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为什么要分水平极化和垂直极化呢?

(1)水平极化和垂直极化的概念用在哪?

实际使用的天线,大多数情况下,都离不开天线罩。分析天线罩的性能时,就需要用到以下的水平极化和垂直极化的概念。
 
记得当时做的本科毕设,就是在实验室师姐的指导下,用物理光学法仿真一个雷达天线罩的性能。中间重要的一步,就是把辐射到雷达罩内表面的场分解成水平极化和垂直极化,然后各自计算,最后再给线性叠加。
 
当然,现在电磁仿真软件这么发达,对于操作层面的研发人员来说,不知道这些关系也不大。但是,如果能了解一下这些底层的知识,更有助于我们了解事物的本质。
 
那为什么要分水平极化和垂直极化呢?
 
(2)水平极化和垂直极化的定义

当考虑平面波从一种介质斜入射到另一种介质时,会按照如下对水平极化和垂直极化进行定义。即:当电场方向在xz平面上时,为水平极化;当电场方向垂直与xz平面上时,为垂直极化。
 
两种介质,以z轴的正负半轴为区分,在y轴上是扩展的,因此xy面为介质交界面。z轴和入射波的电场方向构成的平面为入射面。当电场方向平行与入射面时,称之为水平极化;当电场方向垂直与入射面时,称之为垂直极化。

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以上是考虑电磁波在不同介质之间传播时的定义。
 
但是在电波传播领域(比如通信中),定义方式会有所不同。电场方向平行与大地时的线极化波,称之为水平极化;电场方向垂直与大地时的线极化波,称之为垂直极化。
 
有时候,线极化波既不是水平极化,也不是垂直极化;但是可以分解为水平极化和垂直极化的线性叠加。
 
(3)水平极化时的传输系数和反射系数

由文献2可知,在水平极化时,其反射系数和传输系数如下图所示:
 
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当θi = 0,即入射波垂直介质面入射时,θr = θt = 0 。此时,
 
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这时,存在一个特殊的入射角,称为布儒斯特角(Brewster angle),使得Γ= 0。
 
(4)垂直极化时的传输系数和反射系数

由文献2可知,在垂直极化时,其反射系数和传输系数如下图所示:
 
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当θi = 0,即入射波垂直介质面入射时,θr = θt = 0 。此时,

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当垂直极化波在介质面进行传输时,没有布儒斯特角(Brewster angle)(使得Γ= 0)的存在。
 
从上面的公式,可以了解到,在分析电磁波在不同介质面传播时,之所以要区分水平极化和垂直极化,是因为水平极化和垂直极化时,波的传输系数和反射系数是不同的。

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