Исследование поляризационных характеристик электромагнитных волн: Методические указания к выполнению лабораторной работы

ÔÅÄÅÐÀËÜÍÎÅ ÀÃÅÍÒÑÒÂÎ ÏÎ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÞ

Ãîñóäàðñòâåííîå îáðàçîâàòåëüíîå ó÷ðåæäåíèå âûñøåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ ÑÀÍÊÒ-ÏÅÒÅÐÁÓÐÃÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ ÀÝÐÎÊÎÑÌÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÏÐÈÁÎÐÎÑÒÐÎÅÍÈß

ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÏÎËßÐÈÇÀÖÈÎÍÍÛÕ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊ ÝËÅÊÒÐÎÌÀÃÍÈÒÍÛÕ ÂÎËÍ Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê âûïîëíåíèþ ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû

СанктПетербург 2005

Ñîñòàâèòåëè: äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð Â. Ñ. Êàëàøíèêîâ, êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò Ë. À. Ôåäîðîâà Ðåöåíçåíò êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò À. Â. Ïðóñîâ Äàåòñÿ îïðåäåëåíèå ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Ïðèâîäÿòñÿ ñâåäåíèÿ î ñïîñîáàõ âîçáóæäåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ñ ëèíåéíîé, êðóãîâîé è ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé è î êîëè÷åñòâåííûõ õàðàêòåðèñòèêàõ ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà. Ðàññìàòðèâàåòñÿ ìåòîäèêà èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììû, ñâÿçü åå ñ ïîëÿðèçàöèîííûì ýëëèïñîì è èçëàãàåòñÿ ïîðÿäîê âûïîëíåíèÿ ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû. Ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ñòóäåíòîâ äíåâíîé, âå÷åðíåé è çàî÷íîé ôîðì îáó÷åíèÿ, èçó÷àþùèõ äèñöèïëèíû «Ýëåêòðîäèíàìèêà», «Òåõíè÷åñêàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà», «Ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîëÿ è âîëíû», «Ýëåêòðîäèíàìèêà è ðàñïðîñòðàíåíèå ðàäèîâîëí», «Ýëåêòðîäèíàìèêà è òåõíèêà ÑÂ×» (íàïðàâëåíèÿ 2007, 2008, 2013, 2016, 201200, 550400). Ïîäãîòîâëåíû êàôåäðîé àíòåíí è ýêñïëóàòàöèè ðàäèîýëåêòðîííîãî îáîðóäîâàíèÿ è ðåêîìåíäîâàíû ê èçäàíèþ ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèì ñîâåòîì Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà àýðîêîñìè÷åñêîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ.

Ðåäàêòîð À. Ì. Êàðòóõèíà Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà Î. È. Áóðäèíîé Ïîäïèñàíî ê ïå÷àòè 02.06.05. Ôîðìàò 60´84 1/16. Áóìàãà îôñåòíàÿ. Ïå÷àòü îôñåòíàÿ. Óñë. ïå÷. ë. 1,4. Ó÷. -èçä. ë. 1,12. Òèðàæ 100 ýêç. Çàêàç ¹ Ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèé îòäåë Îòäåë ýëåêòðîííûõ ïóáëèêàöèé è áèáëèîãðàôèè áèáëèîòåêè Îòäåë îïåðàòèâíîé ïîëèãðàôèè ÑÏáÃÓÀ Ï 190000, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, óë. Á. Ìîðñêàÿ, 67

© ÃÎÓ ÂÏÎ «ÑÏáÃÓÀÏ», 2005

Öåëü ðàáîòû: èçó÷åíèå âèäîâ ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí è ïàðàìåòðîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ êîëè÷åñòâåííîé õàðàêòåðèñòèêè ñâîéñòâà «ïîëÿðèçàöèÿ»; èçìåðåíèå ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììû ïëîñêèõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ñ ðàçëè÷íûìè âèäàìè ïîëÿðèçàöèè. 1. ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÏÎÍßÒÈß È ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß 1.1. Âèäû ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí Ïðè ðåøåíèè ìíîãèõ ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèõ çàäà÷ íåîáõîäèìî çíàòü îðèåíòàöèþ âåêòîðîâ íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî è ìàãíèòíîãî ïîëÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû â çàäàííîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà îòíîñèòåëüíî íåïîäâèæíîé ñèñòåìû êîîðäèíàò, îäíà èç îñåé êîòîðîé ïàðàëëåëüíà íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû. Ïîä ïîëÿðèçàöèåé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ïîíèìàåòñÿ çàêîí èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû è íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ Å ýòîé âîëíû â ôèêñèðîâàííîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû, çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè, ðàâíûé ïåðèîäó êîëåáàíèé Ò. Ãðàôè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé ïîëÿðèçàöèè ÿâëÿåòñÿ êðèâàÿ, îïèñûâàåìàÿ êîíöîì âåêòîðà Å çà âûøåóïîìÿíóòûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè íà ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû (ãîäîãðàô âåêòîðà Å). Ðàçëè÷àþò ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû ñ ëèíåéíîé, êðóãîâîé è ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé. Äëÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû ãîäîãðàôîì âåêòîðà Å ÿâëÿåòñÿ îòðåçîê ïðÿìîé ëèíèè (ðèñ. 1, à), äëÿ âîëíû ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé – îêðóæíîñòü (ðèñ. 1, á), à äëÿ âîëíû ñ ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé – ýëëèïñ (ðèñ. 1, â). à)

á)

â)

Ðèñ. 1. Âèäû ãîäîãðàôîâ âåêòîðà Å ïëîñêîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû

1

Ïëîñêîñòüþ ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû íàçûâàåòñÿ ïëîñêîñòü, â êîòîðîé ðàñïîëîæåíû âåêòîð Å è âåêòîð Ïîéíòèíãà Ï ýòîé âîëíû. Äëÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû ïîëîæåíèå ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè îòíîñèòåëüíî íåïîäâèæíîé ñèñòåìû êîîðäèíàò ñ òå÷åíèåì âðåìåíè îñòàåòñÿ íåèçìåííûì, à äëÿ âîëí ñ ýëëèïòè÷åñêîé è êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé ýòà ïëîñêîñòü ñ òå÷åíèåì âðåìåíè âðàùàåòñÿ âîêðóã îñè, ïàðàëëåëüíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýòèõ âîëí. Ìàòåìàòè÷åñêîå îïèñàíèå ïîëÿðèçàöèîííûõ ñâîéñòâ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû èìååò íàèáîëåå ïðîñòîé âèä äëÿ ïëîñêîé îäíîðîäíîé ãàðìîíè÷åñêîé âîëíû. Âåêòîðû Å è Í ýòîé âîëíû öåëèêîì ëåæàò â ïëîñêîñòè åå ôàçîâîãî ôðîíòà, à íàïðàâëåíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì íîðìàëè ê ïëîñêîñòè ôàçîâîãî ôðîíòà. Åñëè äåêàðòîâó ñèñòåìó êîîðäèíàò x, y, z ðàçìåñòèòü òàê, ÷òîáû îñü 0z ñîâïàäàëà ñ íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû, à ïëîñêîñòü õ0ó áûëà ïàðàëëåëüíà ïëîñêîñòè åå ôàçîâîãî ôðîíòà, òî âåêòîð Å ýòîé âîëíû â îáùåì ñëó÷àå áóäåò èìåòü äâå ñîñòàâëÿþùèå – 11 è 1 1 , ïðè÷åì ñàì âåêòîð Å è åãî ñîñòàâëÿþùèå áóäóò çàâèñåòü òîëüêî îò îäíîé ïðîñòðàíñòâåííîé êîîðäèíàòû z è îò âðåìåíè t: (1)

