Poliarizacija yra viena iš pagrindinių antenų savybių. Pirmiausia turime suprasti plokštumos bangų poliarizaciją. Tada galime aptarti pagrindinius antenos poliarizacijos tipus.
tiesinė poliarizacija
Pradėsime suprasti plokštumos elektromagnetinės bangos poliarizaciją.
Plokščia elektromagnetinė (EM) banga turi keletą savybių. Pirmasis yra tas, kad galia keliauja viena kryptimi (joks laukas nesikeičia dviem statmenomis kryptimis). Antra, elektrinis laukas ir magnetinis laukas yra statmeni vienas kitam ir statmeni vienas kitam. Elektriniai ir magnetiniai laukai yra statmeni plokštumos bangų sklidimo krypčiai. Kaip pavyzdį apsvarstykite vieno dažnio elektrinį lauką (E lauką), pateiktą pagal (1) lygtį. Elektromagnetinis laukas juda +z kryptimi. Elektrinis laukas nukreiptas +x kryptimi. Magnetinis laukas yra +y kryptimi.
(1) lygtyje stebėkite žymėjimą: . Tai vienetinis vektorius (ilgio vektorius), kuris sako, kad elektrinio lauko taškas yra x kryptimi. Plokštumos banga parodyta 1 paveiksle.
1 pav. Elektrinio lauko, einančio +z kryptimi, grafinis vaizdas.
Poliarizacija yra elektrinio lauko pėdsakas ir sklidimo forma (kontūras). Kaip pavyzdį apsvarstykite plokštumos bangos elektrinio lauko lygtį (1). Stebėsime padėtį, kurioje elektrinis laukas yra (X,Y,Z) = (0,0,0) kaip laiko funkcija. Šio lauko amplitudė pavaizduota 2 paveiksle keliais laiko momentais. Laukas svyruoja „F“ dažniu.
2 pav. Stebėkite elektrinį lauką (X, Y, Z) = (0,0,0) skirtingu laiku.
Elektrinis laukas stebimas pradžioje, svyruojantis pirmyn ir atgal amplitude. Elektrinis laukas visada yra išilgai nurodytos x ašies. Kadangi elektrinis laukas palaikomas vienoje linijoje, galima sakyti, kad šis laukas yra tiesiškai poliarizuotas. Be to, jei X ašis yra lygiagreti žemei, šis laukas taip pat apibūdinamas kaip horizontaliai poliarizuotas. Jei laukas orientuotas išilgai Y ašies, galima sakyti, kad banga yra vertikaliai poliarizuota.
Tiesiškai poliarizuotų bangų nereikia nukreipti išilgai horizontalios ar vertikalios ašies. Pavyzdžiui, elektrinio lauko banga su apribojimu, esanti išilgai linijos, kaip parodyta 3 paveiksle, taip pat būtų tiesiškai poliarizuota.
3 paveikslas. Tiesiškai poliarizuotos bangos, kurios trajektorija yra kampas, elektrinio lauko amplitudė.
Elektrinį lauką 3 paveiksle galima apibūdinti (2) lygtimi. Dabar yra x ir y elektrinio lauko komponentai. Abu komponentai yra vienodo dydžio.
Vienas dalykas, kurį reikia atkreipti dėmesį į (2) lygtį, yra xy komponentas ir elektroniniai laukai antrajame etape. Tai reiškia, kad abu komponentai visada turi tą pačią amplitudę.
žiedinė poliarizacija
Dabar tarkime, kad plokštumos bangos elektrinis laukas pateikiamas pagal (3) lygtį:
Šiuo atveju X ir Y elementai yra 90 laipsnių nefazių. Jei laukas vėl stebimas kaip (X, Y, Z) = (0,0,0), kaip ir anksčiau, elektrinio lauko ir laiko kreivė pasirodys taip, kaip parodyta 4 paveiksle.
4 pav. Elektrinio lauko stiprumas (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ sritis. (3).
Elektrinis laukas 4 paveiksle sukasi apskritimu. Šio tipo laukas apibūdinamas kaip apskritimo poliarizuota banga. Apvaliajai poliarizacijai turi būti įvykdyti šie kriterijai:
- Apvalios poliarizacijos standartas
- Elektrinis laukas turi turėti dvi stačiakampes (statmenas) dedamąsias.
- Stačiakampių elektrinio lauko dedamųjų amplitudės turi būti vienodos.
- Kvadratūriniai komponentai turi būti 90 laipsnių nefazių.
Jei keliaujate „Wave Figure 4“ ekrane, lauko sukimasis yra prieš laikrodžio rodyklę ir dešiniarankis apskritas poliarizuotas (RHCP). Jei laukas pasukamas pagal laikrodžio rodyklę, laukas bus kairiarankės žiedinės poliarizacijos (LHCP).
