实验2 电磁波极化在MATLAB中实现一三象限和二四象限的线极化波.docx

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1、一、实验目的：1. 为了在MATLAB中实现一三象限和二四象限的线极化波，更加直观理解线极 化。2. 为了在MATLAB实现左旋和右旋圆极化波，便于更加直观理解圆极化。二、实验原理：（一）极化：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。（二）极化分类1、线极化：电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。有时以

2、地面 为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极化。2、圆极化：当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0360。周期的 变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传 播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。3、椭圆极化：若无线电波极化面与大地法线面之间的夹角从02兀周期地改 变，且电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个椭圆时， 称为椭圆极化。当电场垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值时（两 分量相等时例外），均可得到椭圆极化。二、实验内容(一)线极化程序代码为: Exm = 3; Eym = 3; w = 10; z0 = 0

3、;x = 0:0. 01:3; mO = zeros (size (x);Qx = 0; Qy 二 pi; figure for t=0:500%x分量幅值 y分量幅值 角频率 起始位置% x轴坐标取样%与X取样序列规模相同的0序列 %x分量初相角%y分量初相角Qy 一 Qx=0, pi时Ex = Exm*cos (w*x+w*t*le-2+Qx) ; %计算x方向幅值瞬时序列 Ey二Eym*cos (w*x+w*t*le-2+Qy) ; %计算y方向幅值瞬时序列 plot3 (x, m0, m0, black, LineWidth , 3) ; %画参考轴线 hold onplot3 (x,

4、 mO, Ex,mLineWidth, 1. 5) ; % 画 x 轴方向分量 hold onplot3 (x, Ey, mO, b, LineWidth，, 1. 1) ;% 画 y 轴方向分量 hold on%和向量y坐标为Y分量幅值，z坐标为X分量幅值 plot3 (x, Ey, Ex, g， LineWidth , 1. 2);hold off%轴的设置xlabel C传播方向)；ylabel (电场 Ey);zlabel (电场 Ex);titled平面电磁波传播示意图,fontsize, 14) set (gca, fontsize , 12)drawnowend 其程序运行结果仿

5、真图如下:4 Figure 1文件(E)缉辑(E)查看(V)插入(1)工具 桌面(D)窗口(W)帮助(H)己I盘包尖心， 口匡1 回平面电磁波传播示意图平面电磁波传播示意图_|_虹/| h/m /#c 内 izx ru(二)实现1、右旋程序为:Em 二 0. 1*99 + 5; % Em = 14. 599 是个随便选的数Exm = 10; % x分量幅值Eym = (Em 2-Exm 2) 0. 5; % y 分量幅值w = 10; %角频率zO = 0; %起始位置x=0:0. 01:3; % x轴坐标取样m0 = zeros (size (x) : %与x取样序列规模相同的。序列Qx=0

6、; %x分量初相角Qy二pi/4; %y分量初相角 方便起见0:线极化pi/2：圆计划 其它：椭圆极 化figurefor t二0:500Ex二Exm*cos (w*x+w*t*le-2+Qx) ; %计算x方向幅值瞬时序列 Ey 二 Eyin*cos (w*x+w*t*le-2+Qy) ; % 计算 y 方向幅值瞬时序列 plot3 (x, mO, m0, blackLineWidth, 3) ; %画 参考轴线 hold onplot3 (x, mO, Ex,mLineWidth, 1. 5) ; % 画 x 轴方向分量 hold onplot3 (x, Ey, mO, bLineWidt

7、h, 1. 1) ;% 画 y 轴方向分量 hold on%和向量y坐标为Y分量幅值，z坐标为X分量幅值 plot3 (x, Ey, Ex, gLineWidth, 1. 2) ; hold off xlabel (传播方向)； ylabel (J 电场 Ey，);zlabel (电场 Ex); titled平面电磁波传播示意图,fontsize, 14) set (gca, fontsize, 12)drawnowend 仿真图如下所示:6 Figure 1文件(E)编辑(E)查看(Y)插入(D 工具 桌面(D)窗口坚)帮助(H) a虹气贮S)矣房-也匡I 口!平面电磁波传播示意图打开文件图

8、2右旋圆极化波图2、左旋程序为:Exm = 4;Eym = 4; w = 10;z0 = 0;x = 0:0. 01:3;% x分量幅值% y分量幅值%角频率%起始位置% X轴坐标取样m0 = zeros(size(x);Qx = 0;Qy 二-pi/2;计划其它：椭圆极化%与X取样序列规模相同的0序列%x分量初相角%y分量初相角方便起见0：线极化pi/2：圆figurefor t=0:500Ex二Exm*cos (w*x+w*t*le-2+Qx) ; %计算x方向幅值瞬时序列 Ey 二 Eyin*cos (w*x+w*t*le-2+Qy) ; % 计算 y 方向幅值瞬时序列 plot3 (x

9、, m0, m0, blackLineWidth, 3) ; %画 参考轴线 hold on plot3 (x, mO, Ex,mLineWidth, 1. 5) ; % 画 x 轴方向分量 hold onplot3 (x, Ey, mO, bLineWidth, 1. 1) ;% 画 y 轴方向分量hold on%和向量y坐标为Y分量幅值，z坐标为X分量幅值 plot3 (x, Ey, Ex, gLineWidth, 1. 2) ; hold off xlabel (传播方向)； ylabel (电场 Ey);zlabel C 电场 Ex，);titled平面电磁波传播示意图fontsize ,14) set (gca, fontsize, 12)drawnowend其仿真结果图如下：公 Figure 1文件(E)编辑任)查看凹 插入(1)工具 桌面(D)窗口(W)帮助(H) ad二气5足以-盘 E 回平面电磁波传播示意图33电场Ey-50传播方向图3左旋圆极化波图四、实验总结我们使用Mat lab实现了电磁波极化特性的动态可视化 仿真，在教学中, 只需要运行程序，从界面中输入电磁波的振幅和相位参数，我们能明白其中 的关系。更加明了图像与数据， 加强我们的实力与动手能力。