1 1 1 2 2 3 1 3 1 4 1 1 1 2 2 3 2 3 2 4 2 1 1 2 2 32

ãäå 1 1 , 1 1 – îðòû äåêàðòîâîé ñèñòåìû êîîðäèíàò. Òàê êàê ìû ðàññìàòðèâàåì ãàðìîíè÷åñêóþ ýëåêòðîìàãíèòíóþ âîëíó, äâèãàþùóþñÿ â íàïðàâëåíèè îñè 0z, òî ñîñòàâëÿþùèå 1 1 2 13 2 4 è 1 1 2 13 2 4 âåêòîðà E(z,t) ìîãóò áûòü çàïèñàíû â ñëåäóþùåì âèäå: 1 1 1 12 2 2 3 1 21 345 1 42 5 31 6 7 1 2 6

1

2

1 1 1 12 2 2 3 1 21 345 42 5 31 6 7 1 2

(2) (3)

ãäå 3 4 151 4 15 123 6 2 – êðóãîâàÿ ÷àñòîòà; 1 1 12 2 3 – âîëíîâîå ÷èñëî ïëîñêîé îäíîðîäíîé âîëíû, ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå; 1 – äëèíà âîëíû ïëîñêîé îäíîðîäíîé âîëíû, ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå; 1 1 , 1 1 – íà÷àëüíûå ôàçû êîëåáàíèé ãàðìîíè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ 1 1 1 12 2 2 è 1 1 1 12 2 2 ; 112 , 1 12 – àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ ãàðìîíè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ 1 1 1 12 2 2 è 1 1 1 12 2 2 . Ñîñòàâëÿþùèå 1 1 1 12 2 2 è 1 1 1 12 2 2 ïðè z = const ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê êîîðäèíàòû êîíöà âåêòîðà E(z,t) íà ïëîñêîñòè, ïàðàëëåëüíîé 2

ïëîñêîñòè x0y. Çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè, ðàâíûé ïåðèîäó êîëåáàíèé, êîíåö âåêòîðà Å îïèøåò íà ýòîé ïëîñêîñòè íåêîòîðóþ êðèâóþ. Óðàâíåíèå äàííîé êðèâîé ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî èç âûðàæåíèé (2) è (3). Íå íàðóøàÿ îáùíîñòè ðàññóæäåíèé, áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî ôèêñèðîâàííîé òî÷êîé, â êîòîðîé ðàññìàòðèâàåòñÿ èçìåíåíèå âåêòîðà 11 12 2 3 , ÿâëÿåòñÿ íà÷àëî êîîðäèíàò.  ýòîì ñëó÷àå 1 1 12 è âûðàæåíèÿ (2) è (3) ïðèîáðåòàþò ñëåäóþùèé âèä: 1 1 1 1 2 3 1 21 234 1 41 5 6 1 2 5

1

(4)

2

1 1 1 1 2 3 1 21 234 41 5 6 1 5

(5)

Ââåäåì ñïåöèàëüíîå îáîçíà÷åíèå äëÿ ðàçíîñòè ôàç ãàðìîíè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ 1 1 1 1 2 è 1 1 1 1 2 : 21 2 1 1 3 1 2 1

(6)

Òîãäà âûðàæåíèÿ (4) è (5) ìîãóò áûòü çàïèñàíû â ñëåäóþùåì âèäå:

1

2

1 1 1 1 2 3 1 21 234 41 5 6 3 5

(7)

1 1 1 1 2 3 1 21 234 1 1 41 5 6 3 2 766 2 5

(8)

Ïîäåëèì ëåâûå è ïðàâûå ÷àñòè âûðàæåíèé (7) è (8) ñîîòâåòñòâåííî íà 112 è 1 12 è ðàñêðîåì cos ðàçíîñòè 1 1 31 4 5 1 2 615 2 : 1 1 1 1 2 2 1 21 345 1 31 4 5 1 2 6

(9)

1 1 1 1 2 2 121 345 1 31 4 5 3 2 34595 4 567 1 31 4 5 3 2 567958

(10)

Çàìåíèâ â âûðàæåíèè (10) 123411 2 3 1 5 íà 1 1 2341 521 3 4 1 6 , ìîæíî ïðåäñòàâèòü åãî {ñ ó÷åòîì (9)} â ñëåäóþùåì âèäå: 1

1 1 1 1 2 2 1 21 3 1 1 3 1 1 2 2 1 23 2 345 4 5 6 6 1 1 3 1 1 2 2 1 23 2 578 49

(11)

Ïåðåíåñÿ ïåðâîå ñëàãàåìîå ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ (11) â ëåâóþ ÷àñòü, âîçâåäÿ ëåâóþ è ïðàâóþ ÷àñòè âî âòîðóþ ñòåïåíü è ïðîâåäÿ íåñëîæíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ, ïîëó÷èì: 1

1 1 234 34 2 1 5 2 1 99 5 1 61 7 5 61 7 7 8 9 5 1 61 7 6 88

5 23 

5 23 5 2  1 1 39 9 4 21 

1

2 1 1

4 1 2 1 3 5 456 67 8 78

(12) 3

Óïðîñòèì çàïèñü âûðàæåíèÿ (12), ââåäÿ ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ: 1 3 1 1 1 2 2 1 1 3 1 1 1 2 2 2 12 3 132 4 12 2

1

2

1

2

1

1

11 3 12374 4 5 12 5 13 6 12 3 12 4 12 12 1 123 1 524  ýòîì ñëó÷àå îíî ïðèíèìàåò ñëåäóþùèé âèä:

(13)

(14) 122 1 1 111 23 2 13 3 1 1 14 3 23 Ïîëó÷åííîå âûðàæåíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óðàâíåíèå êðèâîé âòîðîãî ïîðÿäêà â êîîðäèíàòàõ 1 3 1 1 1 2 2 è 1 3 1 1 1 2 2 . Õàðàêòåð ýòîé êðèâîé îïðåäåëÿåòñÿ çíàêîì äåòåðìèíàíòà 1 3 2 óðàâíåíèÿ (14), êîòîðûé âû÷èñëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: 1 1 11 2 1 346 2 7 4 1213 5 11 1 8 11 13 9 Åñëè 1 2 1 , òî êðèâàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýëëèïñ èëè, â ÷àñòíîì ñëó÷àå 1234561 1 12 1 17 23 1 87 24 1 9 , îêðóæíîñòü; åñëè 1 2 1 , òî ýëëèïñ âûðîæäàåòñÿ â ïðÿìóþ ëèíèþ; åñëè 1 2 1 , òî êðèâàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãèïåðáîëó.

Ðàññìîòðèì, êàêîé õàðàêòåð èìåþò êðèâûå, îïèñûâàåìûå êîíöîì âåêòîðà 1 1 1 2 . Äåòåðìèíàíò óðàâíåíèÿ (14) ñ ó÷åòîì (13) èìååò ñëåäóþùèé âèä:

1 1

3 4 12 3 12 3 13

2 2 5 1 45686 2 1 312 313 2 2 1

1

7

(16)

Àíàëèç âûðàæåíèÿ (16) ïîêàçûâàåò, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå äåòåðìèíàíò óðàâíåíèÿ (14) ìîæåò áûòü èëè áîëüøå íóëÿ, èëè ðàâåí íóëþ. Ñëåäîâàòåëüíî, ãîäîãðàôîì âåêòîðà 1 1 1 2 ìîãóò áûòü ýëëèïñ, îêðóæíîñòü èëè ïðÿìàÿ ëèíèÿ. Âûÿñíèì, ïðè êàêèõ ñîîòíîøåíèÿõ ìåæäó àìïëèòóäàìè è ôàçàìè ñîñòàâëÿþùèõ 1 1 1 1 2 è 1 1 1 1 2 âåêòîðà 1 1 1 2 èìååò ìåñòî òîò èëè èíîé âèä ïîëÿðèçàöèè. À. Âûïîëíÿåòñÿ îäíî èç ñëåäóþùèõ óñëîâèé: 1 152 1 3 2 34 12 1 2 354 3 34

