圆极化波及其MATLAB仿真-西电讲课稿.doc

圆极化波及其MATLAB仿真-西电

精品文档
电磁场与电磁波大作业
圆极化波及其MATLAB仿真

专 业： 信息对抗技术
班 级： 021231
学生姓名：
指导教师： 黄丘林

一、引言
电磁波电场强度的取向和幅值随时间而变化的性质，在光学中称为偏振。如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名，其主要分类有线极化波，圆极化波和椭圆极化波。
二、原理详解
下面我们详细分析圆极化波的产生条件。
假设均匀平面电磁波沿+Z方向传播，电场强度矢量E频率和传播方向均相同的两个分量 和，电场强度矢量的表达式为

电场强度矢量的两个分量的瞬时值为

设 那么式（2）式（3）变为

消去t得

此方程就是圆方程。电磁波的两正交电场强度分量的合成电场强度矢量E的模和幅角分别依次为

由式（4）和式（5）可见，电磁波的合成电场强度矢量的大小不随时间变化，而其余x轴正向夹角α将随时间变化。因此合成的电场强度矢量的矢端轨迹为圆，故称为圆极化。
三、仿真分析
下面我们用MATLAB进行仿真分析。
假设电磁波为圆极化波，且沿+z方向传播，则其电场强度矢量轨迹如下图一所示：

图一

而当固定位置观察圆极化波的矢端轨迹，其结果如下图二：

图二
固定时刻观察圆极化矢端轨迹如下图三：

图三
其中当固定时刻的电场矢量的x和y 分量如下图四：

图四
四、仿真代码
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%电磁场与电磁波大作业 %%%%
%%%%圆极化波及其MATLAB仿真 %%%%
%%%%作者：柯炜鑫 %%%%
%%%%学号：02123049 %%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
圆极化波及其MATLAB仿真
图一代码：
w=1.5*pi*(10e+8);
z=0:0.05:20;
k=120*pi;
for t=linspace(0,1*pi*10e-8,200)
e1=sqrt(2)*cos(w*t-pi/2*z);
e2=sqrt(2)*sin(w*t-pi/2*z);
h1=sqrt(2)/k*cos(w*t-pi/2*z);
h2=-sqrt(2)/k*sin(w*t-pi/2*z);
plot3(e1,e2,z);
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');
title('电场强度矢量');
grid on
end
图二代码：
clc;clear;
exm=1;
eym=1;
faix=0;
faiy=pi/2;
wt=0:.001:10;
kz=0;
plot(exm*cos(wt-kz+faix),eym*cos(wt-kz+faiy));
axis([-1.1 1.1 -1.1 1.1]);
xlabel('Ex');
ylabel('Ey');
axis equal;
grid on;
title('固定位置圆极化波矢端轨迹')
图三代码：
clc;clear;
exm=1;
eym=1;
faix=0;
faiy=pi/2;
wt=0;
kz=0:.001:10;
plot(exm*cos(wt-kz+faix),eym*cos(wt-kz+faiy));
axis([-1.1 1.1 -1.1 1.1]);
xlabel('Ex');
ylabel('Ey');
axis equal;
grid on;
title('固定时刻圆极化波矢端轨迹');

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