与地面垂直，磁场方向为顺时针或逆时针方向的电磁波。

这种极化方式在移动通信和无线电通信中非常常见。

圆形极化波的电场方向与传输方向垂直，并且以一定的旋转方向传输信号，因此它能够更好地抵抗干扰和多径效应，从而提高通信质量。

总之，电磁波的三种基本极化方式在各种通信领域中都有广泛的应用。

不同的极化方式有不同的优点和适用范围，因此选择合适的极化方式对于提高通信质量非常重要。

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［ 况１ 情 ］线极 化 波 线 极化 波 是 椭 圆极 化 的一 种 退 化 ， 化 的 约束 退
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１ 椭 圆 极 化 波
椭 圆极 化 波 属 于 最 一 般 情 况 ， 们 对 于 Ｅ 我 和
收 稿 日期 ： ０ １Ｏ — ８ 修 回 日期 ： ０ １０ — ６ ２ １ 一２２ ； ２ １—４２
基 金项 目 ： 育 部 《 新 教 学 团 队 》 助 教 创 资
作 者 简 介 ： 昌洪 （ ９ ３ ） 男 ， 究 生 肄 业 ， 授 ， 要 从 事 电 磁 场 数 值 分 析 、 粱 １４ 一 ， 研 教 主 电磁 辐 射 与 散射 、 磁 兼 容 、 磁 网络 等 领 域 的研 究 工 作 ； 电 电
ｔｏ Ｓｓ ｒ ｓ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｄ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｉ ａ ｌ ｏｌ ｒｚ ｄ ｗａ ｅ；ｃ ｒ ｕ ａ ｌ ｏ ａ ｉｅ ｖｅ；ｅ ｌｐｔｃ ｌｙ ｐ ａ ｉｅ ｖ ｙ ｒｓｌ ｎｅ ｒｙ ｐ ａ ｉｅ ｖ ｉｃ ｌ ｒ ｙ ｐ ｌ ｒｚ ｄ ｗａ ｌｉ ｉａ ｌ ｏｌ ｒｚ ｄ ｗａ ｅ

