圓極化波的傳播特性研究

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1、圓極化波的傳播特性研究通過(guò)對(duì)本課的學(xué)習(xí)可以知道，真空中沿z方向傳播的平面波，其電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量Ex與Hy在時(shí)間上具有相同的相位。就場(chǎng)強(qiáng)而言，平面波場(chǎng)強(qiáng)的方向可隨時(shí)間按一定規(guī)律變化，實(shí)用中通常用某種極化來(lái)描述平面波場(chǎng)強(qiáng)的方向隨時(shí)間的變化規(guī)律。平面波的極化定義為，媒質(zhì)中某點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的尾端隨時(shí)間的變化方式。按照矢量E的尾端軌跡的形狀，通常可以將平面波的極化分為三種：線極化、圓極化和橢圓極化。下面對(duì)圓極化波作以討論。圓極化波滿足Ex0=Ey0=E0,相位差φ=±π2。給出真空中的一平面波，波的傳播方向沿Z軸的正方向，設(shè)平面波的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的瞬時(shí)矢量為E(z,t)=2*ax+ja

2、y*cos?(π*108t-π2z)H(z,t)=2120π*-jax+ay*cos?(π*108t-π2z)于是電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的復(fù)矢量為E=2*ax+jay*e-jπ2ZH=2120π*-jax+ay*e-jπ2Z根據(jù)上面判斷極化的條件，可以很容易的看出此平面波為圓極化波。下面應(yīng)用Matlab畫出這個(gè)平面波的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量以及磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量，從而驗(yàn)證圓極化波的理論分析，同時(shí)加強(qiáng)我們對(duì)圓極化波的認(rèn)識(shí)。Matlab源程序：w=pi*10e+8;z=0:0.5:20;k=120*pi;fort=0:1*pi*10e-8:100e1=sqrt(2)*cos(w*t-pi/2*z);e2

3、=-sqrt(2)*sin(w*t-pi/2*z);h1=sqrt(2)/k*sin(w*t-pi/2*z);h2=sqrt(2)/k*cos(w*t-pi/2*z);subplot(2,1,1)plot3(e1,e2,z);xlabel('Xaxis');ylabel('Yaxis');zlabel('Zaxis');title('ElectricFieldIntensityVector');gridonsubplot(2,1,2)plot3(h1,h2,z);xlabel('Xaxis');ylabel('Yaxis');zlabel('Zaxis');title('Magn

4、eticFieldIntensityVector');gridonpause(0,1);end運(yùn)行后得到的圖形：從對(duì)Matlab得到的結(jié)果進(jìn)行的理論分析：從第一張電場(chǎng)強(qiáng)度矢量圖可以看出，順著波的傳播方向(沿z軸正方向)看去，E(z,t)的尾端軌跡恰為右旋螺旋線，所以這是一個(gè)左旋圓極化波。而從理論分析，由上面的電場(chǎng)強(qiáng)度復(fù)矢量可以看出，Ey相位超前于Ex相位π2，角度α隨著時(shí)間的增加向順時(shí)針?lè)较蛟龃?，故?shí)驗(yàn)所得的圖形符合理論，確實(shí)是左旋圓極化波。實(shí)驗(yàn)心得：一開(kāi)始做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，在Matlab得到上面的那張圖后，一直不明白為什么是右旋螺旋線，因?yàn)榘凑绽碚摲治鲞@應(yīng)該是個(gè)左旋圓極化波，考

5、慮了很久這個(gè)問(wèn)題，之后才想起來(lái)，書上講到了判斷極化旋向的另一個(gè)辦法是用電場(chǎng)強(qiáng)度瞬時(shí)矢量的尾端軌跡來(lái)判斷，而尾端軌跡是右旋螺旋線則正說(shuō)明了這是一個(gè)左旋的圓極化波。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的理解，而且更加立體化、形象化，不會(huì)像一直在書上學(xué)的那樣很抽象，很難去體會(huì)。這同時(shí)也鍛煉了我的動(dòng)手能力，包括對(duì)Matlab的使用，以及對(duì)word公式工具的使用，編寫上面那幾個(gè)復(fù)雜的式子還是讓我費(fèi)了一些力，以前好像很少編寫數(shù)學(xué)公式這樣的word內(nèi)容。這個(gè)實(shí)驗(yàn)確實(shí)讓我有所收獲。還有，謝謝老師給我關(guān)于這門課的講解。