4

(17) (18)

 ýòîì ñëó÷àå 1 2 12 è êîíåö âåêòîðà 1 1 1 2 îïèñûâàåò â ïëîñêîñòè 11 2 ýëëèïñ, ò. å. âîëíà èìååò ýëëèïòè÷åñêóþ ïîëÿðèçàöèþ. Ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ (17) âåêòîð 1 1 1 2 ñ òå÷åíèåì âðåìåíè âðàùàåòñÿ ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå îòíîñèòåëüíî ïîëîæèòåëüíîãî íàïðàâëåíèÿ îñè 11 , à ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ (18) – ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè. Ýòî ñâîéñòâî ïðèíÿòî íàçûâàòü ïðàâûì è ëåâûì íàïðàâëåíèÿìè âðàùåíèÿ âåêòîðà 1 1 1 2 . Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèé (17) ýëåêòðîìàãíèòíàÿ âîëíà èìååò ýëëèïòè÷åñêóþ ïîëÿðèçàöèþ ïðàâîãî âðàùåíèÿ, à ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ (18) – ýëëèïòè÷åñêóþ ïîëÿðèçàöèþ ëåâîãî âðàùåíèÿ. Ýëëèïñ, êîòîðûé îïèñûâàåò êîíåö âåêòîðà 1 1 1 2 çà ïåðèîä êîëåáàíèé, íàçûâàþò ïîëÿðèçàöèîííûì ýëëèïñîì (ðèñ. 2, à). Ïàðàìåòðàìè ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà ÿâëÿþòñÿ êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè r, ðàâíûé îòíîøåíèþ ìàëîé ïîëóîñè ýëëèïñà b ê åãî áîëüøîé ïîëóîñè a, è óãîë ïîâîðîòà áîëüøîé ïîëóîñè ýëëèïñà b îòíîñèòåëüíî îñè 0x (ðèñ. 2, á). Óãîë b èíîãäà íàçûâàþò óãëîì íàêëîíà ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà. à)

á)

x Emx

x

b

Ex(t) Emy E (t)

y

y 2a

Ey(t) 2b

r = a/b

r = a/b

Ðèñ. 2. Ïîëÿðèçàöèîííûé ýëëèïñ

Ïàðàìåòðû 1 1 1 çàâèñÿò îò àìïëèòóäíûõ è ôàçîâûõ ñîîòíîøåíèé ìåæäó ñîñòàâëÿþùèìè 1 1 1 1 2 è 1 1 1 1 2 âåêòîðà 1 1 1 2 . Ââåäåì ñëåäóþùåå îáîçíà÷åíèå: 1 1 1 12 2 1 13 .

(19)

 ýòîì ñëó÷àå ñâÿçü ìåæäó ïàðàìåòðàìè 1 1 1 ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà è ïàðàìåòðàìè 1 1 21 , õàðàêòåðèçóþùèìè àìïëèòóäíûå è 5

ôàçîâûå ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó ñîñòàâëÿþùèìè 3 1 1 1 2 è 3 1 1 1 2 âåêòîðà E(t), èìååò ñëåäóþùèé âèä [1]:

23

1

1 1 1 12 12 3 1 1 12 1 1 4

(20)

2

3 11 2 5 34 16 4 3 4 11 8 56734 7 9 56734 7 88 1 1 1 1 7 2  1 34 6 8 92  1  6

1

2

(21)

Èç ôîðìóë (20) è (21) ìîæíî âûâåñòè îáðàòíûå ñîîòíîøåíèÿ, êîòîðûå áóäóò âûãëÿäåòü ñëåäóþùèì îáðàçîì: 1

245

1 1 3 11 2 1 3 11 1 3 6 7 31 ; 2348 23 4 8 9

1 1234 1 93 1 22 1 1 2 5 1 1 4 1 9 1 4 8 1 1 5 34 93 4 1 6 9 1 2 6 6 . 7 8 56734 5 1 5 66 81 5

34 93 9 1 



(22)

(23)

Á. Âûïîëíÿþòñÿ ñëåäóþùèå óñëîâèÿ: 51 2 1 2 34 3 12 2 3 13 2 3 1 . 1

 ýòîì ñëó÷àå 3 4 12 1 5 12 5 134 51 2 2 13 5 12 11 5 3 , è óðàâíåíèå (14) ïðåîáðàçóåòñÿ â óðàâíåíèå îêðóæíîñòè ðàäèóñà 11 :

1 1 1 2 1 2 1 11 . (24) Ñëåäîâàòåëüíî, êîíåö âåêòîðà 1 1 1 2 îïèñûâàåò â ïëîñêîñòè x0y îêðóæíîñòü, ò. å. âîëíà èìååò êðóãîâóþ ïîëÿðèçàöèþ. Ïðè 31 2 34 1 2 ýëåêòðîìàãíèòíàÿ âîëíà èìååò êðóãîâóþ ïîëÿðèçàöèþ ïðàâîãî âðàùåíèÿ, à ïðè 31 2 34 1 2 – êðóãîâóþ ïîëÿðèçàöèþ ëåâîãî âðàùåíèÿ. Èç ôîðìóë (19) è (22) ñëåäóåò, ÷òî ïðè êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû p = 1 è r = p = 1.

6

Â. Âûïîëíÿåòñÿ ëþáîå èç ñëåäóþùèõ óñëîâèé: 21 2 1 èëè 1 12 2 12 345431 13 2 16  ýòîì ñëó÷àå 1 2 1 {ñì. âûðàæåíèå (16)}, è ýëëèïñ âûðîæäàåòñÿ â îòðåçîê ïðÿìîé ëèíèè, ò. å. ýëåêòðîìàãíèòíàÿ âîëíà èìååò ëèíåéíóþ ïîëÿðèçàöèþ. Ïîëîæåíèå âåêòîðà 1 1 1 2 îòíîñèòåëüíî îñåé 0x è 0y ïðè ëèíåéíîé ïîëÿðèçàöèè áóäåò ñëåäóþùèì: ïðè 41 2 12 4 12 3 12 4 13 3 1 âåêòîð 1 1 1 2 â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè áóäåò ïàðàëëåëåí ïðÿìîé, ïîâåðíóòîé îòíîñèòåëüíî îñè 0x íà óãîë 1 , ðàâíûé {ñì. âûðàæåíèå (23)}:

1

2

3 4 12345 1 4 12345 5 12 6 5 13 7 (25) Ïðè 1 12 1 23 1 13 2 2 , âåêòîð 1 1 1 2 â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè áóäåò ïàðàëëåëåí îñè 1 1 . Ïðè 1 12 1 23 1 13 2 2 , âåêòîð 1 1 1 2 â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè áóäåò ïàðàëëåëåí îñè 11 . Äî ñèõ ïîð ðå÷ü øëà î ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèêàõ ìîíîõðîìàòè÷åñêèõ âîëí. Òàêèå âîëíû íàçûâàþòñÿ ïîëíîñòüþ ïîëÿðèçîâàííûìè. Åñëè ñïåêòð âîëíû ñîäåðæèò íå îäíó ÷àñòîòó, à íåêîòîðûé íàáîð ÷àñòîò, òî ðàçìåðû ýëëèïñà ïîëÿðèçàöèè áóäóò ñî âðåìåíåì èçìåíÿòüñÿ.  çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðà ñïåêòðà âîëíû ýòè èçìåíåíèÿ ìîãóò áûòü ð å ã ó ë ÿ ð í û ì è ëèáî ñ ë ó ÷ à é í û ì è .  ïåðâîì ñëó÷àå âîëíà íàçûâàåòñÿ ÷àñòè÷íî ïîëÿðèçîâàííîé, à âî âòîðîì – íåïîëÿðèçîâàííîé [2].