电磁波的极化现象及其应用电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种能量传播方式。

在电磁波的传播过程中，电场和磁场的振动方向可以是任意的，这种情况下的电磁波被称为非极化电磁波。

然而，在某些情况下，电磁波的振动方向会受到限制，这种现象被称为电磁波的极化。

一、电磁波的极化现象电磁波的极化现象是指电磁波中的电场矢量在空间中的振动方向受到限制的现象。

根据电场矢量的振动方向，电磁波的极化可以分为三种类型：线偏振、圆偏振和椭偏振。

1. 线偏振：线偏振是指电场矢量在一个确定的平面内振动的电磁波。

这种类型的电磁波可以通过偏振片来实现。

偏振片是一种具有特殊结构的光学元件，它只允许电场矢量在一个方向上通过，而将其他方向上的电场矢量滤除。

线偏振电磁波在实际应用中有广泛的应用，例如无线通信、光学传输等领域。

2. 圆偏振：圆偏振是指电场矢量在空间中按圆周轨迹振动的电磁波。

圆偏振电磁波可以通过将线偏振电磁波通过一定的光学元件进行转换得到。

在天文学、光学显微镜等领域，圆偏振电磁波有着重要的应用。

3. 椭偏振：椭偏振是指电场矢量在空间中按椭圆轨迹振动的电磁波。

椭偏振电磁波可以看作是线偏振和圆偏振的叠加，它可以通过调节线偏振电磁波的振动方向和振幅来实现。

椭偏振电磁波在光学仪器的设计和调节中具有重要的应用。

二、电磁波的极化应用电磁波的极化现象不仅在理论研究中具有重要意义，还在许多实际应用中发挥着重要作用。

以下是几个电磁波极化应用的例子：1. 偏振眼镜：偏振眼镜是一种利用偏振片原理制作的眼镜。

它可以有效地过滤掉来自不同方向的偏振光，减少眩光和反射，提高视觉的清晰度和舒适度。

偏振眼镜在户外运动、驾驶等场景中广泛使用。

2. 光学显微镜：光学显微镜是一种利用光学原理观察微观物体的仪器。

在显微镜中，通过使用偏振片和偏振光源，可以观察到物体的细微结构和组织。

这对于生物学、材料科学等领域的研究具有重要意义。

3. 通信技术：在无线通信中，电磁波的极化可以用来实现信号的传输和接收。

电磁波的极化及其应用X王被德(空军第二研究所,北京100085)摘要:在电磁波领域中,极化是一个既古老又新颖的词汇。

本文拟在阐明几个有关极化的基本概念问题之后,简要综述极化在通信(导航)、雷达和抗干扰方面的主要应用。

关键词:极化;极化度;极化纯度;极化匹配;复极化比;退极化;极化增强;目标的最佳极化;极化检测 中图分类号:T N 011 文献标识码:B文章编号:1005-0388(1999)03-0347-10Polarization of electromagnetic waveand its applicationsWANG Bei -de(Th e Second Research In stitute of Air For ce ,Beijing 100085,Chin a )Abstract :In Electrom ag netic Wave domain ,po lar ization is either an old or amodern ex pr ession.In this paper,som e basic concepts about polarization w hich are easily co nfused are demonstrated at first.T hen,m ain applicatio ns of polarization in co mmunication(navigation),radar and ECCM are summ ar ized.Key words :Polar ization ;Degree of polarizatio n ;Po larizatio n purity ;Polari-metr ic m atching ;Co mplex po larization ratio ;Depolarization ;Polar im etric enhance-ment;Optimal polarizations of target;Polarimetric detectio n电磁波领域中,极化是一个既古老又新颖的词汇。

电磁波的极化实验论文素材引言：电磁波的极化是物理学中一个重要的概念，研究电磁波的极化性质对于深入理解光学、电磁学等领域至关重要。

本文将介绍几个典型的电磁波极化实验，并提供相关的论文素材。

实验一：双缝干涉实验双缝干涉实验展示了电磁波的偏振效应。

实验中，我们使用一束偏振光穿过一块偏振片后，通过具有两个狭缝的屏幕。

在屏幕的另一侧，我们观察到干涉条纹的出现。

根据实验结果，我们可以得出结论：光通过偏振片后，只剩下一个方向的偏振态。

实验二：马吕斯定律实验马吕斯定律实验可以进一步验证光的偏振性质。

实验使用一个装有线性偏振片的旋转台和一个透明的玻璃板。

在旋转台上放置一束通过线性偏振片的光，然后光经过玻璃板。

通过旋转线性偏振片和测量出射光的强度，我们可以得出结论：透射光强度与入射光的偏振角度之间存在正弦关系，验证了马吕斯定律。

实验三：波片实验波片实验是研究光波偏振的重要实验之一。

实验使用一块亚光片（1/4波片）和一束线偏振的光源。

当光通过亚光片时，由于波片对光的相位差的作用，入射光被拆分成两个互相垂直的分量。

观察在通过亚光片后光的强度变化，我们可以推导出光波的偏振性质。

实验四：菲涅尔反射和透射实验菲涅尔反射和透射实验可以研究电磁波在介质间传播时的极化现象。

实验中，我们使用一个线偏振的光源照射到一个折射率较大的介质表面上。

观察反射和透射光的强度变化，并测量不同角度下的反射光强度，我们可以推导出反射光的偏振性质。

结论：通过以上几个电磁波极化实验，我们可以深入了解电磁波的偏振性质。

这些实验结果不仅可以帮助我们更好地理解光学和电磁学的基本原理，还可以在光通信、光加工等领域中得到广泛应用。

参考文献：1. Young, T., & Freedman, R. A. (2012). Sears and Zemansky's university physics: with modern physics. Pearson Education.2. Hecht, E. (2002). Optics. Addison Wesley Longman.3. Griffiths, D. J. (2017). Introduction to electrodynamics (Vol. 4). Cambridge University Press.。

