直線偏波円偏波偏波利用の具体例 TEM, TE, TMの定義

v1.6 Jun.2015
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直線偏波
垂直アンテナ
y
円偏波
y
x
E（電界）
2
y
y
x
B（磁場）
水平アンテナ
x
t=t0
x
t=t0
E（電界）
E（電界）
E（電界）
z0
B（磁場）
MFアンテナ
偏波面（電界面）
z zが地面に対して
垂直か水平か？
z
t3
VHFアンテナ
UHFアンテナ
携帯
電話
基地局
3
PHS
基地局
アマチュア無線
UHF
1.
2.
3.
4.
y 
船舶レーダ
E

H
GPSコンパス
t0
x
z
位相差+π/2の
E（電界）
※ 観測点 z0 で電波の進行方向 z+ を
）
見ると時間とともに左回り（
4
TEM波 (Transverse Electromagnetic Wave)：電磁的横波
TE波 (Transverse Electric Wave)：電気的横波, または H波
TM波 (Transverse Magnetic Wave)：磁気的横波, または E波
ハイブリッド波 (Hybrid Wave)：TE波とTM波の混成・混合波
伝搬方向z軸に電磁界
が存在しない
VHF
z=z0
t2
TEM, TE, TMの定義
Ez  H z  0
地上波
t3
垂直アンテナと水平アンテナから出る電界の位相差が
±π/2で、振幅が等しいとき、偏波が回転する。
これを円偏波と呼び、左旋円偏波と右旋円偏波がある。
交差偏波識別度：直交偏波の分離度合（XPD：Cross Polarization Discrimination）
偏波利用の具体例
z
位相差-π/2の
x E（電界）
t2
t1 ※ 観測点 z0 で電波の進行方向 z+ を t1
）
見ると時間とともに右回り（
t0
垂直アンテナから出た電波（垂直偏波）は
水平アンテナではほとんど受信できない。
衛星
z=z0
z0
y
y

S
x
z
Ez  0
Hzは存在
Hz  0
Ezは存在
伝搬方向z軸に電界が存伝搬方向z軸に磁界が存
在しない（磁界は存在）
在しない（電界は存在）
y 電界ベクトル
y 磁界ベクトル
を軸回転

を軸回転

yz面
E
 x
S

H
zx面
Hz発生
z

H
E

S
x
Ez発生
z
岡田, “マイクロ波工学,” pp. 127-128, 学献社, 1999 西原, “光・電磁波工学,” pp. 70-71, オーム社, 2000
本郷, “マイクロ波工学,” pp. 79-84, 信山社サイテック, 1993
平田, “マイクロ波工学,” p. 64, 日本理工出版会, 2004
TEM, TE, TMの定義（一般化）
1.
2.
3.
4.
5
偏光板のしくみ（その１）
6
TEM波 (Transverse Electromagnetic Wave)：電磁的横波
TE波 (Transverse Electric Wave)：電気的横波, または H波
TM波 (Transverse Magnetic Wave)：磁気的横波, または E波
ハイブリッド波 (Hybrid Wave)：TE波とTM波の混成・混合波
Ez  H z  0
伝搬方向z軸に電磁界
が存在しない
y

Et

Ht
x

S
Ez  0
Ezは存在
伝搬方向z軸に電界が存伝搬方向z軸に磁界が存
在しない（磁界は存在）
在しない（電界は存在）
y
y

電界ベ
磁界ベ
Et
クトルを
クトルを
x 軸回転
軸回転
Ht
z
Hz  0
Hzは存在

S

Ht
x
Hz発生
z

S
光は縦、横、斜めと様々な方向に波のように揺れな
がら進みます。光が偏光板を通り抜けるとき、偏光
板の隙間と同じ向きに揺れる光だけが通り抜け、特
定の方向に揺れる光になります。偏光板では、この
ような光の性質を知ることができます。
Et

S
Ez発生
z
岡田, “マイクロ波工学,” pp. 127-128, 学献社, 1999 西原, “光・電磁波工学,” pp. 70-71, オーム社, 2000
本郷, “マイクロ波工学,” pp. 79-84, 信山社サイテック, 1993
平田, “マイクロ波工学,” p. 64, 日本理工出版会, 2004
偏光板のしくみ（その２）
http://www.olympusmicro.com/primer/lightandcolor/polarization.html
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光は縦、横、斜めと様々
な方向に波のように揺れ
ながら進みます。光が偏
光板を通り抜けるとき、偏
光板の隙間と同じ向きに
揺れる光だけが通り抜け、
特定の方向に揺れる光に
なります。偏光板では、こ
のような光の性質を知る
ことができます。
http://ocw.kyushu-u.ac.jp/90931/0001/lecture/9.pdf
http://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/43/2/
実験３．誘電体板の効果検証
【実験】 LNBフィードホーン内に誘電体板を挿入（右45°傾斜と
左45°傾斜の2ケース）し、IF周波数スペクトルを撮影して比較せ
よ。スペクトルが異なる理由を考察せよ。
http://www.kontec.com/teq/qanda.htm#23 より引用
8
実験４．偏波回転方向確認実験
針金の形状で偏波を調べる方法
9
偏波回転方向確認（参考）
針金の形状で偏波を調べる方法
10

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