Elektronikos inžinieriai žino, kad antenos siunčia ir priima signalus elektromagnetinės (EM) energijos bangų pavidalu, aprašytų Maksvelo lygtimis. Kaip ir daugelis kitų temų, šios lygtys ir elektromagnetizmo sklidimas, savybės gali būti tiriamos įvairiais lygmenimis – nuo santykinai kokybinių terminų iki sudėtingų lygčių.
Yra daug elektromagnetinės energijos sklidimo aspektų, vienas iš jų yra poliarizacija, kuri gali turėti įvairaus laipsnio poveikio ar susirūpinimą naudojant programas ir jų antenų dizainą. Pagrindiniai poliarizacijos principai taikomi visai elektromagnetinei spinduliuotei, įskaitant RF/belaidę, optinę energiją, ir dažnai naudojami optiniuose įrenginiuose.
Kas yra antenos poliarizacija?
Prieš suprasdami poliarizaciją, pirmiausia turime suprasti pagrindinius elektromagnetinių bangų principus. Šios bangos susideda iš elektrinių laukų (E laukai) ir magnetinių laukų (H laukai) ir juda viena kryptimi. E ir H laukai yra statmeni vienas kitam ir plokštumos bangos sklidimo krypčiai.
Poliarizacija reiškia E lauko plokštumą iš signalo siųstuvo perspektyvos: esant horizontaliajai poliarizacijai, elektrinis laukas judės į šoną horizontalioje plokštumoje, o esant vertikaliai, elektrinis laukas svyruos aukštyn ir žemyn vertikalioje plokštumoje. 1 pav.).
1 pav. Elektromagnetinės energijos bangos susideda iš viena kitai statmenų E ir H lauko komponentų
Linijinė poliarizacija ir žiedinė poliarizacija
Poliarizacijos režimai apima šiuos:
Esant pagrindinei tiesinei poliarizacijai, dvi galimos poliarizacijos yra statmenos (statmenos) viena kitai (2 pav.). Teoriškai horizontaliai poliarizuota priėmimo antena „nematys“ signalo iš vertikaliai poliarizuotos antenos ir atvirkščiai, net jei abi veikia tuo pačiu dažniu. Kuo geriau jie suderinti, tuo daugiau signalo užfiksuojama, o energijos perdavimas maksimaliai padidinamas, kai sutampa poliarizacija.
2 pav. Linijinė poliarizacija suteikia dvi poliarizacijos parinktis, esančias stačiu kampu vienas kito atžvilgiu
Įstrižinė antenos poliarizacija yra linijinės poliarizacijos rūšis. Kaip ir pagrindinė horizontali ir vertikali poliarizacija, ši poliarizacija turi prasmę tik antžeminėje aplinkoje. Įstrižinė poliarizacija yra ±45 laipsnių kampu horizontalios atskaitos plokštumos atžvilgiu. Nors tai iš tikrųjų tik dar viena linijinės poliarizacijos forma, terminas „linijinis“ paprastai reiškia tik horizontaliai arba vertikaliai poliarizuotas antenas.
Nepaisant kai kurių nuostolių, įstrižainės antenos siunčiami (arba priimami) signalai yra įmanomi tik naudojant horizontaliai arba vertikaliai poliarizuotas antenas. Įstrižai poliarizuotos antenos yra naudingos, kai vienos ar abiejų antenų poliarizacija nežinoma arba keičiasi naudojimo metu.
Žiedinė poliarizacija (CP) yra sudėtingesnė nei tiesinė poliarizacija. Šiuo režimu E lauko vektoriaus vaizduojama poliarizacija sukasi, kai signalas sklinda. Kai pasukama į dešinę (žiūrint iš siųstuvo), žiedinė poliarizacija vadinama dešiniaranke žiedine poliarizacija (RHCP); kai pasukta į kairę, kairioji žiedinė poliarizacija (LHCP) (3 pav.)
3 pav. Apvalioje poliarizacijoje elektromagnetinės bangos E lauko vektorius sukasi; šis sukimasis gali būti dešiniarankis arba kairiarankis
CP signalas susideda iš dviejų stačiakampių bangų, kurios yra nefazinės. Norint generuoti CP signalą, reikalingos trys sąlygos. E lauką turi sudaryti du stačiakampiai komponentai; abu komponentai turi būti 90 laipsnių nefazių ir vienodos amplitudės. Paprastas būdas generuoti CP yra naudoti spiralinę anteną.
Elipsinė poliarizacija (EP) yra CP tipas. Elipsiškai poliarizuotos bangos yra stiprinimas, kurį sukuria dvi tiesiškai poliarizuotos bangos, pavyzdžiui, CP bangos. Sujungus dvi viena kitai statmenas tiesiškai poliarizuotas bangas, kurių amplitudė nevienoda, susidaro elipsiškai poliarizuota banga.
