Polarisatsioon on antennide üks põhiomadusi. Kõigepealt peame mõistma tasapinnaliste lainete polarisatsiooni. Seejärel saame arutada antenni polarisatsiooni peamisi tüüpe.
lineaarne polarisatsioon
Hakkame mõistma tasapinnalise elektromagnetlaine polarisatsiooni.
Tasapinnalisel elektromagnetilisel (EM) lainel on mitmeid omadusi. Esimene on see, et võimsus liigub ühes suunas (kahes ortogonaalses suunas välja ei muutu). Teiseks on elektriväli ja magnetväli üksteisega risti ja teineteise suhtes risti. Elektri- ja magnetväljad on tasapinnalise laine levimise suunaga risti. Vaatleme näiteks võrrandiga (1) antud ühesageduslikku elektrivälja (E-väli). Elektromagnetväli liigub +z suunas. Elektriväli on suunatud +x suunas. Magnetväli on +y suunas.
Jälgige võrrandis (1) tähistust: . See on ühikvektor (pikkuse vektor), mis ütleb, et elektrivälja punkt on x-suunas. Tasapinnaline laine on kujutatud joonisel 1.
joonis 1. +z suunas liikuva elektrivälja graafiline esitus.
Polarisatsioon on elektrivälja jälg ja leviku kuju (kontuur). Vaatleme näiteks tasapinnalise laine elektrivälja võrrandit (1). Vaatleme asendit, kus elektriväli on (X,Y,Z) = (0,0,0) aja funktsioonina. Selle välja amplituud on kujutatud joonisel 2 mitmel ajahetkel. Väli võngub sagedusel "F".
joonis 2. Jälgige elektrivälja (X, Y, Z) = (0,0,0) erinevatel aegadel.
Elektrivälja vaadeldakse algpunktis, võnkudes amplituudiga edasi-tagasi. Elektriväli on alati piki näidatud x-telge. Kuna elektrivälja hoitakse piki ühte joont, võib öelda, et see väli on lineaarselt polariseeritud. Lisaks, kui X-telg on maapinnaga paralleelne, kirjeldatakse seda välja ka horisontaalselt polariseeritud. Kui väli on orienteeritud piki Y-telge, võib öelda, et laine on vertikaalselt polariseeritud.
Lineaarselt polariseeritud laineid ei ole vaja suunata mööda horisontaalset või vertikaalset telge. Näiteks elektrivälja laine piiranguga, mis asub piki joont, nagu näidatud joonisel 3, oleks samuti lineaarselt polariseeritud.
pilt 3. Lineaarselt polariseeritud laine, mille trajektooriks on nurk, elektrivälja amplituud.
Joonisel 3 kujutatud elektrivälja saab kirjeldada võrrandiga (2). Nüüd on elektrivälja x ja y komponent. Mõlemad komponendid on võrdse suurusega.
Üks asi, mida võrrandi (2) puhul tähele panna, on xy-komponent ja elektroonilised väljad teises etapis. See tähendab, et mõlemal komponendil on kogu aeg sama amplituud.
ringpolarisatsioon
Oletame nüüd, et tasapinnalise laine elektriväli on antud võrrandiga (3):
Sel juhul on X- ja Y-elemendid 90 kraadi faasist väljas. Kui välja vaadeldakse (X, Y, Z) = (0,0,0) nagu varem, ilmub elektrivälja ja aja kõver, nagu on näidatud allpool joonisel 4.
Joonis 4. Elektrivälja tugevus (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ domeen. (3).
Joonisel 4 kujutatud elektriväli pöörleb ringis. Seda tüüpi välja kirjeldatakse ringikujuliselt polariseeritud lainena. Ringpolarisatsiooni jaoks peavad olema täidetud järgmised kriteeriumid:
- Ringpolarisatsiooni standard
- Elektriväljal peab olema kaks ortogonaalset (risti) komponenti.
- Elektrivälja ortogonaalsed komponendid peavad olema võrdse amplituudiga.
- Kvadratuurikomponendid peavad olema 90 kraadi faasist väljas.
Kui liigute laine joonise 4 ekraanil, siis väidetakse, et välja pöörlemine on vastupäeva ja parempoolne ringpolarisatsioon (RHCP). Kui välja pööratakse päripäeva, on väljal vasakpoolne ringpolarisatsioon (LHCP).
Elliptiline polarisatsioon
Kui elektriväljal on kaks risti asetsevat komponenti, 90 kraadi faasist väljas, kuid võrdse suurusega, on väli elliptiliselt polariseeritud. Arvestades +z suunas liikuva tasapinnalise laine elektrivälja, mida kirjeldab võrrand (4):
Punkti asukoht, kus elektrivälja vektori tipp asub, on toodud joonisel 5
Joonis 5. Kiire elliptilise polarisatsioonilaine elektriväli. (4).
