航天公开课自由空间的电波传播思维导图

是电波传播研究中最基本、最简单的一种。自由空间是满足条件的一种理想空间

①均匀无损耗的无限大空间；②各向同性；③电导率为0

电磁波在真空中的传播被称为自由空间传播

空间任何一处只要存在着变化的电场，它就能够在周围空间激发磁场

同样，变化的磁场也能够在它的周围空间激发电场

这种电场和磁场能量不断地相互转化，就能形成随时间而变化的交变电磁场并以波动的形式在空间传播

电场和磁场总是不可分离地联系在一起的，既不会有与磁场分离的纯电波，也不会有与电场分离的纯磁波

在自由空间中传播的电磁波一般是平面波，它是一种电场和磁场相互垂直的横波

它的传播速度和传播媒质有关,无线电波在真空中的传播速度等于光速

在空气中传播的速度和在真空中近似,同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时

速度是不同的，波长也不一样,无线电波的波长、频率和传播速度的关系可表示为：λ=V/f

式中，V为速度，单位为m/s；f为频率，单位为Hz

真空中无线电波的波长、频率和速度又可表示为：f=c/λ式中，λ为波长，单位为m

真空中的光速用c来表示。无线电波频段划分范围

波长在1m以下的超短波又称为微波

极化的方向为平面波电场强度矢量的方向，表征E的方向随时间变化的特性

并用E的端点在空间描绘出的轨迹来表示

电磁波极化是指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

极化曲线是一椭圆（极化椭圆），故称椭圆极化波

顺传播方向看去，若电场矢量的旋向为顺时针，符合右螺旋法则，称右旋极化波

若旋向为逆时针，符合左螺旋法则，称左旋极化波

按极化椭圆的几何参数（见极化椭圆的几何参数），可直观地对椭圆极化波作定量描述

即轴比（长轴与短轴之比）、极化方向角（长轴的斜角）和旋向（右旋或左旋）

轴比等于1的椭圆极化波称圆极化波，其极化曲线是一个圆，也分右旋或左旋两种旋向

这时极化方向角不确定，代之以电场矢量初始取向的斜角

轴比趋于无穷大的椭圆极化波称线极化波，其电场矢量的取向始终位于一条直线上

这条直线的斜角就是极化方向,这时旋向失去意义，代之以电场强度的初始相位

任何一个椭圆极化波都可以分解成一个右旋圆极化波和一个左旋圆极化波之和

如果将线极化波分解成两个旋向相反的圆极化波，则两者的幅值相等，且初始取向对称于线极化波的取向

任何一个椭圆极化波还可以分解成两个取向正交的线极化波之和

通常，其中一个线极化波在水平面内取向（且垂直于传播方向），称水平极化波

另一个线极化波的取向同时垂直于上述水平极化波的取向和传播方向，称垂直极化波

仅当传播方向在水平面内时，垂直极化波的电场矢量才沿铅垂线取向

这两个线极化波分量的电场矢量有不同的幅值和，以及不同的初始相位和

既可以直接用极化椭圆的几何参数，又可以用两个反旋圆极化分量或两个正交线极化分量之间的参数作定量的描述

极化圆图实质上就是这个球面上各种极化参数的等值线在赤道平面上的投影

发射和接收电磁波的天线都具有确定的极化性质

可根据其用作发射天线时在最强辐射方向上的电磁波极化而命名