1.2. Ñïîñîáû âîçáóæäåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ òðåáóåìûì âèäîì ïîëÿðèçàöèè Êàê áûëî ïîêàçàíî âûøå, äëÿ âîçáóæäåíèÿ âîëíû ñ ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ôàçîâûé ñäâèã 1 13 2 ìåæäó âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûìè ñîñòàâëÿþùèìè âåêòîðà 1 1 1 2 ýòîé âîëíû. Òàê êàê ëþáàÿ ãàðìîíè÷åñêàÿ âîëíà ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå ñóììû äâóõ êîãåðåíòíûõ âîëí ñî âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûìè ïëîñêîñòÿìè ïîëÿðèçàöèè, òî ýòî óñëîâèå ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì : äëÿ âîçáóæäåíèÿ âîëíû ñ ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé íåîáõîäèìî, ÷òîáû â ðàññìàòðèâàåìîé îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà â îäíîì è òîì æå íàïðàâëåíèè ðàñïðîñòðàíÿëèñü äâå êîãåðåíòíûå ëèíåéíî 7

ïîëÿðèçîâàííûå âîëíû ñ îðòîãîíàëüíûìè ïëîñêîñòÿìè ïîëÿðèçàöèè, ñäâèíóòûå ïî ôàçå íà óãîë 11 . Ey

1

2

Ex

Ðèñ. 3. Îðòîãîíàëüíûå âèáðàòîðû, âîçáóæäàåìûå ñî ñäâèãîì ôàçû 11 (1 – ÃÑÂ×; 2 – ôàçîâðàùàòåëü)

 êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ âîëí ñ îðòîãîíàëüíûìè ïëîñêîñòÿìè ïîëÿðèçàöèè ìîæíî èñïîëüçîâàòü, íàïðèìåð, äâà ëèíåéíûõ âèáðàòîðà, ðàñïîëîæåííûõ â ïðîñòðàíñòâå ïîä óãëîì 90° äðóã ê äðóãó (ðèñ. 3). Âîçáóæäàÿ ýòè âèáðàòîðû îò îäíîãî ãåíåðàòîðà ñ îòíîñèòåëüíûì ñäâèãîì ôàç Dj, ìîæíî äîáèòüñÿ íåîáõîäèìîé ïîëÿðèçàöèè ðåçóëüòèðóþùåé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû, èçëó÷àåìîé òàêîé àíòåííîé.  íàñòîÿùåé ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå äëÿ ñîçäàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ òðåáóåìîé ïîëÿðèçàöèåé èñïîëüçóåòñÿ ðóïîðíàÿ àíòåííà, âîçáóæäàþùàÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííóþ âîëíó, è ïîëÿðèçàöèîííàÿ ðåøåòêà, êîòîðàÿ ìîæåò èçìåíÿòü âèä ïîëÿðèçàöèè ïðîõîäÿùåé ÷åðåç íåå ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû. d

a

Ðèñ. 4. Ïîëÿðèçàöèîííàÿ ðåøåòêà

Ïîëÿðèçàöèîííàÿ ðåøåòêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íàáîð ïàðàëëåëüíûõ ìåòàëëè÷åñêèõ ïëàñòèí, ðàñïîëîæåííûõ íà ðàññòîÿíèè à äðóã îò äðóãà è èìåþùèõ øèðèíó d (ðèñ. 4). Ðåøåòêà óñòàíàâëèâàåòñÿ â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû, èçëó÷àåìîé ðóïîðíîé àíòåí8

íîé. B èñõîäíîì ïîëîæåíèè ðåøåòêè åå ïëàñòèíû ïåðïåíäèêóëÿðíû âåêòîðó 1 1 1 2 ïàäàþùåé íà íåå ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû (ðèñ. 5, à). à)

x

á) E

x

à

à

y

E Et

y

En y

Ðèñ. 5. Ðàçëè÷íûå ïîëîæåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè îòíîñèòåëüíî âåêòîðà 1

Ïðè ïîâîðîòå ïëàñòèí ðåøåòêè íà íåêîòîðûé óãîë 1 îòíîñèòåëüíî åå èñõîäíîãî ïîëîæåíèÿ âåêòîð 1 1 1 2 ïàäàþùåé ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû âíóòðè ðåøåòêè ðàñïàäàåòñÿ íà äâå îðòîãîíàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå, îäíà èç êîòîðûõ 1 1 1 1 2 , ïàðàëëåëüíà ïëàñòèíàì ðåøåòêè, à äðóãàÿ 11 1 1 2 – ïåðïåíäèêóëÿðíà èì (ðèñ. 5, á). Àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ ýòèõ ñîñòàâëÿþùèõ 1 11 2 1 11 áóäóò ñâÿçàíû ñ àìïëèòóäíûì çíà÷åíèåì 11 âåêòîðà 1 1 1 2 ñëåäóþùèìè ïðîñòûìè ñîîòíîøåíèÿìè (ðèñ. 5, á):

1

2

1 11 1 1 1 2342 5

(26)

1 11 1 1 1 234 25

(27)

Êàæäîé èç ñîñòàâëÿþùèõ 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 âíóòðè ðåøåòêè ñîîòâåòñòâóåò íåçàâèñèìàÿ ïëîñêàÿ ýëåêòðîìàãíèòíàÿ âîëíà, ïðè÷åì ôàçîâûå ñêîðîñòè è êîýôôèöèåíòû çàòóõàíèÿ ýòèõ âîëí îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà. Ôàçîâàÿ ñêîðîñòü âîëíû, âåêòîð íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ êîòîðîé ïåðïåíäèêóëÿðåí ïëàñòèíàì ðåøåòêè, áóäåò ðàâíà ôàçîâîé ñêîðîñòè ïëîñêîé îäíîðîäíîé âîëíû â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå Ñ, à ôàçîâàÿ ñêîðîñòü âîëíû, âåêòîð íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ êîòîðîé ïàðàëëåëåí ïëàñòèíàì V, áóäåò ðàâíà ôàçîâîé ñêîðîñòè ñîáñòâåííîé âîëíû 112 â äâóõïëîñêîñòíîì ìåòàëëè÷åñêîì âîëíîâîäå, øèðèíîé à, êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïëàñòèíàìè ðåøåòêè {ñì. âûðàæåíèå (30)}. 9

Êîýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ âîëíû, âåêòîð íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ êîòîðîé ïåðïåíäèêóëÿðåí ïëàñòèíàì ðåøåòêè, áóäåò ìåíüøå, ÷åì êîýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ âîëíû, âåêòîð íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ êîòîðîé ïàðàëëåëåí ïëàñòèíàì ðåøåòêè. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî òîêè ïðîâîäèìîñòè, âîçáóæäàåìûå â ïëàñòèíàõ ðåøåòêè ïåðâîé âîëíîé, çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì àíàëîãè÷íûå òîêè, âîçáóæäàåìûå âòîðîé âîëíîé (òåîðåòè÷åñêîå çíà÷åíèå òîêîâ ïðîâîäèìîñòè, âîçáóæäàåìûõ â áåñêîíå÷íî òîíêîé ïðîâîäÿùåé ïëàñòèíå ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé, âåêòîð íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ êîòîðîé ïåðïåíäèêóëÿðåí ýòîé ïëàñòèíå, ðàâíî íóëþ). Òàêèì îáðàçîì, íà ïóòè d âíóòðè ðåøåòêè äàííûå âîëíû ïðèîáðåòóò ðàçëè÷íûå ôàçîâûå íàáåãè è ðàçëè÷íûå çàòóõàíèÿ. Âûéäÿ èç ðåøåòêè, ýòè âîëíû âíîâü îáðàçóþò îäíó ïëîñêóþ ýëåêòðîìàãíèòíóþ âîëíó, äâèæóùóþñÿ â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå ñî ñêîðîñòüþ 11 2 1 1 2 2311 . Îäíàêî, â îòëè÷èå îò âîëíû íà âõîäå ðåøåòêè, â êîòî3 ðîé îðòîãîíàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå âåêòîðà 1 1 1 2 èçìåíÿëèñü âî âðåìåíè ñèíôàçíî, â ýòîé âîëíå îðòîãîíàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå âåêòîðà 1 1 1 2 èçìåíÿþòñÿ âî âðåìåíè ñ ôàçîâûì ñäâèãîì 11 , êîòîðûé ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàí ñëåäóþùèì îáðàçîì: 43 4 12 5 32 4 162 2 7 5 162 2 8 4 162 1 8 5 7 2 2 783