Joonisel 5 olev väli, mis liigub vastupäeva, oleks ekraanilt välja liikudes parempoolne elliptiline. Kui elektrivälja vektor pöörleb vastupidises suunas, on väli vasakpoolne elliptiliselt polariseeritud.
Lisaks viitab elliptiline polarisatsioon selle ekstsentrilisusele. Ekstsentrilisuse suhe suur- ja kõrvaltelje amplituudisse. Näiteks laine ekstsentrilisus võrrandist (4) on 1/0,3= 3,33. Elliptiliselt polariseeritud laineid kirjeldatakse täiendavalt peatelje suunaga. Lainevõrrandil (4) on telg, mis koosneb peamiselt x-teljest. Pange tähele, et peatelg võib olla mis tahes tasapinna nurga all. Nurka ei nõuta X-, Y- või Z-telje sobitamiseks. Lõpuks on oluline märkida, et nii ringikujuline kui ka lineaarne polarisatsioon on elliptilise polarisatsiooni erijuhud. 1.0 ekstsentriline elliptiliselt polariseeritud laine on ringpolariseeritud laine. Elliptiliselt polariseeritud lained lõpmatu ekstsentrilisusega. Lineaarselt polariseeritud lained.
Antenni polarisatsioon
Nüüd, kui oleme teadlikud polariseeritud tasapinnaliste lainete elektromagnetväljadest, on antenni polarisatsioon lihtsalt määratletud.
Antenni polarisatsioon Antenni kaugvälja hindamine, tekkiva kiirgusvälja polarisatsioon. Seetõttu on antennid sageli loetletud "lineaarselt polariseeritud" või "paremakäeliste ringpolariseeritud antennidena".
See lihtne kontseptsioon on antenni side jaoks oluline. Esiteks, horisontaalselt polariseeritud antenn ei suhtle vertikaalselt polariseeritud antenniga. Tänu vastastikkuse teoreemile edastab ja võtab antenn vastu täpselt samamoodi. Seetõttu edastavad ja võtavad vastu vertikaalpolariseeritud antennid vertikaalselt polariseeritud välju. Seega, kui proovite edastada vertikaalselt polariseeritud horisontaalselt polariseeritud antenni, siis vastuvõttu ei toimu.
Üldjuhul kirjeldatakse kahe lineaarselt polariseeritud antenni puhul, mis on pööratud üksteise suhtes nurga ( ) võrra, sellest polarisatsiooni mittevastavusest tingitud võimsuskadu polarisatsioonikaoteguriga (PLF):
Seega, kui kahel antennil on sama polarisatsioon, on nende kiirgavate elektronväljade vaheline nurk null ja polarisatsiooni mittevastavuse tõttu võimsuskadu ei esine. Kui üks antenn on vertikaalselt ja teine horisontaalselt, on nurk 90 kraadi ja võimsust ei edastata.
MÄRKUS. Telefoni liigutamine üle pea erinevate nurkade alla selgitab, miks vastuvõtt võib mõnikord suureneda. Mobiiltelefoni antennid on tavaliselt lineaarselt polariseeritud, nii et telefoni pööramine võib sageli ühtida telefoni polarisatsiooniga, parandades seeläbi vastuvõttu.
Ringpolarisatsioon on paljude antennide soovitav omadus. Mõlemad antennid on ringpolariseeritud ega kannata polarisatsiooni mittevastavuse tõttu signaali kadu. GPS-süsteemides kasutatavad antennid on parempoolse ringpolarisatsiooniga.
Oletame nüüd, et lineaarselt polariseeritud antenn võtab vastu ringpolariseeritud laineid. Samaväärselt eeldame, et ringpolariseeritud antenn püüab vastu võtta lineaarselt polariseeritud laineid. Mis on sellest tulenev polarisatsiooni kadude tegur?
Tuletage meelde, et ringpolarisatsioon on tegelikult kaks risti asetsevat lineaarselt polariseeritud lainet, mis on 90 kraadi faasist väljas. Seetõttu võtab lineaarselt polariseeritud (LP) antenn vastu ainult ringpolariseeritud (CP) lainefaasi komponenti. Seetõttu on LP-antenni polarisatsiooni mittevastavuse kadu 0,5 (-3 dB). See kehtib olenemata sellest, millise nurga all LP-antenni pööratakse. seega:
Polarisatsioonikaotegurit nimetatakse mõnikord polarisatsioonitõhususeks, antenni mittevastavusteguriks või antenni vastuvõtuteguriks. Kõik need nimed viitavad samale mõistele.
Postitusaeg: 22. detsember 2023