电磁波的极化实验报告电磁波的极化实验报告引言电磁波是一种横波，它由电场和磁场交替变化而形成。

电磁波的极化是指电场或磁场在空间中的振动方向。

在本次实验中，我们将通过实验验证电磁波的极化现象，并探讨其应用。

实验目的1. 了解电磁波的极化现象。

2. 掌握电磁波的极化实验方法。

3. 探究电磁波极化的应用领域。

实验材料1. 一台光源。

2. 一块偏振片。

3. 一块检偏片。

4. 一块反射板。

5. 一块透射板。

6. 一块电磁波检测器。

实验步骤1. 将光源打开，使其发出光线。

2. 将偏振片放置在光源前方，调整其方向，使光线通过。

3. 将反射板放置在光线前方，观察光线的反射情况。

4. 将透射板放置在光线前方，观察光线的透射情况。

5. 使用电磁波检测器对透射光进行检测，记录实验数据。

实验结果通过实验观察和数据记录，我们得出以下结论：1. 当光线通过偏振片时，只有与偏振片方向一致的光线能够通过，其余光线被吸收或反射。

2. 当光线经过反射板时，光线的振动方向发生了改变。

3. 当光线经过透射板时，光线的振动方向保持不变。

4. 使用电磁波检测器对透射光进行检测时，可以观察到电磁波的强度变化。

讨论与分析通过以上实验结果，我们可以得出以下结论：1. 偏振片可以选择性地通过特定方向的光线，这是由于光的电场振动方向与偏振片的分子结构相互作用导致的。

2. 反射板可以改变光线的振动方向，这是由于光线在反射时与反射板表面发生相互作用而导致的。

3. 透射板可以保持光线的振动方向不变，这是由于透射板的分子结构不会对光线的振动方向产生影响。

4. 电磁波的强度可以通过电磁波检测器进行测量，这为电磁波的研究提供了重要的实验手段。

应用领域电磁波的极化现象在许多领域都有着广泛的应用，例如：1. 光学领域：偏振片的应用可以实现光的偏振控制，用于光学仪器、光通信等领域。

2. 电子显示：液晶显示屏通过控制光的极化方向来实现图像的显示，这是电磁波极化应用的典型例子。

电磁场与电磁波复习题（含答案）电磁场与电磁波复习题⼀、填空题1、⽮量的通量物理含义是⽮量穿过曲⾯的⽮量线总数，散度的物理意义⽮量场中任意⼀点处通量对体积的变化率。

散度与通量的关系是⽮量场中任意⼀点处通量对体积的变化率。

2、散度在直⾓坐标系的表达式 z A y A x A z yxA A ??++=??=ρρdiv ；散度在圆柱坐标系下的表达；3、⽮量函数的环量定义⽮量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分，旋度的定义过点P 作⼀微⼩曲⾯S,它的边界曲线记为L,⾯的法线⽅与曲线绕向成右⼿螺旋法则。

当S 点P 时,存在极限环量密度。

⼆者的关系 ndS dC e A ρρ?=rot ；旋度的物理意义点P 的旋度的⼤⼩是该点环量密度的最⼤值；点P 的旋度的⽅向是该点最⼤环量密度的⽅向。

4.⽮量的旋度在直⾓坐标系下的表达式。

5、梯度的物理意义标量场的梯度是⼀个⽮量,是空间坐标点的函数。

梯度的⼤⼩为该点标量函数?的最⼤变化率，即该点最⼤⽅向导数;梯度的⽅向为该点最⼤⽅向导数的⽅向,即与等值线（⾯）相垂直的⽅向，它指向函数的增加⽅向等值⾯、⽅向导数与梯度的关系是梯度的⼤⼩为该点标量函数的最⼤变化率，即该点最⼤⽅向导数;梯度的⽅向为该点最⼤⽅向导数的⽅向,即与等值线（⾯）相垂直的⽅向，它指向函数的增加⽅向.； 6、⽤⽅向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直⾓坐标系中单位⽮量l e r 的表达式；7、直⾓坐标系下⽅向导数u的数学表达式是，梯度的表达式8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内，⽮量场由它的散度、旋度及边界条件唯⼀地确定，说明的问题是⽮量场的散度应满⾜的关系及旋度应满⾜的关系决定了⽮量场的基本性质。

