為什么要分水平極化和垂直極化呢？

(1)水平極化和垂直極化的概念用在哪?

實際使用的天線，大多數(shù)情況下，都離不開天線罩。分析天線罩的性能時，就需要用到以下的水平極化和垂直極化的概念。

記得當(dāng)時做的本科畢設(shè)，就是在實驗室?guī)熃愕闹笇?dǎo)下，用物理光學(xué)法仿真一個雷達(dá)天線罩的性能。中間重要的一步，就是把輻射到雷達(dá)罩內(nèi)表面的場分解成水平極化和垂直極化，然后各自計算，最后再給線性疊加。

當(dāng)然，現(xiàn)在電磁仿真軟件這么發(fā)達(dá)，對于操作層面的研發(fā)人員來說，不知道這些關(guān)系也不大。但是，如果能了解一下這些底層的知識，更有助于我們了解事物的本質(zhì)。

那為什么要分水平極化和垂直極化呢？

(2)水平極化和垂直極化的定義

當(dāng)考慮平面波從一種介質(zhì)斜入射到另一種介質(zhì)時，會按照如下對水平極化和垂直極化進行定義。即：當(dāng)電場方向在xz平面上時，為水平極化；當(dāng)電場方向垂直與xz平面上時，為垂直極化。

兩種介質(zhì)，以z軸的正負(fù)半軸為區(qū)分，在y軸上是擴展的，因此xy面為介質(zhì)交界面。z軸和入射波的電場方向構(gòu)成的平面為入射面。當(dāng)電場方向平行與入射面時，稱之為水平極化；當(dāng)電場方向垂直與入射面時，稱之為垂直極化。

以上是考慮電磁波在不同介質(zhì)之間傳播時的定義。

但是在電波傳播領(lǐng)域(比如通信中)，定義方式會有所不同。電場方向平行與大地時的線極化波，稱之為水平極化；電場方向垂直與大地時的線極化波，稱之為垂直極化。

有時候，線極化波既不是水平極化，也不是垂直極化；但是可以分解為水平極化和垂直極化的線性疊加。

(3)水平極化時的傳輸系數(shù)和反射系數(shù)

由文獻2可知，在水平極化時，其反射系數(shù)和傳輸系數(shù)如下圖所示：

當(dāng)θi = 0，即入射波垂直介質(zhì)面入射時，θr = θt = 0 。此時，

這時，存在一個特殊的入射角，稱為布儒斯特角(Brewster angle)，使得Γ= 0。

(4)垂直極化時的傳輸系數(shù)和反射系數(shù)

由文獻2可知，在垂直極化時，其反射系數(shù)和傳輸系數(shù)如下圖所示：

當(dāng)θi = 0，即入射波垂直介質(zhì)面入射時，θr = θt = 0 。此時，

當(dāng)垂直極化波在介質(zhì)面進行傳輸時，沒有布儒斯特角(Brewster angle)(使得Γ= 0)的存在。

從上面的公式，可以了解到，在分析電磁波在不同介質(zhì)面?zhèn)鞑r，之所以要區(qū)分水平極化和垂直極化，是因為水平極化和垂直極化時，波的傳輸系數(shù)和反射系數(shù)是不同的。

參考文獻：

[1]垂直極化波和水平極化波是什么意思？- 知乎 https://www.zhihu.com/question/30060110/answers/updated

[2]David M. Pozar Microwave Engineering