《天线与电波传播》课件-10均匀平面波和波的极化

天线与电波传播AntennasandPropagation天线与电波传播专题五平面电磁波本章的主要内容

波的极化均匀平面波媒质中的平面波平面波的反射和透射重点难点3重点本次课的主要内容

均匀平面波波的概念波的极化极化方式重点理解理解4重点、难点

波阵面：空间相位相同的点构成的曲面，即等相位面

平面波：波阵面为平面的波波:某一时间和空间出现的现象在另一时间和空间的重复出现定义为波，它有机械振动和电磁振动两种形式。

在均匀且各向同性的媒质中波线与波面始终是正交的。平面波：等相位面为平面的波；无限大面源产生平面波。

在某一时刻，相位相同的点所构成的面，或波阵面。波线：波的传播方向的射线

波前：离波源最远即最前方的波面等相位面为球面的波叫球面波；点源产生球面波。等相位面为柱面的波；无限长线源产生柱面波。z波传播方向

波阵面xyo

平面电磁波：等相位面为无限大平面的电磁波t

固定，相位为常数，即z为常数z波传播方向xyo

均匀平面波：任意时刻，在等相位面上电场和磁场的方向和振幅都均不变

的平面波。z波传播方向

xyoEH

均匀平面波是电磁波的理想情况

实际应用中理想的均匀平面波不存在，分析方法简单

实际复杂的电磁波可以看成许多均匀平面波的叠加。条件：（2）分析区域为有限范围远离天线、小范围内的球面波和柱面波等可看成平面波。同时，等相位面上的场量值近似相等（1）远区

E，H都与传播方向垂直z波传播方向

xyoEH横电磁波TEMTransverseElectroMagnetic

waveTEM波E，H都与传播方向垂直TE波E与传播方向垂直TM波H与传播方向垂直

均匀平面波是电磁波的一种理想情况，其分析方法简单，但又表征了电磁波的重要特性。z波传播方向

均匀平面波波阵面xyo

在xoy平面内均匀布，故、故电场没有z方向（即传播方向）上的分量。把两组独立的方程重列入下:

从麦克斯韦方程得到：式中，是一个与介质特性有关的常数。波动方程：均匀平面波的特点可归纳如下：（1）电场和磁场都是沿方向传播的电磁波。（2）在波传播的方向上，没有场的分量，而在与传播方向相垂直的面上，处处分别相等。、（3）无论对方向还是对方向的波而言，其电场、、和之间呈右手螺旋关系，如图所示。磁场和传播方向三者互相垂直，并且Ex1Hy1vEx2Hy2vxyz（4）电场强度和磁场强度幅度之比为波阻抗，与媒质有关。（5）电能密度和磁能密度相等，波的能量传播速度等于波速。平面波的表示复数形式为第一项和第二项分别表示向和方向传播的均匀平面波。瞬时形式为波的等相位面移动的速度为相速.正弦电磁波在理想介质中，相速=波速=能速。同时也可推出，正弦电磁波的

三者之间相互垂直，、和并符合右手螺旋关系，且和之间有初相位相位振幅波的极化是指电场矢量的空间指向。

极化方式:是指在空间给定点上电磁波的电场矢量的取向随时间变化的方式，用电场矢量的端点随时间变化的轨迹来描述。轨迹不同可以分为线极化、圆极化、椭圆极化三种方式。极化方式与条件对于沿方向传播的均匀平面波，电场的一般表达式为

其中，、的瞬时表达式为极化的判断方法：1、线极化波时，线极化波条件：的振幅及初始相位的关系来确定极化方式。根据、、则合成电场为线极化波。工程上，E垂直地面的直线极化：垂直极化波E平行与地面的直线极化：水平极化波。

合成电场强度的大小随时间做正弦变化，但是其矢量端点的轨迹为一条直线，因此称为线极化。线极化波线极化的应用举例2、圆极化波圆极化条件：

当，且时，圆极化波旋向示意图则合成电场为圆极化波。打击落后。大拇指始终指向波传播的方向，用手掌打击相位滞后方，若符合右手螺旋则为右旋圆极化，若符合左手螺旋则为左旋圆极化。右旋圆极化动画演示左旋圆极化动画演示右旋圆极化波oExyxE

Eya

左旋圆极化波oxEyxEyEa3、椭圆极化波椭圆极化条件：

当、的振幅之间和相位之间为任意关系，不满足线极化、圆极化条件时为椭圆极化。

旋向判断：椭圆极化的选项判断与圆极化类似，“打击落后”。

说明：椭圆极化是平面波的一般极化形式，圆极化、线极化是椭圆极化的特殊形式。右旋椭圆极化动画演示几点结论:1、一个线极化波可以分解为两个幅度相等但旋向相反的圆极化波。2、一个椭圆极化波可以分解为两个旋向相反，振幅不等的圆极化波。思考题：为什么空间飞行器对多采用圆极化天线工作？34说明下列均匀平面波的极化方式。(2)(3)(4)解：（1）

（2）

（3）