(28)

ãäå 1 1 12 2 3 – âîëíîâîå ÷èñëî è 1 äëèíà âîëíû ïëîñêîé îäíîðîäíîé âîëíû â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå; 1 1 12 2 3 – âîëíîâîå ÷èñëî è 1 äëèíà âîëíû 112 â äâóõïëîñêîñòíîì ìåòàëëè÷åñêîì âîëíîâîäå øèðèíîé à. Ðàñ÷åòíûå ôîðìóëû äëÿ 1 è 1 âûãëÿäÿò ñëåäóþùèì îáðàçîì: 1 211 21 (29) 1 1 5 6 1 1 2 6 39 3 1 2 7 1 8 1 34 2 4 1 2 6 8 1 2 7 1 8 1 34 2 4 (30)  Ðàçìåðû à è d ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè âûáèðàþòñÿ èñõîäÿ èç ñëåäóþùèõ ñîîáðàæåíèé. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïëàñòèíàìè à äîëæíî áûòü òàêèì, ÷òîáû â äâóõïëîñêîñòíîì ìåòàëëè÷åñêîì âîëíîâîäå, îáðàçîâàííîì ýòèìè ïëàñòèíàìè, íà ðàáî÷åé ÷àñòîòå ìîãëà ñóùåñòâîâàòü òîëüêî îäíà ñîáñòâåííàÿ âîëíà 112 , à äëÿ âîëí âûñøèõ òèïîâ âîëíîâîä ÿâëÿëñÿ áû çàïðåäåëüíûì. Ýòî óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ, åñëè:

10

(31) 112 2 1 2 1 . Øèðèíà ïëàñòèí d âûáèðàåòñÿ òàêîé, ÷òîáû íà ðàáî÷åé ÷àñòîòå ôàçîâûé ñäâèã 11 ìåæäó îðòîãîíàëüíûìè ñîñòàâëÿþùèìè âåêòîðà 1 ïëîñêîé îäíîðîäíîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû, âîçáóæäàåìîé â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå çà ðåøåòêîé, ðàâíÿëñÿ 1 1 2 . Ýòî óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ, åñëè {ñì. âûðàæåíèå (28)}: 1 3 123445 5 1 5 6 4 2 .

(32)

Òàê êàê íà âûõîäå ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè îáåñïå÷èâàåò ñäâèã ôàç 31 2 3 1 2 ìåæäó îðòîãîíàëüíûìè ñîñòàâëÿþùèìè 1 11 1 1 11 , òî äëÿ ïîëó÷åíèÿ â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå çà ðåøåòêîé ïëîñêîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ òðåáóåìûì âèäîì ïîëÿðèçàöèè ñëåäóåò ðóêîâîäñòâîâàòüñÿ ñëåäóþùèìè ïðàâèëàìè: 1) äëÿ ïîëó÷åíèÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû íóæíî îñòàâèòü ðåøåòêó â èñõîäíîì ïîëîæåíèè 1 2 121 (ïðè ýòîì 1 11 1 2 ) èëè ïîâåðíóòü åå íà óãîë 1 2 121 (ïðè ýòîì 1 11 1 2 ); 2) äëÿ ïîëó÷åíèÿ ýëëèïòè÷åñêè ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû íóæíî ïîâåðíóòü ðåøåòêó íà ëþáîé óãîë, êðîìå 0, 45 è 90°, (ïðè ýòîì 1 11 1 2 è 1 11 1 2 ); 3) äëÿ ïîëó÷åíèÿ âîëíû ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé íåîáõîäèìî ïîâåðíóòü ðåøåòêó îòíîñèòåëüíî èñõîäíîãî ïîëîæåíèÿ íà óãîë 1 = 45° (ïðè ýòîì 1 11 1 1 11 ). Ï ð è ì å ÷ à í è å . Ñ ó÷åòîì òîãî ÷òî ñîñòàâëÿþùèå 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 èñïûòûâàþò âíóòðè ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè ðàçëè÷íûå çàòóõàíèÿ, èñòèííîå çíà÷åíèå óãëà 1 , ïðè êîòîðîì àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ ýòèõ ñîñòàâëÿþùèõ íà âûõîäå ðåøåòêè áóäóò ðàâíû äðóã äðóãó, íåñêîëüêî îòëè÷àåòñÿ îò 45°. Ïðè Dj = p/2 îðèåíòàöèÿ ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà âîçáóæäàåìîé çà ðåøåòêîé ýëëèïòè÷åñêè ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû æåñòêî ñâÿçàíà ñ ïîëîæåíèåì ïëàñòèí ðåøåòêè îòíîñèòåëüíî âåêòîðà 1 ïàäàþùåé íà íåå ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû. Ïîëóîñè ýëëèïñà âñåãäà áóäóò ðàñïîëîæåíû òàê, ÷òî îäíà èç íèõ ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ïëàñòèí ðåøåòêè. Ïîýòîìó ïðè âðàùåíèè ðåøåòêè îòíîñèòåëüíî âåêòîðà 1 ïàäàþùåé íà íåå ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû áóäåò èçìåíÿòüñÿ êàê êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè âîëíû, âîçáóæäàåìîé â ñâîáîäíîì 11

