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1、极化测量极化极化 测量测量椭圆极化椭圆极化 波的合成波的合成 与其参数与其参数 椭圆极化椭圆极化 天线参数天线参数 的测量的测量图解法测图解法测 量技术量技术复极化比复极化比 的测量的测量椭圆极化椭圆极化 天线增益天线增益 的测量的测量极化传输极化传输 损失的确损失的确 定定测量误差测量误差极化极化和场的振幅、相位一样也是表征电磁场基本特征基本特征的物理量。在电磁波的传 播过程中，无论场的振幅、相位或极化都可以包含有信息量，因而可以用来传 递信息。圆极化的利用圆极化的利用雷达利用圆极化天线来实现反云层、雨雪的干扰，气象雷达利用雨、雹等 的散射极化响应不同来识别目标性质； 飞行体上常用圆极化天线
2、来提高通讯的可靠性，在剧烈摆动或滚动的飞行 器上装置圆极化天线，可以在任何状态下都能收到信息；双方为圆极化，或 一方为圆极化 在卫星通讯中，为了增加分配的无线电领带中信道的数目，对邻近通道， 使用高纯度的正交线极化天线来达到极化鉴别，缩短所需的频率间隔；极化 隔离频率复用 在电视广播中采用圆极化天线，可望克服重影； 在天文、航天通信及遥感遥测设备中采用圆极化天线，除可减小信号漏失 外，还可能消除由电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变影响。极化天线的极化特性就成了某些天线设计和检验的一个重要方面。掌握极化的 基本理论和测量天线极化特性的方法是从事天线工作必备的知识和技能。 线极化、圆极化、椭圆极化
3、，前两种为后一种的特殊形式。 椭圆极化波可以分解为两个同频线极化波，可以分解为两个同频反旋向的 圆极化波；反之，也可以合成椭圆极化波。线极化波椭圆极化波圆极化波极化测量主要是椭圆极化波各参数的测量椭圆极化波的合成与其参数两个线极化波合成椭圆极化波两个线极化波合成椭圆极化波)sin(1kztEEx)sin(2kztEEyz=0的平面tEExsin1 )sin(2tEEy)sincoscos(sin2ttEEy1sinEEtx2121sin1cos EEttx2 2 22212 12 sincos2EEEEEEEEyyxx122yyxxcEEbEaE22 22 2122 1sin1sincos2s
4、in1EcEEbEa椭圆极化波的合成与其参数2 2 22212 12 sincos2EEEEEEEEyyxx一般化椭圆方程1.Ex与与Ey同相或反相同相或反相），3，2，1 ，( nn022 22212 12 EEEEEEEEyyxx0221 EEEEyxxymEE 12EEm直线方程结论：当两个线极化波同相或反相时，其合成波是一个线极化波E1=0，m=+1E1=E2，=，m=-1椭圆极化波的合成与其参数2.Ex与与Ey相位差相位差90221n12 122 12 EEEEyx2 2 22212 12 sincos2EEEEEEEEyyxx椭圆方程212EE 3.Ex与与Ey相位差相位差90，且
5、，且E1=E22 122EEEyx圆方程E1=E2椭圆极化天线的主要参量椭圆极化天线的主要参量天线的极化特性，目前大多数都采用轴比AR、倾角 和旋向三个参数来评定，因此测量天线极化参数的任务 就是用直接或间接的方法来确定这三个参数 由于天线辐射场是有方向性的，因此其极化特性也具 有方向性，r=r(,),=(,) 多数情况下，天线极化参数的测量主要是针对天线特 定方向(,)来进行，比如天线主波束最大辐射方向，或 主波束半功率点方向等等，但有时也希望了解一定立体 角范围内的天线极化特性，即极化方向图。极化图函数sincos)(yxEEtEtEExsin1)sin(2tEEy)sin(sinsinc
6、os)(21tEtEtE)sin()(tEtE2 22 212)sinsin()cossincos(EEEEcossincossinsin2121 EEEtg2sincos2cos)(21 2122 22 12 22 12EEEEEEE)sin(t展开整理平方项展开，并利用倍角公式E与的关系即为极化图倾角倾角椭圆极化波的倾角是指极化椭圆的长 轴OA与x坐标轴之间的夹角夹角sincosyxx cossinyxysincosyxxEEEcossinyxyEEE2 2 22212 12 sincos2EEEEEEEEyyxx1sinsin sincos2sinsincossin2sin sincos
7、2cos2sin2sinsincos sincos2sinsinsin22 122 212 22222 12 2122 222 122 212 222 EEEEEEEEEEEEEEEEyyxx椭圆极化波的极化椭圆之 长轴和短轴分别与新坐标 系xy重合，此项为零0sin2sin sincos2cos2 sin2sin22 22 2122 2 EEEE2 22 121cos22EEEEtg2 22 1211cos2 21 EEEEtg轴比轴比椭圆极化波的轴比是指极化椭圆的长轴与短轴之长轴与短轴之 比比。用AR表示。OBOAAR 1sinsin sincos2sin sincossincos sin
