电磁波极化及其应用

电磁波极化

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）。

电磁波极化的应用

1、电磁波极化在雷达通信中的应用

针对雷达技术中“目标在哪里以及是什么样的目标”这一核心问题，利用电磁波本身的极化矢量性，采用干扰抑制、极化滤波、目标极化检测等技术手手段，极大增强并扩展了雷达的探测功能和应用范围。

1955年，美国启动GITA235项目，旨在利用极化来区分目标和杂波。1985年，世界上第一部机载极化合成孔径雷达（PolSAR）问世，标志着PolSAR进入了实用阶段。2004年，中国电子科技集团研制的机载双极化合成孔径雷达试飞成功。我国新一代星载合成孔径雷达具有多频段、多极化同时成像能力，广泛应用于军事通信和民用遥感领域。

2、电磁波极化在光通信中的应用

在光通信中，信号的极化状态通常被称为偏振状态。目前极化状态在光通信中的应用主要有偏振复用和偏振调制两个方面。偏振复用和偏振调制利用了光信号在偏振状态上的自由度，可与各种相位调制，幅度调制相结合，来提升频谱效率和传输速率。1987年，E.Dictrich提出了偏振调制的技术，并实验成功560Mbit/s的数据传输。1992年贝尔实验室SGJEvangelides实现了偏振状态复用。

3、电磁波极化在无线通信中的应用

在目前的无线通信中，电磁波极化主要用于极化分集、极化复用、极化调制三个方面。极化分集最早由贝尔实验室的Lee和Yeh等人在1972年提出，基本思想是利用天线的极化正交性，来实现分集功能。极化复用与光通信中的偏振复用思想类似，即利用两个或者多个极化状态之间不相关特性来同时发送和接收多路不同的电磁信号，区别在于极化复用的散射环境和频段不同。极化调制利用电磁波的极化状态承载信息，其具有与现有的调制方式兼容性好，不易被检测的优点。2016年，DWei将极化调制与传统幅度相位调制结合，提出了一种更高效的无线传输方案，并利用硬件平台实现了此方案，该方案可以用于通信效率的提升和保密通信等方面。