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《天线极化的庞加莱球面表示法及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、刘岳峰国家广电总局无线局维护处【,电磁波经过瑞利信,摘要】在移动广播与通信领域因此椭圆极化存在三个自由度无法像线极化和圆,道传播到达接收地点多径传播的合成与光的偏振现象具,以投影的大小来表示接收功率的强度。极化波一样,,有相似的特性在光学理论中庞加莱球面主要用来分析,解决这一问题的途径是引入庞加莱球面将三。光的偏振现象本文深入分析了波段电磁波多径传播的,个自由度分离开来其中的两个用来表示二维空间极化特性,介绍了电波与天线的极化参数在庞加莱球面的,另一个表现为一个比例系数,即极化的投影关系表达方法,对极化,匹配效率的计算
2、问题进行了论证以期。,。匹配因子或称为极化匹配效率在庞加莱球面上为移动终端天线设计提供一种完备的理论工具,、【关键词】天线极化光的偏振庞加莱球面!电磁波的极化态包括线极化圆极化和最具有一,。电波传播般性意义的椭圆极化都退化为一个点极化匹配。效率的计算可简化为计算球面上两个点的大圆弧度,。%以#∃砂表示极化匹配因子&甲将凤谊#∃代∀导引,∗入可以得到比较完整的∋())&公式表达式,,,,+,−(.%,#。#∃电波在自由空间传播,,无线+,/一军一舟到达接收地点’‘、”砰01(.&∗接收功率的最大值由∋()公式表示为4∗2
3、·3%+(−(.只‘‘二4瑞利信道空间反射波的极化态−5内,。以瓦表示玻印庭矢量的单位矢量盛表示天,。,在波段密集人居环境接收地点的电波是线有效孔径的单位矢量对于斜投射电波接收、、、,由不同方向通过反射绕射散射透射等不同传功率为玻印庭矢量与天线有效面积的点积此时,∗播机制所获得的多径合成波其中反射传播机制起∋())&公式表示如下。∗,%6·。·着主要作用这是因为其一密集人居环境中建只−(.3−瓦78.,2‘筑物的反射面众多接收反射波的机率最大其∗6二只/其中’,、、,5介尸二与绕射散射透射电波相比反射波的损耗9,。。3
4、最小到达接收终端的场强最大,%卜改(501—下面以地面反射模型为例来说明电波反射以后∗,公式的物理意义是天线接收到的电波功率。&%&(一。极化态的变化图∀中介电常数∃&:司。自是平面波或球面波在接收天线有效孔径上的投影。&,&(由空间相对介电常数(%∀地面相对介电常数二,当电波为线极化或圆极化时在不考虑圆极化波的,、、5其他的建筑物反射面如玻璃砖瓦大理石等2旋向是否反向的情况下是如此但当电波为椭圆极。的相对介电常数也与地面接近,,化时由于椭圆极化波中两个正交分量存在相位差,在分析地面反射波时一般将电场矢量分解为55−7.
5、电场分量平行于人射平面−;.电场分量垂直￡于入射平面图4线极化波在复反射面的反射波为椭圆极化波图∀电波反射后极化态的变化“‘’与入射平面垂直的1<波−以上符号表示.和“”与入射平面平行的1波−以刀符号表示.两?椭圆极化态的特征参妞,∗、、个正交分量两种情形的反射系数−(刃.透=>、,∗射系数−1兀.由菲涅耳公式给出分别为?、圆线极化极化和椭圆极化(一迢立一≅‘ΑΒΑ,一≅‘∃&岛ΧΧ&)≅,一,−ΑΑΦ.电磁波的极化描述的是在空间的某一点二Δ一万一≅,≅一在与&≅,Γ乙乙上几声ΑΒ口Ε一几4ΑΒ口4)−ΑΑΦ.。电波传
6、播方向正交的平面上电场矢量运动的轨迹%%≅厂ΑΒΑ,一≅‘∃&氏%乍−Α,一∃斤沙,沿着Φ方向传播的平面波豁≅多∃&7,Γ≅‘∃&Α4ΗΙ−Α,一ΑΦ.在直角坐标和极坐标里∗,,≅祀ΑΒ,&≅刃ΑΒ,的电场矢量时域表达式为<Η9ϑ9)∃ϑ∀∀%,二二一二二%,军∗≅厂ΑΒ口,ΓΒ)≅口,Γ<‘%ΓΜ价卿∃&仇−Α4.−Φ.斌砚%≅Φ8∃￡4%Γ肠9Α<Ν万淤∃&向卜压旬≅多ΑΒΑ,Γ≅厂ΑΒ仇会凡%砚解∃&佃卜尽Γ旬Β≅ΑΒ,—4)即ϑ其中∗&≅,Γ8∃∗,一—)−ΑΑ4.−ΑΑΦ.、,%一,,民民分别为电场分量的初相位
7、占氏民为由上可知两个分量的反射系数是不同的反2二者的相位差,射波的垂直分量的幅度总是大于平行分量使电波、。分另ΔΟ为其幅度值在极化状态上发生了变化。从线极化发射天线向自凡与,%%∗,,若凡∃或与∃电场矢量在平面所描绘由空间发射的电波遇到某个反射平面以后其反,的轨迹为一2二Α或≅二条直线称为线极化当占。而在密集射波的极化方向发生了一定程度的偏离时,电场矢量也为线极化。人居环境,下多径传播的合成一般形成椭圆极化Ν∗。,,线极化波对轴的倾角,为波对于室内接收的情况从透射系数公式上看∗,%了Α∃‘,‘ΠΑ∃也可以得出相同的结论室
8、内接收的多径合成的结会。果也形成椭圆极化波在一般情况下,电场矢量,∗<−ΦΗ.在平面所描,≅,在菲涅耳公式中是折射系数与相对介电绘的的轨迹为一个椭圆,极化的方向由相位差占来。常数的关系为≅%当反射面介质−如钢筋混。、,Φ%,ΗΚ蔺决定在凡与的表达式中令Α消去变,8为量,可得出如下Ν一Μ平面椭圆方程∗凝土墙面或湿的墙面