Antenų poliarizacijos neatitikimas apibūdinamas poliarizacijos nuostolių koeficientu (PLF). Šis parametras išreiškiamas decibelais (dB) ir priklauso nuo poliarizacijos kampo skirtumo tarp siunčiančios ir priimančios antenos. Teoriškai PLF gali svyruoti nuo 0 dB (be nuostolių) tobulai išlygiuotai antenai iki begalinio dB (begalinio nuostolio), jei antena yra idealiai statmena.
Tačiau iš tikrųjų poliarizacijos išlygiavimas (arba nesutapimas) nėra tobulas, nes mechaninė antenos padėtis, vartotojo elgesys, kanalo iškraipymai, daugiakrypčiai atspindžiai ir kiti reiškiniai gali sukelti tam tikrą kampinį perduodamo elektromagnetinio lauko iškraipymą. Iš pradžių bus 10 - 30 dB ar daugiau signalo kryžminės poliarizacijos "nutekėjimo" iš stačiakampės poliarizacijos, kurio kai kuriais atvejais gali pakakti, kad trukdytų atkurti norimą signalą.
Priešingai, tikrasis dviejų išlygiuotų antenų su idealia poliarizacija PLF gali būti 10 dB, 20 dB arba didesnis, atsižvelgiant į aplinkybes, ir gali trukdyti atkurti signalą. Kitaip tariant, nenumatyta kryžminė poliarizacija ir PLF gali veikti abiem būdais, trukdydami norimam signalui arba sumažindami norimą signalo stiprumą.
Kodėl rūpi poliarizacija?
Poliarizacija veikia dviem būdais: kuo labiau išlygiuotos dvi antenos ir turi vienodą poliarizaciją, tuo geresnis gaunamo signalo stiprumas. Ir atvirkščiai, dėl prastos poliarizacijos išlygiavimo imtuvams, norintiems ar nepatenkintiems, sunkiau užfiksuoti pakankamai dominančio signalo. Daugeliu atvejų „kanalas“ iškreipia perduodamą poliarizaciją arba viena ar abi antenos nėra fiksuota statine kryptimi.
Pasirinkimą, kokią poliarizaciją naudoti, dažniausiai lemia įrengimas arba atmosferos sąlygos. Pavyzdžiui, horizontaliai poliarizuota antena veiks geriau ir išlaikys savo poliarizaciją, kai bus sumontuota šalia lubų; ir atvirkščiai, vertikaliai poliarizuota antena veiks geriau ir išlaikys savo poliarizaciją, kai bus sumontuota šalia šoninės sienelės.
Plačiai naudojama dipolio antena (paprasta arba sulankstyta) yra horizontaliai poliarizuota „įprastoje“ montavimo orientacijoje (4 pav.) ir dažnai pasukama 90 laipsnių kampu, kad prireikus būtų galima nustatyti vertikalią poliarizaciją arba palaikyti pageidaujamą poliarizacijos režimą (5 pav.).
4 pav. Dipolio antena paprastai montuojama horizontaliai ant stiebo, kad būtų užtikrinta horizontali poliarizacija
5 pav. Tais atvejais, kai reikia vertikalios poliarizacijos, dipolio antena gali būti pritvirtinta atitinkamai ten, kur antena užsifiksuoja
Vertikali poliarizacija dažniausiai naudojama nešiojamuose mobiliuosiuose radijo imtuvuose, pvz., naudojamuose pirmųjų reaguotojų, nes daugelis vertikaliai poliarizuotų radijo antenų konstrukcijų taip pat suteikia įvairiakryptį spinduliavimo modelį. Todėl tokių antenų nereikia perorientuoti net pasikeitus radijo ir antenos krypčiai.
3–30 MHz aukšto dažnio (HF) antenos paprastai yra sukonstruotos kaip paprasti ilgi laidai, horizontaliai suverti tarp laikiklių. Jo ilgis nustatomas pagal bangos ilgį (10 - 100 m). Šio tipo antena natūraliai yra horizontaliai poliarizuota.
Verta paminėti, kad ši juosta buvo vadinama „aukštu dažniu“ prieš kelis dešimtmečius, kai 30 MHz iš tikrųjų buvo aukštas dažnis. Nors šis aprašymas dabar atrodo pasenęs, jis yra oficialus Tarptautinės telekomunikacijų sąjungos pavadinimas ir vis dar plačiai naudojamas.