9、麦克斯韦⽅程组的积分形式分别为 0()s l s s l sD dS Q BE dl dS t B dS D H dl J dS t ?=??=-??=?=+r r r r r r r r g r r r r r g ????其物理描述分别为10、麦克斯韦⽅程组的微分形式分别为 020E /E /t B 0B //t B c J E ρεε??=??=-=??=+??r r r r r r r其物理意义分别为11、时谐场是激励源按照单⼀频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的场，⼀般采⽤时谐场来分析时变电磁场的⼀般规律，是因为任何时变周期函数都可以⽤正弦函数表⽰的傅⾥叶级数来表⽰；在线性条件下，可以使⽤叠加原理。

电磁波极化方式及其应用摘要：电磁场与电磁波广泛应用于我们的生活中，比如在移动通信、广播电视、卫星通信、医疗等等方面，该文介绍电磁波极化的几种方式，根据其极化特性在不同领域上发挥作用，提高抗干扰能力、加强传输性能，在材料研究方面尤为重要。

关键词：极化干扰电磁波Polarization ways of electromagnetic wave and its applicationsAbstract:The Electromagnetic field and electromagnetic wave is widely used in our life,such as in mobile communications,radio and television,satellite communications,medical,etc.This paper introduces several ways of electromagnetic wave polarization according to its polarization characteristics and play a role in different fields,improve the anti-interference ability,strengthen the transmission performance,is especially important in materials research.Key words:Polarization disturbance electromagnetic wave1 电磁波的极化方式电子工程中，电磁波有不同极化方式，怎样在不同场所合理的运用其特性是我们要考虑的一个重要方面。

下面所讲的不是媒质中发生的电磁极化，而是电磁场的空间形象。

极化是指在空间各点，以场强模为长度、空间指向为方向所画出的场矢量的尖端随时间变化所描绘出来的几何轨迹。

电磁波极化的应用
电磁波是电磁波的一种，其传播方式与其他电磁波的传播方式相同，都是靠电场和磁场的相互作用来实现其传播。

电磁波在空间中以波的形式传播，其波源称为天线。

我们都知道，电磁波是以光速在空间中传播的，这是因为我们可以将电磁波看成一个移动着的光波，光波由光量子组成，光量子又由光子组成。

光子就像是一个有质量的球体，当它高速运动时，在它周围会产生电场。

电磁波在空间中以波源为中心作圆周运动时，会产生一个沿轴线方向的电场，这就是波源。

如果把这个电场用一个点来表示的话，那么我们就可以把这个点想象成一个球体上的一个小点，这个小点就是天线。

其实在我们的日常生活中处处都有电磁波的存在。

例如：在收音机、电视等发射设备中所发射出的波都是电磁波。

而电磁波的传播方式就是在空间中以光速向四面八方传播。

由于波源、天线和接收器都在空间中移动着，它们之间会产生相对运动，而这个相对运动就会产生电磁波的极化现象。

这一现象对于电磁波探测设备来说是非常重要的。

—— 1 —1 —。

有时为了避免对某种极化波的感应，采用极化性质与之正交的天线，如垂直极化天线与水平极化波正交；右 旋圆极化天线与左旋圆极化波正交。这种配置条件称为极化隔离。
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。

