電磁波極化與天線接收效率之間的關(guān)系

電磁波極化與天線接收效率之間的極化關(guān)系。根據(jù)查詢相關(guān)資料信息，接收與發(fā)射天線之間的極化關(guān)系，會(huì)直接影響接收訊號(hào)的品質(zhì)，無(wú)線麥克風(fēng)接收機(jī)天線若固定為垂直極化，當(dāng)電磁波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，會(huì)降低接收效率，而當(dāng)二者的極化方向正交時(shí)，天線則幾乎接收不到電磁信號(hào)。

天線是如何輻射出各種極化波的？

天線極化是描述天線輻射電磁波矢量空間指向的參數(shù)。由于電場(chǎng)與磁場(chǎng)有恒定的關(guān)系，故一般都以電場(chǎng)矢量的空間指向作為天線輻射電磁波的極化方向。

天線輻射出的是電磁波，電磁波在空間傳播是有不同的極化方式的，通常的極化方式有線極化，圓極化和橢圓極化。線極化可看做是電磁場(chǎng)矢量在一條直線上來(lái)回振動(dòng)向前傳播，圓極化或橢圓極化可看做是電磁場(chǎng)矢量繞著傳播方向沿圓形或橢圓形路徑轉(zhuǎn)動(dòng)向前傳播。實(shí)際中絕對(duì)的圓極化電磁波幾乎沒(méi)有，通常將軸比小于3的電磁波視為圓極化。所謂極化天線，就是要使天線輻射出的電磁場(chǎng)滿足一定的極化特性。

電磁波極化的介紹

電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度的取向和幅值隨時(shí)間而變化的性質(zhì)，在光學(xué)中稱(chēng)為偏振。如果這種變化具有確定的規(guī)律，就稱(chēng)電磁波為極化電磁波（簡(jiǎn)稱(chēng)極化波）。如果極化電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度始終在垂直于傳播方向的（橫）平面內(nèi)取向，其電場(chǎng)矢量的端點(diǎn)沿一閉合軌跡移動(dòng)，則這一極化電磁波稱(chēng)為平面極化波。電場(chǎng)的矢端軌跡稱(chēng)為極化曲線，并按極化曲線的形狀對(duì)極化波命名。
極化的類(lèi)型
對(duì)于單一頻率的平面極化波，極化曲線是一橢圓（稱(chēng)極化橢圓），故稱(chēng)橢圓極化波。順傳播方向看去，若電場(chǎng)矢量的旋向?yàn)轫槙r(shí)針，符合右螺旋法則，稱(chēng)右旋極化波；若旋向?yàn)槟鏁r(shí)針，符合左螺旋法則，稱(chēng)左旋極化波。按極化橢圓的幾何參數(shù)（見(jiàn)圖）,可直觀地對(duì)橢圓極化波作定量描述,即軸比 ρ(長(zhǎng)軸與短軸之比，
(4)
對(duì)比均勻無(wú)耗傳輸線問(wèn)題,若ρ表示電壓駐波比、Γ 表示電壓反射系數(shù)、Z表示歸一化輸入阻抗，則 (3)、(4)兩式恰是傳輸線的基本關(guān)系式。于是,圓圖可用作分析和計(jì)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(yīng)用于電磁波極化參數(shù)的分析和計(jì)算，并相應(yīng)地改稱(chēng)為極化圓圖。
此外,根據(jù)軸比ρ、極化方向角ψ和極化比|Z|、線極化分量相位差（δH-δV）之間的關(guān)系式，還可以建立單位球表面各點(diǎn)與各種橢圓極化狀態(tài)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種標(biāo)有極化狀態(tài)的單位球稱(chēng)為龐加萊球，極化圓圖實(shí)質(zhì)上就是這個(gè)球面上各種極化參數(shù)的等值線在赤道平面上的投影。
極化的利用
發(fā)射和接收電磁波的天線都具有確定的極化性質(zhì)，可根據(jù)其用作發(fā)射天線時(shí)在最強(qiáng)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輻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(fā)天線之間實(shí)現(xiàn)最大的功率傳輸，應(yīng)采用極化性質(zhì)相同的發(fā)射天線和接收天線，這種配置條件稱(chēng)為極化匹配。有時(shí)為了避免對(duì)某種極化波的感應(yīng)，采用極化性質(zhì)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(chēng)為極化隔離。
此外,在遙感、雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別等信息檢測(cè)系統(tǒng)中,散射波的極化性質(zhì)還能提供幅度、相位信息之外的附加信息。極化
在電動(dòng)力學(xué)中，極化（或偏振）是波（如光和其他電磁輻射）的一個(gè)重要特性。與縱波如常見(jiàn)的聲波不同，電磁波是三維的橫波，正是由于其矢量特性，從而產(chǎn)生出極化這一現(xiàn)象。