Pageidautina poliarizacija gali būti nustatyta dviem būdais: arba naudojant antžemines bangas stipresniam trumpojo nuotolio signalizavimui transliavimo įranga, naudojanti 300 kHz–3 MHz vidutinių bangų (MW) juostą, arba naudojant dangaus bangas ilgesniems atstumams per jonosferos ryšį. Paprastai tariant, vertikaliai poliarizuotos antenos turi geresnį žemės bangų sklidimą, o horizontaliai poliarizuotos antenos pasižymi geresnėmis dangaus bangomis.
Žiedinė poliarizacija plačiai naudojama palydovams, nes palydovo orientacija antžeminių stočių ir kitų palydovų atžvilgiu nuolat kinta. Efektyvumas tarp perdavimo ir priėmimo antenų yra didžiausias, kai abi yra cirkuliariai poliarizuotos, tačiau tiesiškai poliarizuotos antenos gali būti naudojamos su CP antenomis, nors yra poliarizacijos nuostolių koeficientas.
Poliarizacija taip pat svarbi 5G sistemoms. Kai kurios 5G kelių įvesties / kelių išėjimų (MIMO) antenų masyvai padidina pralaidumą naudojant poliarizaciją, kad būtų efektyviau išnaudojamas turimas spektras. Tai pasiekiama naudojant skirtingų signalų poliarizacijų ir erdvinio antenų multipleksavimo derinį (erdvės įvairovę).
Sistema gali perduoti du duomenų srautus, nes duomenų srautai yra sujungti nepriklausomomis ortogoniškai poliarizuotomis antenomis ir gali būti atkurti nepriklausomai. Net jei dėl kelio ir kanalo iškraipymo, atspindžių, kelių kelių ir kitų netobulumų yra tam tikra kryžminė poliarizacija, imtuvas naudoja sudėtingus algoritmus, kad atkurtų kiekvieną pradinį signalą, todėl sumažėja bitų klaidų dažnis (BER) ir galiausiai pagerėjo spektro panaudojimas.
baigiant
Poliarizacija yra svarbi antenos savybė, kuri dažnai nepaisoma. Linijinė (įskaitant horizontalią ir vertikalią) poliarizacija, įstrižinė poliarizacija, apskrita poliarizacija ir elipsinė poliarizacija naudojama įvairiems tikslams. Nuo galo iki galo RF veikimo diapazonas, kurį gali pasiekti antena, priklauso nuo jos santykinės orientacijos ir išlygiavimo. Standartinės antenos turi skirtingą poliarizaciją ir yra tinkamos skirtingoms spektro dalims, užtikrindamos pageidaujamą poliarizaciją tikslinei programai.
Rekomenduojami produktai:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parametrai | Tipiškas | Vienetai |
| Dažnių diapazonas | 20-30 | GHz |
| Pelnas | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. | |
| Poliarizacija | Dvigubas Linijinis | |
| Kryžiaus pol. Isolation | 60 Tip. | dB |
| Uosto izoliacija | 70 Tip. | dB |
| Jungtis | SMA-Femalė | |
| Medžiaga | Al | |
| Apdaila | Dažai | |
| Dydis(P*P*A) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Svoris | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Prekė | Specifikacija | Vienetas |
| Dažnių diapazonas | 1-18 | GHz |
| Pelnas | 10 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 tipas. | |
| Poliarizacija | Linijinis | |
| Kryžius Po. Isolation | 30 Tip. | dB |
| Jungtis | SMA - Moteris | |
| Apdaila | Paint | |
| Medžiaga | Al | |
| Dydis(P*P*A) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Svoris | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parametrai | Tipiškas | Vienetai |
| Dažnių diapazonas | 2-18 | GHz |
| Pelnas | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 tipas. |
|
| Poliarizacija | Dvigubas Linijinis |
|
| Kryžiaus pol. Isolation | 40 | dB |
| Uosto izoliacija | 40 | dB |
| Jungtis | SMA-F |
|
| Paviršiaus apdorojimas | Paint |
|
| Dydis(P*P*A) | 276*147*147(±5) | mm |
| Svoris | 0,945 | kg |
| Medžiaga | Al |
|
| Darbinė temperatūra | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parametrai | Tipiškas | Vienetai |
| Dažnių diapazonas | 93-95 | GHz |
| Pelnas | 22 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. |
|
| Poliarizacija | Dvigubas Linijinis |
|
| Kryžiaus pol. Isolation | 60 Tip. | dB |
| Uosto izoliacija | 67 Tip. | dB |
| Jungtis | WR10 |
|
| Medžiaga | Cu |
|
| Apdaila | Auksinis |
|
| Dydis(P*P*A) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Svoris | 0,015 | kg |
Paskelbimo laikas: 2024-04-11
