關(guān)于電磁波的極化，看這篇文章就夠了（多圖慎入）

大家好，這里是【射頻學(xué)堂】。

談到電磁波，除了頻率和幅度之外，還有一個(gè)比較重要的方面就是：極化。極化，就是指波振動(dòng)的平面，電磁波的傳播是由相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生的。因此存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩個(gè)相互垂直的振蕩平面，所以呢，我們定義電場(chǎng)的振蕩平面為電磁波的極化：即空間固定點(diǎn)，電場(chǎng)E隨時(shí)間變化的方式。按照電場(chǎng)E的變化方式，可以將平面電磁波的極化分為三種：線極化，圓極化和橢圓極化。

對(duì)于一個(gè)沿著z方向傳播的平面電磁波，電場(chǎng)E可以分解為Ex和Ey兩個(gè)分量。那么電場(chǎng)E的瞬時(shí)方程就是：
電場(chǎng)E的兩個(gè)分量分別是：消除上面公式中的（wt-kz），即可得到這兩個(gè)分量之間滿足的關(guān)系：上面這個(gè)方程，就是任意位置z處的電場(chǎng)E的軌跡方程。對(duì)于不同的Ex0，Ey0?和φ的值，電場(chǎng)E有不同的極化方式。

我們先來看兩種比較特殊的Ex0，Ey0?和φ的值

1，當(dāng)φ=0°或者±180°時(shí)，

電場(chǎng)的軌跡方程可以簡(jiǎn)化為：
也就是：

這個(gè)是一個(gè)直線方程，＋對(duì)應(yīng)著φ=0°，-?對(duì)應(yīng)著φ=±180°。這個(gè)直線的斜率就是

如下圖所示，

線極化，也是移動(dòng)通信中最常用的極化方式。根據(jù)線極化方向與水平面的關(guān)系，線極化波又分為水平極化波和垂直極化波和±45°極化波。

2，當(dāng)φ=±90°，Ex0=Ey0 時(shí)，電場(chǎng)E的軌跡方程可以簡(jiǎn)化為：

這就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的半徑為E0的圓。電場(chǎng)E的尾端就在任意z的位置畫圓圈了。

如果φ=90°，即Ey的相位落后于Ex 90°，電場(chǎng)E的尾端軌跡畫出來的圓圈滿足右手螺旋關(guān)系，我們稱之為右旋圓極化，反之，則成為左旋圓極化。分享一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷方法：伸出你的右手，四指同大拇指垂直，右手四指從相位超前的分量旋轉(zhuǎn)至相位落后的分量，如果電磁波的傳播方向?yàn)橛沂帜粗傅闹赶?，那么就是右旋圓極化波，反之，則為左旋圓極化波。

一個(gè)圓極化波可以分解為兩個(gè)相位相差90°，幅度相等，空間上正交的兩個(gè)線極化波，同理，兩個(gè)相位相差90°，幅度相等，空間正交的線極化波也可以合成一個(gè)圓極化波。

試著判斷一下下面的電磁波唄，留言說出你的答案。

3，?當(dāng)φ為任意值時(shí)，電場(chǎng)E的尾端軌跡方程就是一個(gè)橢圓方程，稱之為橢圓極化，橢圓極化根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向的不同，也分為右旋橢圓極化和左旋橢圓極化。

橢圓極化波作為電磁波極化的最普遍形式，既可以分解為兩個(gè)空間上正交的線極化波，也可以分解成兩個(gè)旋向相反的圓極化波。

那么，天線的極化方式，也就是它所能發(fā)射或者接收的電磁波的極化方式，即可分為線極化天線，圓極化天線和橢圓極化天線，如下圖所示。

今天先學(xué)習(xí)到這里，詳細(xì)計(jì)算可以看梁昌宏老師的這篇論文：電磁波的極化及其應(yīng)用