Polarisasie is een van die basiese kenmerke van antennas. Ons moet eers die polarisasie van vlakke golwe verstaan. Ons kan dan die hooftipes antennapolarisasie bespreek.
lineêre polarisasie
Ons sal die polarisasie van 'n vlakke elektromagnetiese golf begin verstaan.
'n Planêre elektromagnetiese (EM) golf het verskeie kenmerke. Die eerste is dat die drywing in een rigting beweeg (geen veld verander in twee ortogonale rigtings nie). Tweedens is die elektriese veld en die magnetiese veld loodreg op mekaar en ortogonaal op mekaar. Elektriese en magnetiese velde is loodreg op die rigting van vlakkegolfvoortplanting. As 'n voorbeeld, oorweeg 'n enkelfrekwensie elektriese veld (E-veld) gegee deur vergelyking (1). Die elektromagnetiese veld beweeg in die +z-rigting. Die elektriese veld is in die +x rigting gerig. Die magnetiese veld is in die +y-rigting.
In vergelyking (1), let op die notasie: . Dit is 'n eenheidsvektor ('n vektor van lengte), wat sê dat die elektriese veldpunt in die x-rigting is. Die vlakgolf word in Figuur 1 geïllustreer.
figuur 1. Grafiese voorstelling van die elektriese veld wat in die +z-rigting beweeg.
Polarisasie is die spoor en voortplantingsvorm (kontoer) van 'n elektriese veld. As 'n voorbeeld, beskou die vlakgolf elektriese veldvergelyking (1). Ons sal die posisie waar die elektriese veld is (X,Y,Z) = (0,0,0) as 'n funksie van tyd waarneem. Die amplitude van hierdie veld word in Figuur 2 op verskeie tye in die tyd geplot. Die veld ossilleer teen frekwensie "F".
figuur 2. Neem die elektriese veld (X, Y, Z) = (0,0,0) op verskillende tye waar.
Die elektriese veld word waargeneem by die oorsprong en ossilleer heen en weer in amplitude. Die elektriese veld is altyd langs die aangeduide x-as. Aangesien die elektriese veld langs 'n enkele lyn gehandhaaf word, kan gesê word dat hierdie veld lineêr gepolariseer is. Verder, as die X-as parallel met die grond is, word hierdie veld ook as horisontaal gepolariseer beskryf. As die veld langs die Y-as georiënteer is, kan gesê word dat die golf vertikaal gepolariseer is.
Lineêr gepolariseerde golwe hoef nie langs 'n horisontale of vertikale as gerig te word nie. Byvoorbeeld, 'n elektriese veldgolf met 'n beperking wat langs 'n lyn lê soos in Figuur 3 getoon, sal ook lineêr gepolariseer wees.
beeld 3. Die elektriese veldamplitude van 'n lineêr gepolariseerde golf waarvan die trajek 'n hoek is.
Die elektriese veld in Figuur 3 kan beskryf word deur vergelyking (2). Nou is daar 'n x- en y-komponent van die elektriese veld. Albei komponente is ewe groot.
Een ding om op te let oor vergelyking (2) is die xy-komponent en elektroniese velde in die tweede fase. Dit beteken dat beide komponente te alle tye dieselfde amplitude het.
sirkelvormige polarisasie
Aanvaar nou dat die elektriese veld van 'n vlakke golf gegee word deur vergelyking (3):
In hierdie geval is die X- en Y-elemente 90 grade uit fase. As die veld weer soos voorheen as (X, Y, Z) = (0,0,0) waargeneem word, sal die elektriese veld versus tydkromme verskyn soos hieronder in Figuur 4 getoon.
Figuur 4. Elektriese veldsterkte (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ-domein. (3).
Die elektriese veld in Figuur 4 draai in 'n sirkel. Hierdie tipe veld word beskryf as 'n sirkelvormige gepolariseerde golf. Vir sirkelpolarisasie moet aan die volgende kriteria voldoen word:
- Standaard vir sirkelpolarisasie
- Die elektriese veld moet twee ortogonale (loodregte) komponente hê.
- Die ortogonale komponente van die elektriese veld moet gelyke amplitudes hê.
- Die kwadratuurkomponente moet 90 grade uit fase wees.
As jy op die Golf Figuur 4-skerm beweeg, word gesê dat die veldrotasie antikloksgewys en regshandig sirkelvormig gepolariseer is (RHCP). As die veld in 'n kloksgewyse rigting geroteer word, sal die veld linkshandige sirkelpolarisasie (LHCP) wees.
