水龍帶

[拼音]：diancibo jihua

[英文]：polarization of electromagnetic wave

電磁波電場強度的取向和幅值隨時間而變化的性質，在光學中稱為偏振。如果這種變化具有確定的規律，就稱電磁波為極化電磁波（簡稱極化波）。如果極化電磁波的電場強度始終在垂直於傳播方向的（橫）平面內取向，其電場向量的端點沿一閉合軌跡移動，則這一極化電磁波稱為平面極化波。電場的矢端軌跡稱為極化曲線，並按極化曲線的形狀對極化波命名。

極化的型別

對於單一頻率的平面極化波，極化曲線是一橢圓（稱極化橢圓），故稱橢圓極化波。順傳播方向看去，若電場向量的旋向為順時針，符合右螺旋法則，稱右旋極化波；若旋向為逆時針，符合左螺旋法則，稱左旋極化波。按極化橢圓的幾何引數（見圖），可直觀地對橢圓極化波作定量描述，即軸比 ρ(長軸與短軸之比，

)、極化方向角ψ(長軸的斜角)和旋向（右旋或左旋）。軸比等於1的橢圓極化波稱圓極化波，其極化曲線是一個圓，也分右旋或左旋兩種旋向。這時極化方向角不確定，代之以電場向量初始取向的斜角β 。 軸比趨於無窮大的橢圓極化波稱線極化波，其電場向量的取向始終位於一條直線上，這條直線的斜角就是極化方向。這時旋向失去意義，代之以電場強度的初始相位δ。

極化的分解

任何一個橢圓極化波都可以分解成一個右旋圓極化波（用足標 R表示）和一個左旋圓極化波（用足標 L表示）之和。這兩個圓極化波分量的電場向量有不同的幅值 ɑR和ɑL，以及不同的初始取向βR和βL，可用複數反旋比懪 表示它們的相對關係

(1)

模值|懪|=ɑL/ɑR簡稱反旋比。如果將線極化波分解成兩個旋向相反的圓極化波，則兩者的幅值相等 (|懪|＝1)，且初始取向對稱於線極化波的取向（βL+βR＝2ψ)。

任何一個橢圓極化波還可以分解成兩個取向正交的線極化波之和。通常，其中一個線極化波在水平面內取向（且垂直於傳播方向），稱水平極化波（用足標 H表示）；另一個線極化波的取向同時垂直於上述水平極化波的取向和傳播方向，稱垂直極化波(用足標V表示)（僅當傳播方向在水平面內時，垂直極化波的電場向量才沿鉛垂線取向）。這兩個線極化波分量的電場向量有不同的幅值ɑH和ɑV，以及不同的初始相位δH和δV。可用複數極化比

表示它們的相對關係

(2)

模值|

|=ɑH/ɑV簡稱極化比。如果將圓極化波分解成兩個取向正交的線極化波，則兩者的幅值相等 (|

|＝1)，且相位差保持±π/2（正負號取決於圓極化波的旋向）。

極化圓圖

同一個橢圓極化波，既可以直接用極化橢圓的幾何引數，又可以用兩個反旋圓極化分量或兩個正交線極化分量之間的引數作定量的描述。因此，在這些引數之間存在著確定的轉換關係

(3)

(4)

對比均勻無耗傳輸線問題，若ρ表示電壓駐波比、懪表示電壓反射係數、懪 表示歸一化輸入阻抗，則 (3)、(4)兩式恰是傳輸線的基本關係式。於是，圓圖可用作分析和計算傳輸線的各種圖解工具。特別是各種阻抗圓圖如史密斯圓圖、卡特圓圖等，也可以應用於電磁波極化引數的分析和計算，並相應地改稱為極化圓圖。

此外，根據軸比ρ、極化方向角ψ和極化比|懪|、線極化分量相位差（δH-δV）之間的關係式，還可以建立單位球表面各點與各種橢圓極化狀態之間的一一對應關係。這種標有極化狀態的單位球稱為龐加萊球，極化圓圖實質上就是這個球面上各種極化引數的等值線在赤道平面上的投影。

極化的利用

發射和接收電磁波的天線都具有確定的極化性質，可根據其用作發射天線時在最強輻射方向上的電磁波極化而命名。例如，水平或垂直極化天線幅射水平或垂直極化波；右旋或左旋（橢）圓極化天線輻射右旋或左旋（橢）圓極化波。通常為了在收發天線之間實現最大的功率傳輸，應採用極化性質相同的發射天線和接收天線，這種配置條件稱為極化匹配。有時為了避免對某種極化波的感應，採用極化性質與之正交的天線，如垂直極化天線與水平極化波正交；右旋圓極化天線與左旋圓極化波正交。這種配置條件稱為極化隔離。

兩種互相正交的極化波之間所存在的潛在的隔離性質，可應用於各種雙極化體制。例如，用單個具有雙極化功能的天線實現雙通道傳輸或收發雙工；用兩個分立的正交極化的天線實現極化分集接收或體視觀測（如立體電影）等。

此外，在遙感、雷達目標識別等資訊檢測系統中，散射波的極化性質還能提供幅度、相位資訊之外的附加資訊。