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。

电磁波的极化及其应用一、引言电磁波是一种由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。

在电磁波传播的过程中，电场和磁场垂直于传播方向，这种波动方式被称为电磁波的纵波。

而当电场和磁场在传播过程中只在一个方向上振动，这种波动方式被称为电磁波的横波。

电磁波的极化就是指电场和磁场的振动方向。

二、电磁波的极化方式1. 线偏振线偏振是指电磁波中电场振动方向保持不变的情况。

在线偏振光中，电场振动方向只能沿着一条直线传播。

线偏振光可以通过偏振片来实现。

偏振片是一种具有特殊结构的透明材料，它能够选择性地吸收振动方向与其结构相垂直的光线，从而使光线变为偏振光。

2. 圆偏振圆偏振是指电磁波中电场振动方向按照圆周轨迹旋转的情况。

圆偏振光可以通过调整电场和磁场振动方向之间的相位差来实现。

圆偏振光在许多应用中具有重要的作用，例如在光学显微镜中的偏光成像和激光技术中的激光器输出。

3. 无偏振无偏振是指电磁波中电场振动方向随机变化的情况。

无偏振光可以通过多个方向上的电场振动叠加而得到。

无偏振光在许多日常生活中的应用中都有涉及，例如照明灯光和电视信号。

三、电磁波极化的应用1. 光学领域电磁波的极化在光学领域有着广泛的应用。

利用偏振片可以实现光的偏振，从而用于光学显微镜、光学仪器和摄影等领域。

偏振光在光学成像中能够提供更多的信息，提高图像的分辨率和清晰度。

2. 通信领域电磁波的极化在无线通信中起着重要的作用。

通过控制电磁波的极化方向，可以实现天线之间的信号传输和接收。

例如，在天线设计中，可以通过调整天线的极化方向来提高信号的传输效率和可靠性。

3. 遥感技术电磁波的极化在遥感技术中也有着广泛的应用。

遥感技术利用卫星和飞机上搭载的传感器，通过接收和分析地球表面反射和辐射的电磁波，获取地表的信息。

其中，通过控制传感器接收的电磁波的极化方向，可以获取地表的不同特征和性质，如植被覆盖、土壤湿度和海洋表面波浪等。

4. 光电子技术电磁波的极化在光电子技术中也有着重要的应用。

5.2.1 极化的概念
波的极化 在电磁波传播空间给定点处，电场强度矢量的端点随时间
变化的轨迹。
波的极化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, 是电磁理论中的一个重要概念。
极化的三种形式
一般情况下，沿+z 方向传播的均匀平面波
E
ex
E，x 其 e中y Ey
Ex Exm cos(t kz x ) , Ey Eym cos(t kz y )
可得到
Ex2 Ex2m
E
2 y
E
2 ym
2Ex Ey Exm Eym
cos
sin2
特点：合成波电场的大 小和方向都随时间 改变，其端点在一 个椭圆上旋转。
合成波极化的小结
电磁波的极化状态取决于Ex 和 Ey 的振幅Exm、Eym 和相位差 φ＝φy－φx 对于沿+ z 方向传播的均匀平面波：
线极化：φ＝0、± 。 φ＝0，在1、3象限；φ＝± ，在2、4象限。
(3)
E
ex Em
sin(t
kz
π 4
)
ey Em
cos(t
kz
π) 4
( 4 ) E exEm sin(t kz) ey 2Em cos(t kz)
解：（1）Exm Eym ,
x
π 2
、
y
0,
π 2
（2）Exm
Eym ,
x
0、y
π, 2
π 2
左旋圆极化波 右旋圆极化波
（3）x
π 4
、
y
π 4
,
0
线极化波
（4）Exm Eym ,
x
π 2
、
y

第1篇一、实验目的1. 理解电磁波极化的基本概念和分类。

2. 掌握电磁波极化特性的测量方法。

3. 研究不同极化方式对电磁波传播的影响。

二、实验原理1. 极化概念：电磁波的极化是指电磁波电场强度矢量在传播过程中的方向和形状变化。

根据电场强度矢量的变化规律，电磁波可分为线极化、圆极化和椭圆极化三种。

2. 极化测量方法：本实验采用频谱分析仪测量电磁波的极化特性。

通过调整教师端和学生端的天线极化方式，观察学生端频谱分析仪的幅度值变化，从而判断电磁波的极化方式。

三、实验仪器与设备1. 频谱分析仪2. 电磁波发射器3. 电磁波接收器4. 天线（线极化、圆极化、椭圆极化）5. 云台6. 线路连接器四、实验步骤1. 打开频谱分析仪，设置合适的频率范围和分辨率。

