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电磁场与电磁波
Field and Wave Electromagnetics
主讲：李龙
汇报时间：12月20日
Annual Work
Summary Report
#2022
Review
电磁波的极化：合成电场矢量在空间上任一固定点上随时间的变化规律即为电磁波的极化（Polarization）
Ex和Ey同相或反相，即φx －φy＝0 or π
椭圆极化:
线极化:
圆极化:
Exm和Eym及φx和φy 之间为任意关系
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Review
电磁波极化特性的工程应用
线极化
与地面平行放置的线天线远区场强矢量是平行于地面的线极化波，称为水平极化
电视信号的发射通常采用水平极化方式
与地面垂直放置的线天线，其远区电场强度矢量是垂直于地面的垂直极化波
调幅电台发射的远区电磁波强度矢量是与地面垂直的垂直极化
极化匹配与交叉极化
收发天线的极化方式必须相同，极化匹配；
垂直极化天线不应该接送到水平极化分量，但由于天线设计的限制，而有微弱信号进入。我们把它作为交叉极化，它是线极化天线设计的一个指标。
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电磁波极化特性的工程应用
广州塔
主塔体高度454m，天线高度156m，总高度610m
八木天线
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电磁波极化特性的工程应用
很多情况下，系统必须工作在圆极化
不同取向的线极化都可以由圆极化天线收到
卫星通信系统中，卫星上的天线和接收站的天线均采用圆极化工作方式。
轴比是衡量圆极化程度的一个重要指标。若椭圆极化的长、短半轴分别是a 和 b，则轴比定义为
特别当a = b 时，轴比k = 0 分贝（dB）.
圆极化
轴比
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电磁波极化特性的工程应用
北斗卫星导航系统
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电磁波极化特性的工程应用
例1 证明任一线极化波总可以分解为两个振幅相等旋向相 反的圆极化波的叠加
[证] 假设线极化波沿+z方向传播。
不失一般性，取x轴平行于电场强度矢量E，则
左旋圆极化波
右旋圆极化波
振幅相等，均为E0/2
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电磁波极化特性的工程应用
例2 判断下列平面电磁波的极化形式：
解：(1)
Ex和Ey振幅相等
Ex相位超前Ey相位π/2，电磁波沿+z方向传播
为右旋圆极化波。
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电磁波极化特性的工程应用
为在二、四象限的线极化波。
Ex和Ey相位差为π
Ez相位超前Ex相位π/2
电磁波沿+y方向传播， 故为右旋椭圆极化波。
Ezm≠Exm
在垂直于an的平面内将E分解为axy和az两个方向的分量
这两个分量互相垂直，振幅相等
axy相位超前az相位π/2
axy×az=an，故为右旋圆极化波。
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电磁波极化特性的工程应用
例3 电磁波在真空中传播，电场强度矢量复数表达式为
试求：
(1) 工作频率f
(2) 磁场强度矢量的复数表达式；
(3) 坡印廷矢量的瞬时值和时间平均值；
(4) 此电磁波是何种极化，旋向如何。
解：(1) 真空中的均匀平面波电场强度矢量复数表达式为
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