圆极化波及其MATLAB仿真-西电

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1一、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xE和yE，电场强度矢量的表达式为-00()(1)()yxxXyyjkzxxyyjjjkzxxmyymEEEEeEeEeeEaaaaaa电场强度矢量的两个分量的瞬时值为cos()(2)cos()(3)xxmxyymyEEtkzEEtkz设,,0,2xmymmxyEEEz那么式（2）式（3）变为cos()cos()2xmxyyyEEtEEt消去t得22()()1yxmmEEEE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E2的模和幅角分别依次为22(4)sin(t)arctan[](t)(5)cos(t)xymxxxEEEE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：-2-1012-2-101205101520x电场强度矢量yz图一而当固定位置观察圆极化波的矢端轨迹，其结果如下图二：3-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81ExEy固定位置圆极化波矢端轨迹图二固定时刻观察圆极化矢端轨迹如下图三：-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81ExEy固定时刻圆极化波矢端轨迹图三4其中当固定时刻的电场矢量的x和y分量如下图四：-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810510Exz固定时刻电场强度矢量分量Ex-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810510Eyz固定时刻电场强度矢量分量Ey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;fort=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);5xlabel('x');ylabel('y');zlabel('z');title('电场强度矢量');gridonend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([-1.11.1-1.11.1]);xlabel('Ex');ylabel('Ey');axisequal;gridon;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([-1.11.1-1.11.1]);xlabel('Ex');ylabel('Ey');axisequal;gridon;title('固定时刻圆极化波矢端轨迹');