Круговой называется поляризация, при которой конец вектора напряженности поля за период описывает окружность

Пример сложения двух линейно поляризованных волн в волну с круговой поляризацией иллюстрирует рис. 6.4.

Обе складываемые волны имеют одинаковые амплитуды Е₀, но сдвинуты по фазе на 90˚. Мгновенное значение напряженности поля первой волны, ориентированной по горизонтали, обозначено Е₁, а второй волны, ориентированной по вертикали - Е₂. Зависимости напряженности поля этих волн от времени описываются формулами (6.4) и (6.5) соответственно.

Рис. 6.4. Сложение двух линейно поляризованных волн в волну с круговой поляризацией

Левая картинка соответствует моменту времени t = 0. В этот момент времени напряженность поля первой волны максимальна и равна Е₀. Напряженность поля второй волны равна нулю. Следовательно, вектор суммы направлен горизонтально и равен Е₀.

Следующая картинка иллюстрирует положение векторов через 1/8 периода. Фаза волны при этом ωt = π/4, cos(π/4) = sin(π/4) = 0.707. Следовательно, Е₁ = Е₂ = 0.707Е₀. Модуль суммарного вектора равен корню квадратному из суммы квадратов амплитуд составляющих. Поэтому модуль не изменится, но вектор повернется в пространстве против часовой стрелки на угол 45˚ относительно начального положения.

На третьей картинке, при t = Т/4, Е₂ = Е₀, а Е₁ = 0. Модуль суммарного вектора остался прежним, но он повернулся еще на 45˚ относительно начального положения.

И так далее. Очевидно, что модуль суммарного вектора постоянен и равен E₀, а вектор вращается вокруг направления распространения.

Коэффициент эллиптичности этой волны равен единице. Мгновенный снимок электрического поля волны с круговой поляризацией приведен на рис. 6.5. Важно понять, что вектор напряженности электрического поля в эллиптически поляризованной волне вращается вокруг направления распространения. При этом плоскость поляризации тоже вращается. За период они описывают полный оборот.

Рис. 6.5. Мгновенный снимок волны с круговой поляризацией

Таким же путем можно получить и волну с эллиптической поляризацией. Для этого можно сохранить сдвиг фаз между слагаемыми равным π/2, но изменить амплитуду одной из волн, или складывать волны равной амплитуды, но со сдвигом фазы, меньшим, чем π/2.

Рис. 6.6. Сложение двух волн с круговой поляризацией

Волна с круговой поляризацией была получена путем сложения двух линейно поляризованных волн. В свою очередь, линейно поляризованную волну можно рассматривать как сумму двух волн с эллиптической или круговой поляризацией, вращающихся в разные стороны. Процедуру сложения таких волн с равными амплитудами и начальными фазами иллюстрирует рис. 6.6.

Векторы напряженности электрического поля складываемых волн изображены тонкими линиями, а вектор суммарной волны – более толстой. Из построения видно, что результирующая волна оказывается линейно поляризованной. Плоскость ее поляризации на рис. ориентирована вертикально, а амплитуда в два раза превышает амплитуду слагаемых волн.

Поляризация волны имеет большое значение для практической радиотехники. Для примера рассмотрим штыревую антенну. Это прямой отрезок металлического стержня, в котором электрическое поле создает ток проводимости. Электрическое поле действует на свободные электроны металла и заставляет их двигаться. В антенне возникает ток, который используется для выделения сигнала. Как видите, все просто. За исключением одного. Для получения максимального напряжение сигнала на выходе антенны ось стержня должна быть ориентирована параллельно вектору напряженности электрического поля. Или, что то же самое, параллельно плоскости поляризации. Если ось антенны будет направлена под углом к вектору напряженности электрического поля, уровень сигнала уменьшится. А если антенну направить перпендикулярно плоскости поляризации, то сигнала на выходе не будет вовсе.

С другой стороны, такая же штыревая антенна в поле волны с круговой поляризацией, размещенная перпендикулярно направлению распространения, будет создавать выходной сигнал неизменной амплитуды независимо от ориентации в поперечной плоскости. Это обстоятельство делает волны с круговой поляризацией предпочтительными для организации радиосвязи с подвижными объектами, антенны которых могут занимать любые, заранее не предсказуемые положения.