2. 将电磁波发射器、接收器和频谱分析仪连接好，确保信号传输正常。

3. 将线极化天线连接到发射器和接收器，调整云台，使发射器和接收器对准。

4. 打开电磁波发射器，观察频谱分析仪的幅度值变化。

5. 更换为圆极化天线，重复步骤4，观察幅度值变化。

6. 更换为椭圆极化天线，重复步骤4，观察幅度值变化。

7. 重复步骤5和6，观察不同极化方式对幅度值的影响。

8. 记录实验数据，分析不同极化方式对电磁波传播的影响。

五、实验结果与分析1. 线极化：当发射器和接收器使用线极化天线时，幅度值基本保持稳定。

2. 圆极化：当发射器和接收器使用圆极化天线时，幅度值随着接收天线旋转角度的变化而变化。

当旋转角度为0°或180°时，幅度值达到最大；当旋转角度为90°或270°时，幅度值达到最小。

3. 椭圆极化：当发射器和接收器使用椭圆极化天线时，幅度值的变化规律与圆极化类似，但幅度值的变化幅度较大。

4. 实验结果分析：通过实验，我们可以得出以下结论：（1）电磁波的极化方式对传播特性有显著影响。

（2）线极化方式在传播过程中幅度值相对稳定。

（3）圆极化方式在传播过程中幅度值随着接收天线旋转角度的变化而变化。

电磁场与电磁波复习题 一、填空题1、矢量的通量物理含义是矢量穿过曲面的矢量线总数，散度的物理意义矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。

散度与通量的关系是矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。

2、 散度在直角坐标系的表达式 z A y A x A z yxA A ∂∂∂∂∂∂++=⋅∇= div ；散度在圆柱坐标系下的表达；3、矢量函数的环量定义矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分， 旋度的定义 过点P 作一微小曲面S,它的边界曲线记为L,面的法线方与曲线绕向成右手螺旋法则。

当S 点P 时,存在极限环量密度。

二者的关系n dS dC e A ⋅=rot ；旋度的物理意义点P 的旋度的大小是该点环量密度的最大值；点P 的旋度的方向是该点最 大环量密度的方向。

4.矢量的旋度在直角坐标系下的表达式。

5、梯度的物理意义标量场的梯度是一个矢量,是空间坐标点的函数。

梯度的大小为该点标量函数ϕ的最大变化率，即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线（面）相垂直的方向，它指向函数的增加方向等值面、方向导数与梯度的关系是梯度的大小为该点标量函数ϕ的最大变化率，即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线（面）相垂直的方向，它指向函数的增加方向.； 6、用方向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直角坐标系中单位矢量l e 的表达式 ； 7、直角坐标系下方向导数u ∂的数学表达式是cos cos cos l αβγ∂∂∂∂∂∂∂∂ｕｕｕｕ＝＋＋ｘｙｚ ，梯度的表达式x y z G e e e grad x y z φφφφφ∂∂∂=++=∇=∂∂∂；8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内，矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定，说明的问题是矢量场的散度应满足的关系及旋度应满足的关系决定了矢量场的基本性质。

9、麦克斯韦方程组的积分形式分别为0()s l s s l s D dS Q B E dl dS t B dS D H dl J dS t ⋅=∂⋅=-⋅∂=∂=+⋅∂⎰⎰⎰⎰⎰⎰其物理描述分别为10、麦克斯韦方程组的微分形式分别为20E /E /tB 0B //tB c J E ρεε∇⋅=∇⨯=-∂∂∇⋅=∇⨯=+∂∂其物理意义分别为 11、时谐场是激励源按照单一频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的场， 一般采用时谐场来分析时变电磁场的一般规律，是因为任何时变周期函数都可以用正弦函数表示的傅里叶级数来表示；在线性条件下，可以使用叠加原理。