ïðîñòðàíñòâå çà ðåøåòêîé (çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ñîîòíîøåíèÿ âåëè÷èí 1 11 2 1 11 âíóòðè ðåøåòêè), òàê è óãîë íàêëîíà áîëüøîé ïîëóîñè ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà ýòîé âîëíû. 1.3. Ìåòîäû èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî ìåòîäîâ èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû, êàæäûé èç êîòîðûõ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ïàðàìåòðû ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà (êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè r è óãîë íàêëîíà áîëüøîé ïîëóîñè ýëëèïñà b). Èç íèõ ìîæíî âûäåëèòü ï ÿ ò ü îñíîâíûõ – ìåòîä ïîëÿðèçàöèîííûõ äèàãðàìì, êîìïåíñàöèîííûé ìåòîä, ìåòîä ðàçëîæåíèÿ âîëíû íà îðòîãîíàëüíî ïîëÿðèçîâàííûå êîìïîíåíòû, ìåòîä íåñêîëüêèõ àíòåíí, ìîäóëÿöèîííûé ìåòîä [2]. Ïåðâûå äâà ìåòîäà ïðèìåíÿþòñÿ òîëüêî äëÿ èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ïîëíîñòüþ ïîëÿðèçîâàííûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, à òðè ïîñëåäíèõ – äëÿ èçìåðåíèÿ õàðàêòåðèñòèê êàê ïîëíîñòüþ, òàê è ÷àñòè÷íî ïîëÿðèçîâàííûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí.  íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäóþòñÿ ïîëíîñòüþ ïîëÿðèçîâàííûå ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû, à äëÿ èçìåðåíèÿ èõ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä ïîëÿðèçàöèîííûõ äèàãðàìì. Ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììîé íàçûâàåòñÿ êðèâàÿ, îòîáðàæàþùàÿ çàâèñèìîñòü ìàêñèìàëüíîé ïðîåêöèè âåêòîðà E èññëåäóåìîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû íà ïëîñêîñòü, ïàðàëëåëüíóþ íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýòîé âîëíû, îò óãëà ïîâîðîòà äàííîé ïëîñêîñòè âîêðóã íàïðàâëåíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ. Ýòà êðèâàÿ îïðåäåëåííûì îáðàçîì ñâÿçàíà ñ ïîëÿðèçàöèîííûì ýëëèïñîì èññëåäóåìîé âîëíû, î ÷åì áóäåò ñêàçàíî íèæå. Äëÿ ðåàëèçàöèè ìåòîäà ïîëÿðèçàöèîííûõ äèàãðàìì íåîáõîäèìî èìåòü ïðèåìíóþ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííóþ àíòåííó, ñïîñîáíóþ âðàùàòüñÿ âîêðóã îñè ñèììåòðèè, ñîâïàäàþùåé ñ íàïðàâëåíèåì ìàêñèìóìà åå äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè. Íàçîâåì ýòó àíòåííó è í ä è ê à ò î ð í î é , à ïëîñêîñòü, â êîòîðîé ðàñïîëîæåíû âåêòîðû 1 è 1 ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû, âîçáóæäàåìîé äàííîé àíòåííîé ïðè ðàáîòå íà ïåðåäà÷ó, – ï ë î ñ ê î ñ ò ü þ ï î ë ÿ ð è ç à ö è è èíäèêàòîðíîé àíòåííû. Ñóùíîñòü ìåòîäà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî èíäèêàòîðíóþ àíòåííó íàïðàâëÿþò íà èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ è îðèåíòèðóþò òàêèì îáðàçîì, 12

÷òîáû åå îñü âðàùåíèÿ áûëà ïàðàëëåëüíà íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ èññëåäóåìîé âîëíû. Çàòåì èíäèêàòîðíóþ àíòåííó âðàùàþò íà 360°, ôèêñèðóÿ ñ îïðåäåëåííûì øàãîì åå óãëîâîå ïîëîæåíèå (q°) è âåëè÷èíó ïðèíÿòîãî â ýòîì ïîëîæåíèè ñèãíàëà. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé íîðìèðóþò è ñòðîÿò â ïîëÿðíûõ êîîðäèíàòàõ çàâèñèìîñòü ïðèíÿòîãî íîðìèðîâàííîãî ñèãíàëà îò óãëà ïîâîðîòà èíäèêàòîðíîé àíòåííû îòíîñèòåëüíî íåêîòîðîãî ôèêñèðîâàííîãî ïîëîæåíèÿ.  èòîãå ïîëó÷àåòñÿ çàìêíóòàÿ êðèâàÿ, âïèñàííàÿ â îêðóæíîñòü åäèíè÷íîãî ðàäèóñà, êîòîðàÿ êàñàåòñÿ ýòîé îêðóæíîñòè, êàê ìèíèìóì, â äâóõ òî÷êàõ, ðàñïîëîæåííûõ ïî ðàçíûå ñòîðîíû îäíîãî èç äèàìåòðîâ îêðóæíîñòè. Ýòà êðèâàÿ è åñòü ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà. Îíà èìååò öåíòð ñèììåòðèè, ñîâïàäàþùèé ñ íà÷àëîì ïîëÿðíîé ñèñòåìû êîîðäèíàò, è äâå âçàèìíî-ïåðïåíäèêóëÿðíûå îñè ñèììåòðèè. Îäíà èç îñåé ïðîõîäèò ÷åðåç òî÷êè, ìàêñèìàëüíî óäàëåííûå îò öåíòðà ñèììåòðèè äèàãðàììû, à äðóãàÿ – ÷åðåç òî÷êè, ìèíèìàëüíî óäàëåííûå îò öåíòðà ñèììåòðèè. Ôîðìàëüíî ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãåîìåòðè÷åñêîå ìåñòî òî÷åê, êàæäàÿ èç êîòîðûõ óäàëåíà îò öåíòðà ñèììåòðèè äèàãðàììû íà ðàññòîÿíèå, ðàâíîå ìàêñèìàëüíîé íîðìèðîâàííîé ïðîåêöèè âåêòîðà 1 èññëåäóåìîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû íà ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè èíäèêàòîðíîé àíòåííû, ïîâåðíóòîé îòíîñèòåëüíî íà÷àëüíîãî ïîëîæåíèÿ íà óãîë, îïðåäåëÿåìûé íàïðàâëåíèåì ðàäèóñâåêòîðà ýòîé òî÷êè. Ïî âíåøíåìó âèäó ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âîñüìåðêó ñ ðàçìûòûìè íóëÿìè (ãàíòåëü), ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà âîëíû ñ ëèíåéíîé ïîëÿðèçàöèåé – ÷èñòóþ âîñüìåðêó, à ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà âîëíû ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé – îêðóæíîñòü (ðèñ. 6, à, á, â). à)

á)

â)

Ðèñ. 6. Âèäû ïîëÿðèçàöèîííûõ äèàãðàìì

13

Ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû è åå ïîëÿðèçàöèîííûé ýëëèïñ âçàèìîñâÿçàíû. Ýòà ñâÿçü çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì: â î - ï å ð â û õ , îòíîøåíèå ìèíèìàëüíîãî ðàññòîÿíèÿ îò öåíòðà ñèììåòðèè äî òåêóùåé òî÷êè ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììû ê ìàêñèìàëüíîìó ðàññòîÿíèþ ðàâíî êîýôôèöèåíòó ýëëèïòè÷íîñòè ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà; â î - â ò î ð û õ , óãîë ìåæäó îñüþ ñèììåòðèè ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììû, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç òî÷êè, ìàêñèìàëüíî óäàëåííûå îò åå öåíòðà, è âûáðàííûì ôèêñèðîâàííûì íàïðàâëåíèåì (íàïðèìåð, îñüþ 0õ) ðàâåí óãëó íàêëîíà ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà. Òàêèì îáðàçîì, åñëè ïðèíÿòü áîëüøóþ îñü ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà ðàâíîé åäèíèöå, òî îí ìîæåò áûòü âïèñàí â ïîëÿðèçàöèîííóþ äèàãðàììó. 2. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÎÉ ÓÑÒÀÍÎÂÊÈ Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ïðèâåäåíà íà ðèñ. 7. Óñòàíîâêà ñîñòîèò èç ïåðåäàþùåé ÷àñòè, ïîçâîëÿþùåé ôîðìèðîâàòü ïëîñêèå ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû ñ ðàçëè÷íûìè âèäàìè ïîëÿðèçàöèè, è ïðèåìíîé ÷àñòè, ïîçâîëÿþùåé èçìåðÿòü ïîëÿðèçàöèîííóþ äèàãðàììó èññëåäóåìîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû.  ïåðåäàþùóþ ÷àñòü óñòàíîâêè âõîäÿò ÑÂ× ãåíåðàòîð 1, ðàáîòàþùèé â ðåæèìå âíóòðåííåé ìîäóëÿöèè ïðÿìîóãîëüíûìè èìïóëüñàìè; ïåðåäàþùàÿ ðóïîðíàÿ àíòåííà 2, âîçáóæäàþùàÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííóþ âîëíó; ïîëÿðèçàöèîííàÿ ðåøåòêà 3, ñïîñîáíàÿ èçìåíÿòü ïîëÿðèçàöèþ ïàäàþùåé íà íåå ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé âîëíû. Ïîëÿðèçàöèîííàÿ ðåøåòêà ðàñïîëîæåíà â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé íà-

