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一、理论基础：
1.天线在给定方向的极化被定义为由天线发射（辐射）的波的极化。
Notes：当没有说明方向时，极化被认为是在最大增益方向上的极化。”
在实际应用中，辐射能量的极化随着距离天线中心的方向而变化，
因此图案的不同部分可能具有不同的极化。
2.辐射波的极化被定义为：描述电场矢量的时间变化方向和相对幅度的电磁波属性
具体来说，在空间固定位置上，随时间变化而形成的矢量末端的轨迹，及观察沿传播方向的方式。
极化是由表示瞬时电场的箭头（矢量）的末端所绘制的曲线，该电场必须沿着传播方向进行观察。
图(a)和(b)显示了时间函数的典型轨迹。
3.极化可以分为线性、圆形或椭圆形。
如果描述空间中某点处电场的矢量随时间的变化始终沿着一条直线方向，那么该场被称为线性极化。
然而，一般情况下，电场所绘制的图形是一个椭圆，因此该场被称为椭圆极化。
线性极化和圆形极化是椭圆极化的特殊情况，
当椭圆变成一条直线或一个圆时，分别得到线性极化和圆形极化。
电场的轨迹可以是以顺时针或逆时针的方式追踪。
电场矢量的顺时针旋转也被称为右旋极化，逆时针旋转则被称为左旋极化。
线极化、圆极化、椭圆极化
线极化：在空间中的某一点，如果该点的电场（或磁场）矢量在任何时刻都沿着同一条直线方向，那么该时谐波是线极化的。
要实现这一点，电场或磁场矢量必须具有以下特点之一：
a. 只有一个分量
b. 两个正交的线性分量，它们在时间上相位相同或相位相差180°（或180°的倍数）。
圆极化：如果在空间中的特定点，电场（或磁场）矢量随时间的变化呈圆形轨迹，那么这个时谐波就是圆极化的。
实现这种情况的必要且充分条件是，场矢量（电场或磁场）具备以下所有特点：
a. 场必须有两个正交线性分量；
b. 这两个分量必须具有相同的大小；
c. 这两个分量的时间相位差必须是90°的奇数倍。
椭圆极化：如果波不是线极化或圆极化，则它是椭圆极化。
尽管线极化和圆极化是椭圆极化的特殊情况
但在实际应用中，椭圆极化通常指的是除了线偏振和圆偏振之外的情况
实现这种情况的必要且充分条件是，场矢量（电场或磁场）具备以下所有特点：
a. 该场必须有两个正交线性分量；
b. 这两个分量可以具有相同或不同的大小。
c.
(1) 如果这两个分量的大小不相等，则这两个分量之间的时间相位差不能为0°或180°的倍数
（因为这将是线极化）。
(2) 如果这两个分量的大小相等，则这两个分量之间的时间相位差不能是90°的奇数倍
（因为这将是圆极化）
水平极化、垂直极化
水平极化（Horizontal Polarization）定义为沿着X方向上的极化
垂直极化（Vertical Polarization）定义为沿着Y方向上的极化
CST中，在选取ludwig3坐标系下
ludwig3 Horizontal对应的水平极化分量，
ludwig3 Vertical选项对应的是垂直极化分量。
共面极化、交叉极化
交叉极化（Cross-polarization）定义为与参考极化（通常是馈源的极化方向）相垂直的极化。
共面极化(Co-Polarization)/主极化定义为与参考极化（通常是馈源的极化方向）相平行的极化。
与参考源的场相平行的场分量称为共面极化场或是主极化场
与参考源的场分量垂直的场分量称为交叉极化场
Notes：
参考极化方向的定义不是唯一的，因此交叉极化和共面极化也不是唯一的，
对于不同的参考极化方向存在不同的交叉极化和共面极化，
而且，究竟是共面极化还是交叉极化也是相对的。
总结来说：针对E面和H面有相应的共面极化和交叉极化
与电场方向平行的平面称为E面，与电场方向垂直的平面称为H面
E面和H面是相对参考馈源来定义的，不唯一
在CST中查看水平、垂直、交叉、共面极化的方法
在CST-MWS中查看天线的极化方向，需要首先确定馈源的电场方向，
垂直极化分量和水平极化分量与交叉极化和共面极化之间的关系与馈源的电场方向有关。
（1）、如果馈源电场方向沿着Y方向
ludwig3坐标下的垂直分量（ludwig3 Vertical）就是共面极化分量（Co-Polarization）
ludwig3坐标下的水平分量（ludwig3 Horizontal）就是交叉极化分量（Cross-Polarization）
（2）、如果馈源电场方向沿着X方向
ludwig3坐标下的垂直分量（ludwig3 Vertical）就是交叉极化分量（Cross-Polarization）
ludwig3坐标下的水平分量（ludwig3 Horizontal）就是共面极化分量（Co-Polarization）
（3）、如果馈源电场方向既不是X方向，也不在Y方向，则需要进行适当的坐标变换
将馈源的电场方向转到X方向或是Y方向，
以便在CST中根据ludwig3坐标系下的垂直分量和水平分量来判断交叉极化和共面极化。
二、实际仿真：
仿真的Vivaldi天线馈源的电场沿着X方向和Y方向，
这两种情况来进行讲述如何在CST中查看共面极化和交叉极化
第一种：馈源的电场沿着X方向
首先，我们选取的是2.15GHz下E面的共面极化和交叉极化，此时对应平面位xoz平面，即phi=0°
在主视图中点击右键，选择Farfield Plot Properties 选项，进入远场绘图属性对话框。
在远场绘图属性对话框的Axes页面下，选择坐标系（Coordinate system）为ludwig3。
点击OK按钮关闭对话框，由于馈源的电场沿着X方向
ludwig3坐标下的水平分量（ludwig3 Horizontal）就是共面极化分量（Co-Polarization）
下图所示即是H面的共面极化（Co-polarization）方向图
ludwig3坐标下的垂直分量（ludwig3 Vertical）就是交叉极化分量（Cross-Polarization）
下图所示即是E面的交叉面极化(Cross- polarization)方向图
Notes：同理我们也可以获得H面的共面极化和交叉极化，只需要将平面调整至yoz平面，即phi=90°
第二种：馈源的电场沿着Y方向
首先，我们选取的是2.15GHz下E面的共面极化和交叉极化，此时对应平面位yoz平面，即phi=90°
在主视图中点击右键，选择Farfield Plot Properties 选项，进入远场绘图属性对话框。
在远场绘图属性对话框的Axes页面下，选择坐标系（Coordinate system）为ludwig3。
点击OK按钮关闭对话框，由于馈源的电场沿着Y方向
ludwig3坐标下的垂直分量（ludwig3 Vertical）就是共面极化分量（Co-Polarization）
下图所示即是H面的共面极化（Co-polarization）方向图
ludwig3坐标下的水平分量（ludwig3 Horizontal）就是交叉极化分量（Cross-Polarization）
下图所示即是E面的交叉面极化(Cross- polarization)方向图
Notes：同理我们也可以获得H面的共面极化和交叉极化，只需要将平面调整至xoz平面，即phi=0°
参考文献：
Constantine A. Balanis,ANTENNA THEORY, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey,2016:68-70
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天线学习笔记——极化：线/圆/椭圆、水平/垂直、共面/交叉分享到此就结束了，感谢您的阅读。
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