电磁波极化实验的改进贾建科;聂翔;韩团军【摘要】电磁波极化在通信、导航和雷达等方面有着重要应用，同时电磁波极化实验能帮助学生理解电磁波的极化。

基于此，在现有电磁渡极化实验设备的基础上，我们可用万用表替代直流微安表，有效地观察到电磁波的圆极化和椭圆极化现象。

本文利用Matlab语言实现了测量数据的可视化。

%The polarization of electromagnetic waves has important applications in the communications, navigation and radar, and so on. Electromagnetic wave polarization experiments can help students understand the polarization of electromagnetic waves. Based on thi【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2011(033)003【总页数】3页(P84-85,88)【关键词】电磁波极化;Matlab;可视化【作者】贾建科;聂翔;韩团军【作者单位】陕西理工学院电信工程系,陕西汉中723003;陕西理工学院电信工程系,陕西汉中723003;陕西理工学院电信工程系,陕西汉中723003【正文语种】中文【中图分类】G434极化在雷达信号滤波、检测、增强、抗干扰、目标鉴别／识别等方面都有着巨大的应用潜力［1］。

同时，在进行电磁波的极化实验教学时，可帮助学生对极化概念和三种极化方式的正确理解［2］。

在电磁波极化实验中所用的微安表头指示精度低，而实验中接收到的电磁波信号又很弱，用微安表头观测实验现象很不清晰。

但利用万用表可以明晰地观测到电磁波的三种极化现象。

还可利用Matlab语言对实验数据进行可视化处理，以提高实验教学效果。

1 电磁波极化电磁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E的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量E的端点随时间变化的轨迹来描述［3］。

电磁场与电磁波复习资料⼀、名词解释1. 通量、散度、⾼斯散度定理通量：⽮量穿过曲⾯的⽮量线总数。

（⽮量线也叫通量线，穿出的为正，穿⼊的为负）散度：⽮量场中任意⼀点处通量对体积的变化率。

⾼斯散度定理：任意⽮量函数A的散度在场中任意⼀个体积内的体积分，等于该⽮量函在限定该体积的闭合⾯的法线分量沿闭合⾯的⾯积分。

2. 环量、旋度、斯托克斯定理环量：⽮量A沿空间有向闭合曲线C的线积分称为⽮量A沿闭合曲线l的环量。

其物理意义随A所代表的场⽽定，当A为电场强度时，其环量是围绕闭合路径的电动势；在重⼒场中，环量是重⼒所做的功。

旋度：⾯元与所指⽮量场f之⽮量积对⼀个闭合⾯S的积分除以该闭合⾯所包容的体积之商，当该体积所有尺⼨趋于⽆穷⼩时极限的⼀个⽮量。

斯托克斯定理：⼀个⽮量函数的环量等于该⽮量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲⾯的积分。

3. 亥姆霍兹定理在有限区域V内的任⼀⽮量场，由他的散度，旋度和边界条件（即限定区域V的闭合⾯S上⽮量场的分布）唯⼀的确定。

说明的问题是要确定⼀个⽮量或⼀个⽮量描述的场，须同时确定其散度和旋度4. 电场⼒、磁场⼒、洛仑兹⼒电场⼒：电场⼒：电场对电荷的作⽤称为电⼒。

磁场⼒：运动的电荷，即电流之间的作⽤⼒，称为磁场⼒。

洛伦兹⼒：电场⼒与磁场⼒的合⼒称为洛伦兹⼒。

5. 电偶极⼦、磁偶极⼦电偶极⼦：⼀对极性相反但⾮常靠近的等量电荷称为电偶极⼦。

磁偶极⼦：尺⼨远远⼩于回路与场点之间距离的⼩电流回路（电流环）称为磁偶极⼦。

6. 传导电流、位移电流传导电流：⾃由电荷在导电媒质中作有规则运动⽽形成的电流。

位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化⽽产⽣的电流。

7. 全电流定律、电流连续性⽅程全电流定律（电流连续性原理）：任意⼀个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的⾯内穿过的全部电流的代数和O8. 电介质的极化、极化⽮量电介质的极化：把⼀块电介质放⼊电场中，它会受到电场的作⽤，其分⼦或原⼦内的正，负电荷将在电场⼒的作⽤下产⽣微⼩的弹性位移或偏转，形成⼀个个⼩电偶极⼦，这种现象称为电介质的极化。