3 2 1

4 y

5

q

6 Ðèñ. 7. Ñõåìà ôóíêöèîíàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ èçìåðèòåëüíîé óñòàíîâêè

14

ïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû, âîçáóæäàåìîé ïåðåäàþùåé ðóïîðíîé àíòåííîé, è èìååò âîçìîæíîñòü ïîâîðà÷èâàòüñÿ â ýòîé ïëîñêîñòè íà óãîë 1 , èçìåíÿþùèéñÿ â ïðåäåëàõ îò 0 äî ± 90°. Ïëàñòèíû ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè èìåþò ñëåäóþùèå ðàçìåðû: à = 20 ìì, d = 24 ìì.  ïðèåìíóþ ÷àñòü âõîäÿò ðóïîðíàÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííàÿ àíòåííà 4, èìåþùàÿ âîçìîæíîñòü ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ïðîäîëüíîé îñè íà ëþáîé óãîë q â ïðåäåëàõ îò 0 äî 360°; äåòåêòîðíàÿ ñåêöèÿ 5; èíäèêàòîð âûïðÿìëåííîãî íèçêî÷àñòîòíîãî ñèãíàëà (èçìåðèòåëüíûé óñèëèòåëü) 6. 3. ÏÐÎÃÐÀÌÌÀ ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀËÜÍÛÕ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÉ Öåëüþ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé íàñòîÿùåé ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ èçìåðåíèå ïîëÿðèçàöèîííûõ äèàãðàìì è êîýôôèöèåíòà ýëëèïòè÷íîñòè ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, âîëí ñ ýëëèïòè÷åñêîé è êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé. Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî ïðîâåñòè ýêñïåðèìåíòàëüíîå îïðåäåëåíèå îòíîñèòåëüíîãî çàòóõàíèÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ñ îðòîãîíàëüíûìè ïëîñêîñòÿìè ïîëÿðèçàöèè, ñâÿçàííûõ ñ ñîñòàâëÿþùèìè Åt è Ån âåêòîðà 1 , êîòîðûå ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ âíóòðè ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè, è èçìåðèòü ðàçíîñòü ôàç (Dj) ýòèõ ãàðìîíè÷åñêèõ âîëí íà âûõîäå ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè. Ýòó ðàçíîñòü ôàç ñëåäóåò ðàññ÷èòàòü ïî äàííûì (ñì. òàáë. 5. 3), çàïîëíÿåìîé â õîäå ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé {ñ ïîìîùüþ âûðàæåíèÿ (21)}, ïîìíÿ, ÷òî â äàííîé ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêå óãîë íàêëîíà ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà b ðàâåí óãëó ïîâîðîòà ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè 1 . 4. ÏÐÎÃÐÀÌÌÀ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÉ Öåëüþ òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé íàñòîÿùåé ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ çíàêîìñòâî ñ âèäàìè ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, ïîëÿðèçàöèîííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, ñïîñîáàìè âîçáóæäåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ñ òðåáóåìûìè âèäàìè ïîëÿðèçàöèè è ìåòîäàìè èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. 15

Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî ïðîèçâåñòè òåîðåòè÷åñêîå îïðåäåëåíèå ðàçíîñòè ôàç íà âûõîäå ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ âîëí ñ îðòîãîíàëüíûìè ïëîñêîñòÿìè ïîëÿðèçàöèè, ñâÿçàííûõ ñ ñîñòàâëÿþùèìè Åt è Ån âåêòîðà E ïàäàþùåé íà ýòó ðåøåòêó ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû (Dj). Ðàñ÷åò Dj íåîáõîäèìî ïðîèçâåñòè ïî ôîðìóëàì (28, 29 è 30). Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà: a = 20 ìì, d = 24 ìì, f = 10,56 ÃÃö. 5. ÏÎÐßÄÎÊ ÂÛÏÎËÍÅÍÈß ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÎÉ ÐÀÁÎÒÛ Âêëþ÷èòü àïïàðàòóðó è äàòü åé ïðîãðåòüñÿ â òå÷åíèå 15 ìèíóò. Íàñòðîèòü ÑÂ× ãåíåðàòîð íà ÷àñòîòó 10,56 ÃÃö. Ïîäãîòîâèòü èçìåðèòåëüíûé óñèëèòåëü ê ðàáîòå ñîãëàñíî åãî èíñòðóêöèè ïî ýêñïëóàòàöèè. 5.1. Ñðàâíåíèå çàòóõàíèÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ âîëí 111 2 111 â ðåøåòêå

5.1.1. Óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â èñõîäíîå ïîëîæåíèå y = 0°, ïðè êîòîðîì ïëàñòèíû ðåøåòêè ïàðàëëåëüíû ïëîñêîñòè ëàáîðàòîðíîãî ñòîëà. 5.1.2. Óñòàíîâèòü ïðèåìíóþ àíòåííó â ïîëîæåíèå q = 0°, ïðè êîòîðîì ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè ïåðåäàþùåé è ïðèåìíîé àíòåíí ïàðàëëåëüíû äðóã äðóãó. 5.1.3. Çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ ñòðåëî÷íîãî èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà (an). 5.1.4. Íå èçìåíÿÿ ïîëîæåíèå ïðèåìíîé àíòåííû, óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèå y = 90° è çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ ñòðåëî÷íîãî èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà (at). 5.1.5. Ðàññ÷èòàòü îòíîøåíèå àìïëèòóä 1 11 2 1 11 ñîñòàâëÿþùèõ âåêòîðà Å íà âûõîäå ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè  ïî ñëåäóþùåé ôîðìóëå: 1 1 1 11 2 1 11 1 22 2 21 3

(33)

5.2. Èññëåäîâàíèå ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû 5.2.1. Óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèå y = 0°. 16

5.2.2. Âðàùàÿ ïðèåìíóþ àíòåííó â ïðåäåëàõ îò q = 0° äî q = 360° ñ øàãîì 15°, çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ ñòðåëî÷íîãî èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà a è çàíåñòè èõ â òàáë. 5.1 (q – óãîë ïîâîðîòà àíòåííû). 5.2.3. Óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèå y = 90°. 5.2.4. Âðàùàÿ ïðèåìíóþ àíòåííó â ïðåäåëàõ îò q = 0° äî q = 360° ñ øàãîì 15°, çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ ñòðåëî÷íîãî èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà a è çàíåñòè èõ â òàáë. 5.1 (q – óãîë ïîâîðîòà àíòåííû). Òàáëèöà 5.1 1

12

23

41

555555555

423

441

463

6789  34512

676123

1 2 1 123 6789  34512

1 2 1 123 676123

5.3. Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé 5.3.1. Óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèå y = + 30°. 5.3.2. Âðàùàÿ ïðèåìíóþ àíòåííó â ïðåäåëàõ óãëîâ q îò q = 0° äî q = 360° ñ øàãîì 15°, çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ ñòðåëî÷íîãî èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà a è çàíåñòè èõ â òàáë. 5.2. 5.3.3. Óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèå y = –30°. 5.3.4. Âðàùàÿ ïðèåìíóþ àíòåííó â ïðåäåëàõ îò q = 0° äî q = 360° ñ øàãîì 15°, çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ ñòðåëî÷íîãî èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà a è çàíåñòè èõ â òàáë. 5.2. 5.3.5. Èçìåðèòü êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè âîëíû, óñòàíàâëèâàÿ ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèÿ y = ±15°, y = ±45°. Äëÿ ýòîãî, óñòàíîâèâ ðåøåòêó â òðåáóåìîå ïîëîæåíèå, íåîáõîäèìî âðàùàòü 17