天線是什么原理呢

天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無(wú)界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。在無(wú)線電設(shè)備中用來(lái)發(fā)射或接收電磁波的部件。無(wú)線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來(lái)傳遞信息的，都依靠天線來(lái)進(jìn)行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號(hào)的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。這就是天線的互易定理。

當(dāng)導(dǎo)體上通以高頻電流時(shí)，在其周?chē)臻g會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng) 與磁場(chǎng)。按電磁場(chǎng)在空間的分布特性，可分為近區(qū)，中間區(qū)， 遠(yuǎn)區(qū)。設(shè)R為空間一點(diǎn)距導(dǎo)體的距離，在時(shí)的區(qū)域稱(chēng)近區(qū)，在該區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)與導(dǎo)體中電流,電壓有緊密的聯(lián)系。在的區(qū)域稱(chēng)為遠(yuǎn)區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)電磁場(chǎng)能離開(kāi)導(dǎo)體向空間傳播，它的變化相對(duì)于導(dǎo)體上的電流電壓就要滯后一段時(shí)間，此時(shí)傳播出去的電磁波已不與導(dǎo)線上的電流、電壓有直接的聯(lián)系了，這區(qū)域的電磁場(chǎng)稱(chēng)為輻射場(chǎng)。

必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L 遠(yuǎn)小于波長(zhǎng) λ 時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L 增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。

發(fā)射天線正是利用輻射場(chǎng)的這種性質(zhì)，使傳送的信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射天線后能夠充分地向空間輻射。如何使導(dǎo)體成為一個(gè)有效輻射體導(dǎo)系統(tǒng)呢？這里我們先分析一下傳輸線上的情況，在平行雙線的傳輸線上為了使只有能量的傳輸而沒(méi)有輻射，必須保證兩線結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)電流大小和方向相反，且兩線間的距離《π。要使電磁場(chǎng)能有效地輻射出去，就必須破壞傳輸線的這種對(duì)稱(chēng)性，如采用把二導(dǎo)體成一定的角度分開(kāi)，或是將其中一邊去掉等方法，都能使導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)性破壞而產(chǎn)生輻射。

如圖TX，圖中將開(kāi)路傳輸或距離終端π/4處的導(dǎo)體成直狀分開(kāi)，此時(shí)終端導(dǎo)體上的電流已不是反相而是同相了，從而使該段導(dǎo)體在空間點(diǎn)的輻射場(chǎng)同相迭加，構(gòu)成一個(gè)有效的輻射系統(tǒng)。這就是最簡(jiǎn)單，最基本的單元天線，稱(chēng)為半波對(duì)稱(chēng)振子天線，其特性阻抗為75Ω。電磁波從發(fā)射天線輻射出來(lái)以后，向四面?zhèn)鞑コ鋈ィ綦姶挪▊鞑サ姆较蛏戏乓粚?duì)稱(chēng)振子，則在電磁波的作用下，天線振子上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如此時(shí)天線與接收設(shè)備相連，則在接收設(shè)備輸入端就會(huì)產(chǎn)生高頻電流。這樣天線就起著接收作用并將電磁波轉(zhuǎn)化為高頻電流，也就是說(shuō)此時(shí)天線起著接收天線的作用，接收效果的好壞除了電波的強(qiáng)弱外還取決于天線的方向性和半邊對(duì)稱(chēng)振子與接收設(shè)備的匹配

天線方向特性）（專(zhuān)業(yè)的進(jìn)）

1、阻抗特性

天線應(yīng)能將高頻電流能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰?，這首先要求天線是一個(gè)良好的“電磁開(kāi)放系統(tǒng)”，其次要求天線與發(fā)射機(jī)（源）匹配或與接收機(jī)（負(fù)載）匹配。

2、方向特性

天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于所需的方向上，或?qū)λ璺较虻膩?lái)波有最大的接收。

3、極化特性

天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波。

4、帶寬特性

天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。

擴(kuò)展資料：

天線方向原理：

天線是這樣一個(gè)部件：將電路中的高頻振蕩電流或饋線上的導(dǎo)行波有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N極化的空間電磁波，并保證電磁波按所需的方向傳播（發(fā)射狀態(tài)），或?qū)?lái)自空間特定方向的某種極化的電磁波有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐分懈哳l振蕩電波或饋線上的導(dǎo)行波（接收狀態(tài)）。

各種無(wú)線電設(shè)備對(duì)天線方向性的要求是千差萬(wàn)別的，例如精密測(cè)量雷達(dá)要求天線輻射的電磁波集中在極小的空間立體角內(nèi)，稱(chēng)為“針狀波束”；通信基站和電視發(fā)射臺(tái)則要求電磁波在水平面內(nèi)方向均勻輻射，即具有“全向性”，通常用方向圖和一些有關(guān)參數(shù)來(lái)描述不同的方向性。

參考資料來(lái)源：百度百科-天線方向性