极化波及其工程应用课件

1、极化波及其工程应用1 极化波及其工程应用 LTC 极化波及其工程应用2 天 线 l定义：天线定义：天线是一种用来发射或接收无线电波（电磁波） 的电子器件。 从物理学上讲，天线是一个或多个导体的组合，由它可 因施加的交变电压和相关联交变电流而产生辐射的电磁场， 或者可以将它放置在电磁场中，由于场的感应而在天线内 部产生交变电流并在其终端产生交变电压。 l应用范围应用范围：天线天线应用于广播和电视、点对点无线电通信、 雷达和太空探索等系统。天线通常在空气和外层空间中工 作，也可以在水下运行，甚至在某些频率下工作于土壤和 岩石之中。 极化波及其工程应用3 天 线 l 一般天线都具有可逆性，即同一副天

2、线既可用作发射天线， 也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是 相同的。这就是天线的互易定理天线的互易定理。 极化波及其工程应用4 天 线 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场 合、不同要求等不同情况下使用。 按用途可分为基地台天线（base station antenna） 和移动台天线（mobile portable antennas） 按工作频率可划分为超长波、长波、中波、短波、 超短波和微波 按其结构性可划分为线天线和面天线 按其方向性可划分为全向和定向天线 全向天线（在平面中均匀辐射） 定向天线（又称指向天线，在某方向辐射较多） 分 类 极化波及其工程应用5

3、一、常用极化波 极化波及其工程应用6 常用极化波的比较 极化波及其工程应用7 1.1极化波的特点 因为一个线极化波可以分解为两个振幅相等、旋向相反的 圆极化波，一个椭圆极化波可以分解成两个不等幅的、旋 向相反的圆极化波，用圆极化天线来接收信号的话，不管 发射的极化方式如何肯定能收到信号，不会出现失控的情 况。 因为线极化波在穿过大气层时可能有极化面旋转，而且接 收天线必须调整极化角，而圆极化就不会有这些问题，所 以卫星通信一般都用圆极化。 极化波及其工程应用8 2.1无线通信中的极化匹配问题 l 在无线通信应用中，为了实现最佳的接收状态，接收天线 的极化特性必须 和被接收的电磁波的极化特性完全

4、一致， 否则不能接收或者只能接收部分能 量。接收天线的极化 特性与被接收的电磁波的极化特性完全一致的状态称为极 化匹配。 l 极化匹配对于无线通信链路是非常重要的。当然如果为 了避免信号 之间产生串扰，应该使用不同的极化特性。 例如在微波中继通信的链路中，由 于后继的微波站均位 于前方，为了避免发生站间串扰，通信频率及电磁波的极 化特性均应逐站变更。 二、平面电磁波极化特性的应用 极化波及其工程应用9 l 由于垂直极化电磁波沿着地面传播时，其衰减系数小于 水平极化电磁波， 而来自地面的远处工业电磁干扰的主 要成分是垂直极化波，所以电视、广播台 应该发射水平 极化的电磁波，接收者使用水平的接收天

5、线，来提高信噪 比。 l 当 电视台发出的电磁波传输到室内时，经过多次反射后， 其极化方向很难确定， 所以在室内接收电视信号时，需 要不断地旋转线状天线，以使导线的方向尽可 能与到达 的电磁波的极化方向一致，产生较强的感应电流，提高接 收效果。 l 在卫星通信和卫星导航系统中，由于卫星姿态常常发生 变化，收发天线均 应该采用圆极化波天线，以保证通信 链路在任何时刻均能够保持畅通。 2.1无线通信中的极化匹配问题 极化波及其工程应用10 2.2极化隔离的应用 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

6、置条件称为极化隔 离。利用两种波之间的极化隔离，可实现各种双极化体制。 例如，用单个具有双极化功能的天线实现双信道传输或收 发双工；用两个分立的正交极化的天线实现极化分集接收 或体视观测（如立体电影利用了光的偏振）等。 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。 极化波及其工程应用11 2.3极化合成孔径雷达 l 极化合成孔径雷达在不同收发极化组合下，测量地物目 标的极化散射特性，并用极化散射矩阵的形式表示。 l 由于电磁波的极化对目标的介电常数、物理特性、几何 形状和取向等比较敏感，因而极化测量可以大大提高成像 雷达对目标各种信息的获取能力。 l 目前，雷达极化已经发展成为一种比较成熟的技术， 在农业(分辨不同的农作物耕地)、森林(植被高度、衰减系 数等生物量的估计、物种识别)、地质(地质结构描述)、水 文(表面粗糙度和土壤湿度估计、雪湿度估计)、海冰监