前言
常常听到有人说，“电磁波极化很难理解，不好掌握”。其实不然，对单色波而言，极化是随电磁（电场或磁场）振荡有周期变化规律的矢量。故单色波的极化就两层含义，是矢量，有周期律。这似乎还是有点儿玄乎，让人摸不着头脑。
对极化进行参数化表征，可让极化这一神秘的周期律矢量现形为标量参数，看得见摸得着了。关于参数化，读者自然会想到这样一些问题，比如“极化性质的物理基础是什么？”“怎样进行参数化？”“参数如何反映极化的性质？”。回答诸如此类的问题就构成了第2章的核心内容，特别还出现了“极化对称性”这样的新鲜说法，浅显易懂，更便于宏观把握关键知识点。无论是从参数化后各参数组的值域还是从参数组合的几何绘图，都会让读者强烈地感受到极化对称性的数学美感，感觉很容易理解并记得牢。极化对称性是因为有极化椭圆的左旋和右旋这一对互逆的旋向； 而旋向的物理源头则是两个正交分量之间的相位差，互反取值就决定了极化的互反旋向。
绝对单色电磁波是理想化的，非单色波才是常态，常见发射信号均如此。信号振荡源做不到绝对稳定，它所产生信号的幅度和相位相较于振荡频率都有一个慢速变化，加上信号传输链路的非线性作用，以及实际系统带宽限制等，这些因素及综合影响使天线辐射出去的电磁波有了一个频率范围。因此第3章试图从物理上阐释取平均频率的合理性，这样非单色波就可以借鉴单色波的数学表征模样。因为非单色波的幅度和相位皆是时变的，故合成电场矢量的时变特性存在有规律、有一定规律或者无规律这三种情况。幸亏有相干矩阵这一数学工具，让我们可以研究非单色波正交分量的相关度，以及定义非单色波的极化度。极化度可以衡量非单色波极化的宏观特性，它为1时是完全极化波，为0时是未极化波，在0和1之间就是所谓的部分极化波了。部分极化波可分解成完全极化波和未极化波之和，反之亦然； 如果将“完全极化”和“未极化”引申为正交的概念，那么第3章的特色之一，便是出现了不少的正交情形，可谓是正交分解的思想在电子系统分析中无处不在。另外，将非单色波的窄带压缩成单频点时，就可以得到非单色波蜕变为单色波的全极化结果。关于非单色波的接收，第3章对极化匹配条件、极化失配条件各自在不同坐标系下的等价性进行了详细的证明，而且对极化匹配和极化失配这两者本身也作了物理上的直观解释，给出了相应的数学结论，本书也许是这些理论研究工作的最早出处，藉此希望能够引起读者对极化内涵的更加深入的思考。
极化的描述与表征是研究电磁波极化与目标作用的基础性工程。如果极化作为照射目标的输入并且目标固有极化特性已知，就可以得到目标对照射极化的散射输出，目标回波的极化特性就可确定。G.Sinclair提出了目标极化散射矩阵概念，用以描述与表征目标固有极化特性，反映目标对照射极化的调制效应，决定着目标回波极化特性。以极化散射矩阵为基础，研究目标极化散射特性有两大类思路： 一是研究极化散射矩阵（是照射波给定频率和目标姿态的函数）各种特征量以获得目标内质极化特征信息； 二是探究目标回波极化特性以提取目标极化特征信息（时域、频域、极化域、空域及其联合域，可根据不同雷达体制和实验情形来选择恰当的论域），尤其是宽带与极化结合的新体制雷达可以获取目标的精细极化特征。围绕目标极化散射，第4章进行了详细阐述。
雷达增加了极化这一维测量能力，极大丰富了目标特征信息的内容，而目标极化散射矩阵以其卓越的基础性成为雷达极化技术发展过程中最有影响力的学术成果之一。自此以后，在目标极化信息的开发与利用等方面，国内外的雷达科技工作者进行了长期不懈的努力，投入了持续的研究热情，取得了丰硕的研究成果，有效提升了雷达探测与抗干扰性能，并已在气象雷达、遥感成像等民用领域和诸多军用领域获得了成功应用。第5~8章，围绕目标极化信息获取与处理，简要介绍了作者们的一些研究心得。
我博士毕业后，于20世纪90年代末在学院新开设了“雷达极化信息处理及应用”这门研究生课程，二十多年中经历了多轮次的研究生培养方案修订和课程调整，至今它依然是很受欢迎的研究生课程之一，徐振海、代大海、陈思伟、李永祯、施龙飞等教授，以及庞晨副教授等都是该课程的教学团队成员。
无比感激我的导师郭桂蓉院士、庄钊文教授，是两位恩师睿智地把我带入了雷达极化领域，使我到了即将退休的年龄还在吃着这碗饭，可见他们是多么的富有远见，能让学生一辈子被它深深地吸引并为之奋斗了三十多年依然觉得它是如此的崭新，足见该领域的发展空间和应用潜力是多么的巨大。
关于极化研究的学术成果很多，本书的内容选择有限，主要根据肖顺平教授“雷达极化信息处理及其应用”研究生课程的讲义，并挑选了作者部分的学习和研究心得。本书共8章，依次是： 绪论、电磁波的极化、极化信号接收、目标极化散射、目标极化测量、目标极化校准、极化滤波技术以及极化目标分解。
本书由肖顺平教授牵头、规划和统稿，第1~4章由肖顺平教授编写，第5章和第7章由徐振海教授编写，第6章由代大海教授编写，第8章由陈思伟教授编写。在本书的编写过程中得到了戴幻尧研究员、杨勇副教授和曾晖、杨功清、陈吉源等博士生的热情帮助，谨向他们表达崇高的敬意和谢意。
由于作者水平有限，书中疏漏与不足在所难免，恳请读者不吝批评指正。



国防科大CEMEE国家重点实验室

2022年8月1日于长沙