什么是天线极化？如何使用频谱仪验证天线的极化？

什么是天线极化？

电磁能量传播包括多个方面，极化是其中之一。极化基本原理适用于所有的电磁辐射，包括射频/无线、也经常用于光学应用中。

理解极化前，首先要了解电磁波的基本原理。这些波由电场（E 场）和磁场（H 场）组成，且单向运动。E 场和 H 场相互垂直，也与平面波传播的方向垂直。

极化是指从信号发射器的角度看 E 场平面：对于水平极化，电场将在水平平面内侧向移动，而对于垂直极化，电场将在垂直平面内上下振荡。当发射和接收天线的极化在同一平面内时，一对发射天线和接收天线的工作效果最好。

天线极化方式分类：

天线的极化方式主要分为三种：线极化，圆极化，椭圆极化。它们分类的依据即电场矢量在平面上的投影分别为直线，圆和椭圆。如下图从左往右依次是线极化，圆极化，椭圆极化（注意看在XY平面上的投影形状）。

线极化（LP）又可分为水平极化和垂直极化。理论上，水平极化的接收天线不会“看到”来自垂直极化天线的信号，反之亦然，即使两者的工作频率相同。当两个天线极化方式对准度越高，捕获的信号就越多，专业术语即天线耦合越好，当这两个天线不需要通信时，也即这对天线太容易耦合信号，抗干扰能力弱。

圆极化 (CP) 比线性极化更复杂。在这种模式下，E 场矢量代表的极化随着信号的传播而旋转。当向右旋转时（从发射器向外看），圆极化称为右旋圆极化 (RHCP)；当向左旋转时，为左旋圆极化 (LHCP)。一个 CP 信号由两个异相的正交波组成。生成 CP 信号需要三个条件。E 场必须由两个正交分量；这两个分量的相位必须相差 90 度，并且振幅相等。

椭圆极化 (EP) 是 CP 的一种，椭圆极化波是由两个线性极化波产生的增益，与 CP 波一样。当两个相互垂直的、振幅不等的线性极化波结合在一起时，就会产生椭圆极化波。天线的极化判定主要的是看轴比，一般情况下，我们可以这么判定。轴比小于3dB就可以看成是圆极化，但是这儿所说的小于3dB不是指的天线360°上都小于3dB，而是指的辐射范围内的轴比小于3dB。轴比的定义是椭圆长轴和短轴之比，根据定义我们也能看出，轴比能判定是否是圆极化，但是没法判定是左旋还是右旋，也不能判定是x方向或y方向的线极化，所以具体极化方式，需要通过专业极化方向图进行判定。

为什么要关注极化？

极化在两个方面起作用：两根天线的对准度越高且极化相同，则接收信号的强度就越好。反之，极化对准差会使得无论是预期的，还是不满意的接收器都更难捕捉到足够多的有用信号。

常见设备一般选择使用哪种极化呢？例如，水平极化的天线安装在天花板附近时，效果会更好并能保持其极化；相反，垂直极化的天线在安装在侧墙附近时，其效果更接近于标称极化性能。

垂直极化通常用于手持移动无线电设备，如急救人员使用的无线设备，因为许多垂直极化的无线电设备天线设计也提供全向辐射模式。