在CST電磁仿真中，入射電磁波的極化角直接影響場分布與器件響應(yīng)（如天線接收效率、雷達散射截面）。極化角本質(zhì)是電場矢量在垂直于傳播方向平面內(nèi)的取向角度，需結(jié)合激勵類型（平面波/波端口）針對性設(shè)置。本文基于線極化、圓極化等常見場景，詳解3D仿真中的極化角配置方法與關(guān)鍵注意事項。

定義與分類

極化角的設(shè)置需基于電磁波極化類型，常見分類對應(yīng)不同的角度定義邏輯：

l線極化角：電場矢量與參考軸（如X軸）的夾角，0°為水平極化（電場平行X軸），90°為垂直極化（電場平行Y軸），其他角度為傾斜線極化；

l圓極化/橢圓極化角：由兩個正交線極化分量的幅度比與相位差決定，如相位差90°且幅度相等時為圓極化，旋轉(zhuǎn)方向（左旋/右旋）需額外定義；

l極化匹配關(guān)鍵：接收端極化角需與入射波一致才能獲得最大能量，仿真中需精準匹配實際場景（如衛(wèi)星通信常用右旋圓極化）。

平面波是電磁輻射與散射仿真的常用激勵（如雷達波、遠場入射），極化角通過“電場分量配置”實現(xiàn)，步驟如下：

1.新建平面波激勵

在CST菜單欄依次點擊「Insert」→「Excitations」→「PlaneWave」，彈出設(shè)置面板，核心參數(shù)聚焦“Polarization”（極化）選項卡：

l傳播方向（Direction）：先定義波的傳播軸（如沿+Z軸傳播），極化角在垂直于傳播方向的平面內(nèi)定義（如XY平面）；

l極化類型選擇：默認“Linear”（線極化），可切換為“Circular”（圓極化）或“Elliptical”（橢圓極化）。

2.線極化角精準配置

選擇“Linear”后，通過以下兩種方式定義極化角：

l角度直接輸入：在“PolarizationAngle”欄輸入角度值（0°~360°），角度以參考軸（默認X軸）為起點，逆時針為正方向。例如：

?輸入0°：電場沿X軸方向（水平極化）；

?輸入90°：電場沿Y軸方向（垂直極化）；

?輸入45°：電場沿X-Y角平分線方向（傾斜極化）。

l分量手動定義：若需更精細控制，可切換至“Components”選項卡，直接輸入電場X分量（Ex）與Y分量（Ey）的幅度，極化角由θ=arctan(Ey/Ex)自動計算（需保證相位差為0或180°）。

3.圓/橢圓極化角配置

選擇“Circular”或“Elliptical”時，極化特性由“幅度比”與“相位差”共同決定：

l圓極化設(shè)置：

a. 勾選“EqualAmplitudes”（等幅度），確保Ex=Ey；

b. 在“PhaseDifference”（相位差）欄輸入90°（右旋）或-90°（左旋）；

c. 旋轉(zhuǎn)方向可通過“Handedness”選項二次確認（Right-Handed/RLeft-Handed）。

l橢圓極化設(shè)置：

a. 取消“EqualAmplitudes”，手動輸入Ex與Ey的幅度比（如Ex:Ey=2:1）；

b. 輸入相位差（如60°），軟件自動計算橢圓極化的軸比與傾斜角；

c. 預(yù)覽窗口可實時觀察電場矢量的旋轉(zhuǎn)軌跡，輔助驗證參數(shù)正確性。

4.邊界條件適配

平面波仿真需配合“開放邊界”（如PML吸收邊界），避免反射波干擾：在「Boundaries」面板將非傳播方向的邊界設(shè)為“PerfectlyMatchedLayer”，確保入射波無反射穿透邊界，極化角測量更準確。

三、波端口激勵的極化角設(shè)置

波端口用于波導(dǎo)、傳輸線等導(dǎo)波結(jié)構(gòu)仿真（如微帶線、矩形波導(dǎo)），極化角與端口模式直接相關(guān)，步驟如下：

1.定義波端口與模式

在幾何邊界上創(chuàng)建波端口（「Insert」→「Excitations」→「WaveguidePort」），軟件自動求解端口的本征模式：

l單模端口：如矩形波導(dǎo)的TE10模式（主模），電場方向固定（垂直于寬邊），極化角由模式本身決定；

l多模激勵：若需自定義極化角，需在“ModeSettings”中勾選“User-DefinedMode”，手動疊加多個正交模式。

2.線極化角調(diào)整技巧

通過“模式疊加”實現(xiàn)任意線極化角：

1. 在端口設(shè)置面板切換至“ModeCombination”選項卡；

2. 選擇兩個正交模式（如TE10與TE01模式），輸入各自的幅度系數(shù)（A1、A2）與相位差（0°）；

3. 極化角由θ=arctan(A2/A1)計算，例如A1=1、A2=1時，極化角為45°。

3.圓極化端口配置

需疊加兩個相位差90°的正交模式：

1. 選擇TE10（Ex分量）與TE01（Ey分量）模式，設(shè)置幅度比為1:1；

2. 在“Phase”欄為其中一個模式添加90°相位偏移（如TE01相位+90°）；

3. 點擊“Calculate”驗證模式純度，確保無雜模干擾，此時端口輸出右旋圓極化波。

CST中入射電磁波極化角的設(shè)置核心是“基于激勵類型，定義電場分量的幅度與相位關(guān)系”：平面波激勵可直接輸入極化角或分量參數(shù)，波端口激勵需通過模式疊加實現(xiàn)。實際操作中需結(jié)合仿真場景（輻射/導(dǎo)波）、極化類型（線/圓/橢圓）精準配置，并通過場監(jiān)控與S參數(shù)驗證結(jié)果，確保與物理場景一致。