任意方向传播的均匀平面波的极化方式识别

1、精选优质文档-倾情为你奉上学习报告四任意方向传播的均匀平面波的极化方式识别作者：英才实验学院09级4班甘骏 【摘要】本文是电磁场与波课程关于均匀平面波极化方式识别的延伸。将着重讨论沿任一方向传播的均匀平面波的极化方式。重点将运用到矢量的分析方法。【关键词】均匀平面波极化矢量分析【引言】电磁场与电磁波（谢处方，饶克谨）教材中，关于均匀平面波的极化的讨论，仅限于沿Z轴方向传播，有很大的局限性实际生活中，电磁波是可以沿任意方向传播的。但是书中关于Z轴方向传播的均匀平面波讨论很详细，值得借鉴。因为，任意方向传播的均匀平面波可以抽象为重新建立坐标系，将传播方向固定为Z轴，则可以用相同的讨论方法确定波的极

2、化方式。【正文】1. 极化的概念。以沿Z方向传播的均匀平面波为例，假设E=exEmcos(t-kz+)。在任何时刻，此波的电池强度矢量E的方向始终保持在x方向。一般情况下，沿z方向传播的均匀平面波的Ex和Ey分量都存在，可表示为：Ex=Exmcost-kz+x (1)Ey=Eymcos(t-kz+y) (2)合成波电场E=exEx+eyEy。由于Ex和Ey分量的振幅和相位不一定相同，因此，在空间任意给定点上，合成波电场强度矢量E的大小和方向都可能会随时间变化，这种现象称为电磁波的极化。它表征，空间固定点处，电场强度的矢端随时间变化的轨迹。矢端的时间变化规律，决定于各分量幅度和初相的大小。2.

3、关于Z轴方向传播的均匀平面波的极化方式。首先我们引入矢端参数方程。在直角坐标系下，矢端参数方程为： 在极坐标系下：极化的状态： 波都沿z方向传播，则有：=0 or±：线极化0<<:左旋极化-<<0:右旋极化3. 线极化波。条件：=0 or±则矢端参数方程简化为：合成波电场与x轴的夹角为：任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波，当它们的相位相同或相差为±时，其合成波为线极化波。4. 圆极化波。条件：Exm=Eym=Em、=±2矢端方程：y-x=2 为左旋极化波y-x=-2 为右旋极化波 任何两个同频率、同传播方向且极

4、化方向互相垂直的线极化波，当它们的振幅相同、相位差为±/ 2 时，其合成波为圆极化波。5. 椭圆极化波。即在x，y方向上，电场振幅和相位都不等的情况。6. 推广到任意方向。任意方向传播的均匀平面波，可表示为：设其中 Em=Emr+j Emi为复振幅矢量，Emr和Emi分别为其实部和虚部，且均为实矢量；e-jkr为传播因子。根据电场的表达式，首先求出k, Emr和Emi.然后就可以根据k(Emr×Emi)的符号来判断旋向。kEmr×Emi>0，合成波为右旋极化；kEmr×Emi=0，合成波不旋转，为线极化；kEmr×Emi<0，则为左旋极化。对于非线极化情况，需要进一步确定极化波是否为圆极化。如果下列两式满足，则为圆极化，否则为椭圆极化：Emr=EmiEmrEmi=0这种判断方法，不需画图；不需关心分量及初相位；适合任何情况，求计算简单。【结束语】电磁场的极化有广泛地应用。能够快速准确地判断任意方向传播的均匀平面波的极化方式，可以简化计算和抽象思维难度，方便解决问题。本文讨论的方法应用范围极广，且计算量小，不需画图，可以用作解决均匀平面波极化方式的问题。但是本文用到复矢量分析的方法，对思维和基础知识要求较高，