Òàáëèöà 5.2 1

12

23

41

555555555

423

441

463

7789  34546412

787123 1 2 1 123

7789  3454 412

1 2 1 123

787123

Òàáëèöà 5.3

12

312312345

314512345

r = 1 123 2 1 145

6 789 7 6 79 6

89

6

9

èíäèêàòîðíûé ðóïîð â ïðåäåëàõ îò q = 0° äî q = 180° è ôèêñèðîâàòü ìèíèìàëüíîå è ìàêñèìàëüíîå ïîêàçàíèå èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà (amin è amax). Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé çàíåñòè â òàáë. 5.3 è ðàññ÷èòàòü êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè r. Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà êîýôôèöèåíòîâ ýëëèïòè÷íîñòè ïðè y = 0, 90 è ±30° ñëåäóåò âçÿòü èç òàáë. 5.1 è 5.2. 18

5. 4. Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé 5.4.1. Óñòàíîâèòü ïîëÿðèçàöèîííóþ ðåøåòêó â ïîëîæåíèå y = + 45°. 5.4.2. Çàôèêñèðîâàòü ïîêàçàíèÿ èíäèêàòîðíîãî ïðèáîðà èçìåðèòåëüíîãî óñèëèòåëÿ äëÿ äâóõ óãëîâ ïîâîðîòà ïðèåìíîé àíòåííû: q = + 45° (ïðè ýòîì ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïðèåìíîé àíòåííû äîëæíà áûòü ïàðàëëåëüíà ïëàñòèíàì ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè) è q = – 45° (ïðè ýòîì ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïðèåìíîé àíòåííû äîëæíà áûòü ïåðïåíäèêóëÿðíà ïëàñòèíàì ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè). Çàíåñòè ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé â òàáë. 5.4 è ðàññ÷èòàòü êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè r1. 5.4.3. Ðàññ÷èòàòü êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè r2 áåç ó÷åòà ðàçëè÷èÿ çàòóõàíèÿ îðòîãîíàëüíûõ ñîñòàâëÿþùèõ âåêòîðà E âíóòðè ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè: r2 = r1×B, (34) ãäå  – êîýôôèöèåíò, ðàññ÷èòàííûé ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé, âûïîëíåííûõ â ï. 5.1. Òàáëèöà 5.4 12

312345

r1 =

1 112 2 1 212

678 978

6. ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ ÎÒ×ÅÒÀ ÏÎ ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÎÉ ÐÀÁÎÒÅ 1. Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà èçìåðèòåëüíîé óñòàíîâêè. 2. Òàáë. 5.1…5.4 ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè è ðåçóëüòàòàìè èõ îáðàáîòêè. 3. Ïîëÿðèçàöèîííûå äèàãðàììû ïî äàííûì òàáë. 5.1 (ñì. ðèñ. 8). 4. Ïîëÿðèçàöèîííûå äèàãðàììû ïî äàííûì òàáë. 5.2 (ñì. ðèñ. 8). 5. Ãðàôèê çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà ýëëèïòè÷íîñòè îò óãëà ïîâîðîòà ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè ïî äàííûì òàáë. 5.3. 19

6. Ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå ôàçîâîãî ñäâèãà Dj, êîòîðûé äîëæåí ñîçäàâàòüñÿ ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêîé, îïðåäåëÿåìîå ñ ïîìîùüþ ôîðìóë (28, 29 è 30; èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà: à = 20ìì, d = 24 ìì, f = 10,56 ÃÃö). 7. Èçìåðåííûå çíà÷åíèÿ ôàçîâîãî ñäâèãà Dj äëÿ óãëîâ ïîâîðîòà ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè y = ±15° è y = ±30°, êîòîðûå ñëåäóåò îïðåäåëÿòü ñ ïîìîùüþ âûðàæåíèÿ (21) è äàííûõ òàáë. 5.3 (ïðè ðàñ÷åòàõ ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî óãîë íàêëîíà ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà b ðàâåí óãëó ïîâîðîòà ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè y). 8. Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ýëëèïòè÷íîñòè r1 è r2, îïðåäåëåííûå â ï. 5.4. 9. Âûâîäû ïî ïðîäåëàííîé ðàáîòå. q°

Ðèñ. 8. Ïðèìåð ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììû, ïîñòðîåííîé ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé (y = 30°; r = 0,25)

7. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ 1. ×òî íàçûâàåòñÿ ïîëÿðèçàöèåé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû? 2. ×òî íàçûâàåòñÿ ãîäîãðàôîì âåêòîðà è êàêèå âèäû ãîäîãðàôîâ âåêòîðà E ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû Âû çíàåòå? 3. Äàéòå îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ êîýôôèöèåíòà ýëëèïòè÷íîñòè è óãëà íàêëîíà ïîëÿðèçàöèîííîãî ýëëèïñà. 4. ×åì îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà ïîëíîñòüþ ïîëÿðèçîâàííàÿ, ÷àñòè÷íî ïîëÿðèçîâàííàÿ è íåïîëÿðèçîâàííàÿ ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû? 5. Îáúÿñíèòå ïðèíöèï äåéñòâèÿ ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè. 6. Èç êàêèõ ñîîáðàæåíèé âûáèðàþòñÿ ðàçìåðû à è d ïîëÿðèçàöèîííîé ðåøåòêè? 7. ×òî íàçûâàåòñÿ ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììîé? 20

8. Êàêèì îáðàçîì èçìåðÿþòñÿ ïîëÿðèçàöèîííûå äèàãðàììû? 9.  êàêîì ñëó÷àå ïîëÿðèçàöèîííàÿ äèàãðàììà è ïîëÿðèçàöèîííûé ýëëèïñ èìåþò îäèíàêîâóþ ôîðìó? 10. Èç êàêèõ ñîîáðàæåíèé âûáèðàåòñÿ âèä ïîëÿðèçàöèè ïðèåìíîé àíòåííû ïðè èçìåðåíèè ïîëÿðèçàöèîííîé äèàãðàììû?

8. Áèáëèîãðàôè÷åñêèé ñïèñîê 1. Íèêîëüñêèé Â. Â., Íèêîëüñêàÿ Ò. È. Ýëåêòðîäèíàìèêà è ðàñïðîñòðàíåíèå ðàäèîâîëí : Ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ âóçîâ/ Ì.: Íàóêà, 1989. 544 ñ. 2. Êàíàðåéêèí Ä. Â., Ïîòåõèí Â. À., Ïàâëîâ Í. Ô. Ïîëÿðèçàöèÿ ðàäèîëîêàöèîííûõ ñèãíàëîâ. Ì.: Ñâÿçü, 1964. 368 ñ. Ñîäåðæàíèå 1. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è îïðåäåëåíèÿ .................................................... 1 1.1. Âèäû ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ............................ 1 1.2. Ñïîñîáû âîçáóæäåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ òðåáóåìûì âèäîì ïîëÿðèçàöèè ............................................. 7 1.3. Ìåòîäû èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ......................................................... 12 2. Îïèñàíèå ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêè ................................................. 14 3. Ïðîãðàììà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ............................... 15 4. Ïðîãðàììà òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ........................................15 5. Ïîðÿäîê âûïîëíåíèÿ ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû ................................... 16 5.1. Ñðàâíåíèå çàòóõàíèÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ âîëí 1 11 1 1 11 â ðåøåòêå ............................................................16 5.2. Èññëåäîâàíèå ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû .........................................................................................16 5.3. Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ ýëëèïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèåé ............................................................................17 5.4. Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé ............................................................................19 6. Ñîäåðæàíèå îò÷åòà ïî ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå ................................... 19 7. Êîíòðîëüíûå âîïðîñû ....................................................................... 20 8. Áèáëèîãðàôè÷åñêèé ñïèñîê ..............................................................21 21