电磁波极化：提高信号传输效率和信息提取精度的关键因素

极化信息是电磁波的固有属性，可以提高信号的传输效率和信息的提取精度，是和信号方位信息同等重要的信息。电磁波在空间中任意一点的大小和方向均为时间的函数，该函数即为电磁波的极化。一般可以根据电磁波的矢量端点形成的轨迹在垂直于传播方向的平面上的投影的形状将极化分为线极化、椭圆极化和圆极化，其中，若椭圆极化的投影椭圆的长轴与短轴相等，此时椭圆极化即为圆极化，且电场大小不变但电场方向一直变化；若椭圆极化的投影椭圆的短轴为0，则此时椭圆极化退变为线极化，且电场大小随时改变但方向不变。因此圆极化和线极化为椭圆极化的两种极限情况。根据电场矢量随时间旋转的方向，又可将椭圆极化分为左旋椭圆极化和右旋椭圆极化，同理对于圆极化而言，也可分为左旋圆极化和右旋圆极化，将矢量信号的极化信息与时间之间的关系写成某一固定函数，则根据该函数可将矢量信号分为非极化波（Unpolarized Wave）、完全极化波（Completely Polarized Wave）和部分极化波（Partially Polarized Wave）。其中完全极化波的电场矢量在水平和垂直方向的分量是完全相关的，即二者的比值为一恒定值。而部分极化波的电场矢量在水平和垂直方向的分量是不相干的，即二者的比值为一与时间相关的动态函数，此时的极化参数也为一与时间相关的动态函数。非极化波可以看作部分极化波的一种特殊情况，此时电场矢量在水平和垂直方向的分量是完全不相关的，因此也被定义为随机极化波。为了便于讨论分析，本文所采用的入射信号均假设为完全极化波。