基于MATLAB的電磁波極化波仿真教學

肖漢光　趙明富　鐘年丙　湯斌　宋濤　羅彬彬

摘要：本文針對“電磁場與電磁波”課程教學難點，以電磁波極化特性為例，提出利用MATLAB實現線極化、圓極化和橢圓極化等現象的仿真，同時對左旋和右旋圓極化波進行了仿真和模擬，得到空間各點電場矢量隨時間的變化規律。通過形象直觀的動畫，幫助學生理解深奧的理論知識，有效輔助理論教學。

關鍵詞：電磁場；電磁波；教學改革；仿真教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0167-02

“電磁場與電磁波”課程是電子信息科學與技術專業和通信工程專業本科生必修的一門重要的專業核心基礎課。該門課程的理論性很強，概念抽象，特別是電磁波部分的對學生的數學知識及其應用能力要求很高，所以“教”與“學”的難度很大，借助軟件編程是行之有效的方法。

MATLAB科學計算軟件因其編程高效、可視化好、交互性強、仿真逼真等優點，在大學教育和科學研究中的應用也日益廣泛。我們在“電磁場與電磁波”課程建設中，在教學方法和手段上借助MATLAB軟件進行了一些的改革與建設，取得了良好的效果。本文通過電磁波極化特性的實例介紹了MATLAB在電磁場與電磁波教學中的應用。

一、電磁波的極化特性

電場強度方向隨時間變化的規律稱為電磁波的極化特性。平面電磁波極化分為線極化、圓極化和橢圓極化。兩個相互正交的、頻率相同、振幅不同、相位相同的線極化平面波，可以合成線極化平面波。

三、仿真結果

運行以上代碼，可以得到在不同時間點上，電場矢量的端點合成運動軌跡，線極化、圓極化和橢圓極化分別如圖1、圖2和圖3所示。圖4為傳播方向為x軸的左旋圓極化波，表示空間各點電場在不同時刻時的運動軌跡。

四、結論

通過以上電磁波極化特性實例的仿真，展示了MALTAB科學計算軟件在電磁場與電磁波課程仿真教學中的應用，仿真效果表明MATLAB可以展現數學公式的物理圖像，對復雜物理過程進行生動的仿真，并以圖形和動畫方式呈現，使物理過程變得直觀、形象、更容易理解，也激發了學生的學習興趣，提高課堂教學質量，取得了良好的教學效果。值得推廣。

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