任意方向傳播的均勻平面波的極化方式識別

1、學(xué)習(xí)報告四任意方向傳播的均勻平面波的極化方式識別作者：英才實驗學(xué)院09級4班甘駿 2900104007【摘要】本文是電磁場與波課程關(guān)于均勻平面波極化方式識別的延伸。將著重討論沿任一方向傳播的均勻平面波的極化方式。重點將運用到矢量的分析方法?！娟P(guān)鍵詞】均勻平面波極化矢量分析【引言】電磁場與電磁波（謝處方，饒克謹）教材中，關(guān)于均勻平面波的極化的討論，僅限于沿Z軸方向傳播，有很大的局限性實際生活中，電磁波是可以沿任意方向傳播的。但是書中關(guān)于Z軸方向傳播的均勻平面波討論很詳細，值得借鑒。因為，任意方向傳播的均勻平面波可以抽象為重新建立坐標(biāo)系，將傳播方向固定為Z軸，則可以用相同的討論方法確定波的極化方式

2、?！菊摹?. 極化的概念。以沿Z方向傳播的均勻平面波為例，假設(shè)E=exEmcos(t-kz+)。在任何時刻，此波的電池強度矢量E的方向始終保持在x方向。一般情況下，沿z方向傳播的均勻平面波的Ex和Ey分量都存在，可表示為：Ex=Exmcost-kz+x (1)Ey=Eymcos(t-kz+y) (2)合成波電場E=exEx+eyEy。由于Ex和Ey分量的振幅和相位不一定相同，因此，在空間任意給定點上，合成波電場強度矢量E的大小和方向都可能會隨時間變化，這種現(xiàn)象稱為電磁波的極化。它表征，空間固定點處，電場強度的矢端隨時間變化的軌跡。矢端的時間變化規(guī)律，決定于各分量幅度和初相的大小。2. 關(guān)于Z

3、軸方向傳播的均勻平面波的極化方式。首先我們引入矢端參數(shù)方程。在直角坐標(biāo)系下，矢端參數(shù)方程為： 在極坐標(biāo)系下：極化的狀態(tài)： 波都沿z方向傳播，則有：=0 or±：線極化0<<:左旋極化-<<0:右旋極化3. 線極化波。條件：=0 or±則矢端參數(shù)方程簡化為：合成波電場與x軸的夾角為：任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的線極化波，當(dāng)它們的相位相同或相差為±時，其合成波為線極化波。4. 圓極化波。條件：Exm=Eym=Em、=±2矢端方程：y-x=2 為左旋極化波y-x=-2 為右旋極化波 任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向

4、互相垂直的線極化波，當(dāng)它們的振幅相同、相位差為±/ 2 時，其合成波為圓極化波。5. 橢圓極化波。即在x，y方向上，電場振幅和相位都不等的情況。6. 推廣到任意方向。任意方向傳播的均勻平面波，可表示為：設(shè)其中 Em=Emr+j Emi為復(fù)振幅矢量，Emr和Emi分別為其實部和虛部，且均為實矢量；e-jkr為傳播因子。根據(jù)電場的表達式，首先求出k, Emr和Emi.然后就可以根據(jù)k(Emr×Emi)的符號來判斷旋向。kEmr×Emi>0，合成波為右旋極化；kEmr×Emi=0，合成波不旋轉(zhuǎn)，為線極化；kEmr×Emi<0，則為左旋極化。對于非線極化情況，需要進一步確定極化波是否為圓極化。如果下列兩式滿足，則為圓極化，否則為橢圓極化：Emr=EmiEmrEmi=0這種判斷方法，不需畫圖；不需關(guān)心分量及初相位；適合任何情況，求計算簡單。【結(jié)束語】電磁場的極化有廣泛地應(yīng)用。能夠快速準確地判斷任意方向傳播的均勻平面波的極化方式，可以簡化計算和抽象思維難度，方便解決問題。本文討論的方法應(yīng)用范圍極廣，且計算量小，不需畫圖，可以用作解決均勻平面波極化方式的問題。但是本文用到復(fù)矢量分析的方法，對思維和