8、cos2sinsinsin22 122 2122 22222 122 2122 22 2 EEEEEEEEEEyx22 22 1222 22122 1222 22122 1 sin)sincos2sincos()coscos2sinsin(EEEEEEEEEEEEyx 标准的椭圆方程22 22122 122 22122 1 coscos2sinsinsincos2sincosEEEEEEEEAR旋向说明以圆极化波为例以圆极化波为例221n21EE tEExsin1)sin(2tEEyn为偶数情况为偶数情况.25, 2tEExsin1tEEycos1n为奇数情况为奇数情况.27, 23tEExs
9、in1tEEycos1旋向说明右手螺旋顺时针右旋右旋反之则左旋反之则左旋椭圆极化波的电场矢量E的旋转方向称为旋向，可以顺时针方向旋转，也可以反时针方向旋转两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波椭圆极化波可以看成是两个旋向相反的 圆极化波合成的结果两反旋向圆 极化波两圆极化波 的振幅相等两圆极化波 振幅不等其中之一个 的振幅为零两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波两圆极化波的振幅相等当两圆极化波的振幅相等时，合成 波就是线极化波取向由两圆极化波 之间的相位关系确定两圆极化波的场强矢量E在y方向同相，因此，合成波是垂直极化。两个反旋向圆极化波合
10、成椭圆极化波两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波当两圆极化波振幅不等时，合成波就是椭圆极化波右旋圆极化波的振幅是左旋圆极化波振幅的两倍。由于这两个反旋向圆 极化波的电场矢量在y方向时同相，故极化椭圆的长轴在垂直方向，而短 轴则在水平方向。合成椭圆极化波的旋向与振幅较大的圆极化波相同， 在此实例中就是右旋椭圆极化波两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波两个反旋向圆极化波合成椭圆极化波两圆极化波中之一个的振幅为零时，合成波就是与另一个圆 极化波一样的圆极化波说明令右旋圆极化波电场矢量tj RReEE左旋圆极化波电场矢量)(tj LLeEE两反旋向圆极化波之间的相位差则合成波之瞬时x分量和y分量将分别是矢量和
11、的实部和虚部)Re(LRxEEE)Im(LRyEEE)cos(costEtEELRx )sin(sintEtEELRy122yyxxmEEqEpE椭圆方程极化与E1，E2及之间的关系前面的分析已经看到合成波的极化特性取决于两正交线极化分量的振幅 E1，E2及及它们之间的相位差E1E2E1是Ex的幅度 E2是Ey的幅度椭圆极化天线参数的测量椭圆极化天线参数的测量要满足天线测量的一些共同要求外，还要注意以下事项 (1) 极化参数都是在一定坐标系中定义的，因此进行极化测量必须准 确标定坐标系统。坐标选择要符合定义，并和计算公式相一致，待测天 线和辅助天线间必须选用统一的坐标系。 (2) 要求在无反射
12、条件下进行测量。多路径效应虽然在天线的其它测 量中也是有害的，但对极化测量的精度影响最大，这是因为物体对电波 反射的大小和相位，跟极化状态有密切关系。 (3) 除三天线绝对法外，所有极化测量方法都要求事先提供一副或多 副已知极化参数的辅助天线来作基准，因此选择基准天线及对基准天线 的极化参数进行校准是极化测量的必备条件之一。 此外在测试设备方面要求转台要有三个自由度，即除方位、俯仰可以 自由旋转且附有精确刻度外，还要求天线能绕本身的机械轴旋转，且附 有精确刻度。极化图法极化图法这是一种最简便、直接而常用的方法，该法通常用线极化辅助天线测出轴比AR 和倾角，用两副反旋圆极化天线(比如螺旋天线)来
13、确定旋向。椭圆极化线极化圆极化线分量法线分量法1E2EtEExsin1 )sin(2tEEy相位差，它可以用测量 线法或电桥法来测取18001800右旋圆极化左旋圆极化2 22 1211cos2 21 EEEEtg22 22122 122 22122 1 coscos2sinsinsincos2sincosEEEEEEEEAR极化椭圆的倾角轴比线分量法线分量法一一线分量法线分量法线分量法线分量法二二另一方法是测取多个线分量的场强响应，而不需进行相位的测量， 就能得到待测椭圆极化天线各参量。0水平位置90垂直位置1E2E45135对角线对角线2sincos2cos)(21 2122 22 12
14、22 12EEEEEEE波的极化图)cos2(21)45(212 22 12EEEEE)cos2(21)135(212 22 12EEEEE2 32)45(EE 2 42)135(EE cos2212 42 3EEEE212 42 31 2cosEEEE2 22 12 42 31 21 EEEEtg2 22 1211cos2 21 EEEEtg 22 22 42 322 122 22 42 322 1cos2sin)(21sinsin2sin)(21cosEEEEEEEE AR 圆分量法圆分量法LE RE轴比LRLR EEEEARAR0，待测天线为右旋向AR0，待测天线为左旋向待测天线极化椭圆的倾角可以仿照极化 图法，用一个可旋的线极化天线寻找最 大场强响应方向来确定。综合法综合法综合法则只需一副可旋线极化天线就可以测得轴比、倾角、旋向 等全部圆极化参数。用极化图法测取待测椭圆极化天线的极化图得到 =0和=90位置时的相对场强响应E1和E2 最大场强响应时，线极化天线相对于水平方向的夹角1 最大场强响应和最小场强响应值Emax和Eminminmax EEAR 1轴比倾角 212 22 11
