
【电】 plane of polarization
【化】 polarization
【医】 polarization; polarize
flat; plane; surface
【医】 flat; plane; planum
在电磁学领域,极化平面(Polarization Plane)指由电磁波传播方向与电场矢量振动方向共同确定的二维空间平面。该概念最早由英国物理学家约翰·亨利·坡印亭在1884年提出的坡印亭矢量理论中系统描述,现已成为天线工程和微波技术的基础参数。
根据国际电信联盟ITU-R SM.328规范文件,极化平面的精确定义为:在横电磁波传播过程中,电场矢量E与波矢量k所构成的平面。该平面与磁场矢量H垂直,两者遵循右手螺旋定则($mathbf{E} times mathbf{H} = mathbf{k}/|mathbf{k}|$)。
在工程实践中,极化平面的具体表现形式可分为三类:
现代卫星通信系统通过控制极化平面角度实现双极化复用技术,可将频谱效率提升100%(《微波工程》David M. Pozar,第4版)。中国空间技术研究院的实测数据显示,极化平面偏差超过5°时,交叉极化隔离度将下降10dB以上。
极化平面是描述电磁波极化特性的重要概念,具体解释如下:
极化平面指由电场矢量与电磁波传播方向共同构成的平面。它是分析电磁波极化状态(如线极化、圆极化、椭圆极化)的基础。
线极化时的表现
圆/椭圆极化时的动态变化
数学描述
根据电场分量表达式:
$$
mathbf{E} = mathbf{E}_x + mathbf{E}_y
$$
极化平面由两个正交电场分量$mathbf{E}_x$和$mathbf{E}_y$的空间矢量决定,其方程可表示为:
$$
frac{Ex}{E{x0}} + frac{Ey}{E{y0}} - 2frac{E_x Ey}{E{x0} E_{y0}} cosdelta = sindelta
$$
其中$delta$为相位差。
极化平面特性直接影响天线设计、信号抗干扰能力及多径反射控制,例如卫星通信中通过调整极化平面匹配减少信号损耗。
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