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平面电磁波极化方式的分析与判断

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摘 要 ： 化 是 电 磁 波 的 重 要 特性 之 一 ， 于 正 确应 用 电磁 波 有 着 重 要 的作 用 。本 文 以平 面 电 磁 波 为 例 ， 极 化 问题 作 了 分 析 ， 极 对 对 总结 了 不 同 极
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
Ａｂ ｔａ ｔ Ｐｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｆｉ ｐ ｒ ａ ｔｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｌ ｃ ｒ ｉ ａ ｎ ｔｃ ｗａ ｅ ．Ｉ ｌ ｙ ｒｔ ａ ｏ ｅ ｎ ｓｒ ｃ ： ｌ ｒｚ ｔ ｓ ｏ ｅ ｏ ｍ ｏ ｔ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｆｅｅ ｔ ｏｎ ｇ ｅ ｉ ｏ ｃ ｖ ｓ ｔ ｐ ａ ｓ ｃ ｉｉ ｌ ｌｓ ｉ ｃ ｒ
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 。

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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

电磁波极化类型的判别以及极化的分解与合成

环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号 曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？
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

电磁波的极化

E xm E ym E m x y 2
，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

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。