Elipsinė poliarizacija
Jei elektrinis laukas turi dvi statmenas sudedamąsias dalis, kurios yra 90 laipsnių iš fazės, bet vienodo dydžio, laukas bus elipsiškai poliarizuotas. Atsižvelgiant į plokštumos bangos, sklindančios +z kryptimi, elektrinį lauką, aprašytą (4) lygtimi:
Taško, kuriame prisiims elektrinio lauko vektoriaus smaigalį, vieta parodyta 5 paveiksle
5 pav. Greitas elipsės poliarizacijos bangos elektrinis laukas. (4).
5 paveiksle pavaizduotas laukas, judantis prieš laikrodžio rodyklę, būtų dešiniarankis elipsinis, jei jis išeitų iš ekrano. Jei elektrinio lauko vektorius sukasi priešinga kryptimi, laukas bus kairiarankis elipsiškai poliarizuotas.
Be to, elipsinė poliarizacija reiškia jos ekscentriškumą. Didžiosios ir mažosios ašių ekscentriškumo ir amplitudės santykis. Pavyzdžiui, bangos ekscentriškumas pagal (4) lygtį yra 1/0,3 = 3,33. Elipsiškai poliarizuotos bangos toliau apibūdinamos pagrindinės ašies kryptimi. Bangos lygtis (4) turi ašį, kurią daugiausia sudaro x ašis. Atkreipkite dėmesį, kad pagrindinė ašis gali būti bet kokiu plokštumos kampu. Kampas nebūtinas, kad atitiktų X, Y ar Z ašis. Galiausiai svarbu pažymėti, kad tiek žiedinė, tiek tiesinė poliarizacija yra ypatingi elipsinės poliarizacijos atvejai. 1.0 ekscentrinė elipsiškai poliarizuota banga yra cirkuliariai poliarizuota banga. Elipsiškai poliarizuotos bangos su begaliniu ekscentriškumu. Tiesiškai poliarizuotos bangos.
Antenos poliarizacija
Dabar, kai žinome apie poliarizuotus plokštumos bangų elektromagnetinius laukus, antenos poliarizacija yra tiesiog apibrėžta.
Antenos poliarizacija Antenos tolimojo lauko įvertinimas, gauto spinduliuojamo lauko poliarizacija. Todėl antenos dažnai nurodomos kaip „tiesiškai poliarizuotos“ arba „dešiniosios žiedinės poliarizuotos antenos“.
Ši paprasta koncepcija yra svarbi antenos ryšiui. Pirma, horizontaliai poliarizuota antena nebendraus su vertikaliai poliarizuota antena. Dėl abipusiškumo teoremos antena perduoda ir priima lygiai taip pat. Todėl vertikaliai poliarizuotos antenos perduoda ir priima vertikaliai poliarizuotus laukus. Todėl, jei bandysite perduoti vertikaliai poliarizuotą horizontaliai poliarizuotą anteną, priėmimo nebus.
Bendruoju atveju dviejų tiesiškai poliarizuotų antenų, pasuktų viena kitos atžvilgiu kampu ( ), galios nuostoliai dėl šio poliarizacijos neatitikimo bus apibūdinami poliarizacijos nuostolių koeficientu (PLF):
Todėl, jei dviejų antenų poliarizacija yra tokia pati, kampas tarp jų spinduliuojančių elektronų laukų yra lygus nuliui ir dėl poliarizacijos neatitikimo galia neprarandama. Jei viena antena yra vertikaliai poliarizuota, o kita - horizontaliai, kampas yra 90 laipsnių ir energija nebus perduodama.
PASTABA: Telefono perkėlimas virš galvos skirtingais kampais paaiškina, kodėl kartais gali padidėti priėmimas. Mobiliųjų telefonų antenos dažniausiai yra tiesiškai poliarizuotos, todėl sukant telefoną dažnai galima sutapti su telefono poliarizacija, taip pagerinant priėmimą.
Žiedinė poliarizacija yra pageidautina daugelio antenų savybė. Abi antenos yra cirkuliariai poliarizuotos ir nepraranda signalo dėl poliarizacijos neatitikimo. GPS sistemose naudojamos antenos yra dešiniosios žiedinės poliarizacijos.
Dabar tarkime, kad tiesiškai poliarizuota antena priima cirkuliariai poliarizuotas bangas. Lygiai taip pat tarkime, kad žiedinė poliarizuota antena bando priimti tiesiškai poliarizuotas bangas. Koks yra gautas poliarizacijos nuostolių koeficientas?
Prisiminkite, kad žiedinė poliarizacija iš tikrųjų yra dvi stačiakampės tiesiškai poliarizuotos bangos, 90 laipsnių fazėje. Todėl tiesiškai poliarizuota (LP) antena priims tik žiedinės poliarizacijos (CP) bangos fazės komponentą. Todėl LP antenos poliarizacijos neatitikimo nuostoliai bus 0,5 (-3 dB). Tai tiesa, nesvarbu, kokiu kampu pasukama LP antena. todėl:
Poliarizacijos nuostolių koeficientas kartais vadinamas poliarizacijos efektyvumu, antenos nesutapimo koeficientu arba antenos priėmimo koeficientu. Visi šie pavadinimai reiškia tą pačią sąvoką.
Paskelbimo laikas: 2023-12-22