Elliptiese polarisasie
As die elektriese veld twee loodregte komponente het, 90 grade uit fase, maar van gelyke grootte, sal die veld ellipties gepolariseer word. Met inagneming van die elektriese veld van 'n vlakke golf wat in die +z-rigting beweeg, beskryf deur Vergelyking (4):
Die lokus van die punt waar die punt van die elektriese veldvektor sal aanneem, word in Figuur 5 gegee
Figuur 5. Vinnige elliptiese polarisasiegolf elektriese veld. (4).
Die veld in Figuur 5, wat in 'n antikloksgewys rigting beweeg, sal regshandig ellipties wees as dit uit die skerm beweeg. As die elektriese veldvektor in die teenoorgestelde rigting roteer, sal die veld linkshandig ellipties gepolariseer wees.
Verder verwys elliptiese polarisasie na die eksentrisiteit daarvan. Die verhouding van eksentrisiteit tot die amplitude van die hoof- en klein-asse. Byvoorbeeld, die golfeksentrisiteit van vergelyking (4) is 1/0,3= 3,33. Ellipties gepolariseerde golwe word verder beskryf deur die rigting van die hoofas. Die golfvergelyking (4) het 'n as wat hoofsaaklik uit die x-as bestaan. Let daarop dat die hoofas teen enige vlakhoek kan wees. Die hoek word nie vereis om die X-, Y- of Z-as te pas nie. Ten slotte is dit belangrik om daarop te let dat beide sirkelvormige en lineêre polarisasie spesiale gevalle van elliptiese polarisasie is. 1.0 eksentriese ellipties gepolariseerde golf is 'n sirkelvormige gepolariseerde golf. Ellipties gepolariseerde golwe met oneindige eksentrisiteit. Lineêr gepolariseerde golwe.
Antenna polarisasie
Noudat ons bewus is van gepolariseerde vlakgolf elektromagnetiese velde, word die polarisasie van 'n antenna eenvoudig gedefinieer.
Antenna Polarisasie 'n Antenna ver-veld evaluering, die polarisasie van die gevolglike uitgestraalde veld. Daarom word antennas dikwels gelys as "lineêr gepolariseerde" of "regshandige sirkelvormige gepolariseerde antennas".
Hierdie eenvoudige konsep is belangrik vir antenna kommunikasie. Eerstens sal 'n horisontaal gepolariseerde antenna nie met 'n vertikaal gepolariseerde antenna kommunikeer nie. As gevolg van die wederkerigheidstelling, stuur en ontvang die antenna op presies dieselfde manier. Daarom stuur en ontvang vertikaal gepolariseerde antennas vertikaal gepolariseerde velde. As jy dus probeer om 'n vertikaal gepolariseerde horisontaal gepolariseerde antenna oor te dra, sal daar geen ontvangs wees nie.
In die algemene geval, vir twee lineêr gepolariseerde antennas wat met 'n hoek ( ) relatief tot mekaar geroteer word, sal die kragverlies as gevolg van hierdie polarisasie-wanaanpassing beskryf word deur die polarisasieverliesfaktor (PLF):
As twee antennas dus dieselfde polarisasie het, is die hoek tussen hul uitstralende elektronvelde nul en is daar geen kragverlies as gevolg van polarisasie-wanaanpassing nie. As een antenna vertikaal gepolariseer is en die ander is horisontaal gepolariseer, is die hoek 90 grade, en geen krag sal oorgedra word nie.
LET WEL: Om die foon oor jou kop na verskillende hoeke te skuif, verduidelik hoekom ontvangs soms verhoog kan word. Selfoonantennas is gewoonlik lineêr gepolariseer, so om die foon te draai kan dikwels ooreenstem met die polarisasie van die foon, en sodoende die ontvangs verbeter.
Sirkulêre polarisasie is 'n wenslike eienskap van baie antennas. Albei antennas is sirkelvormig gepolariseer en ly nie aan seinverlies as gevolg van polarisasie-wanpassing nie. Antennas wat in GPS-stelsels gebruik word, is regs sirkelvormig gepolariseer.
Aanvaar nou dat 'n lineêr gepolariseerde antenna sirkelvormig gepolariseerde golwe ontvang. Aanvaar eweneens dat 'n sirkelvormige gepolariseerde antenna poog om lineêr gepolariseerde golwe te ontvang. Wat is die gevolglike polarisasieverliesfaktor?
Onthou dat sirkelpolarisasie eintlik twee ortogonale lineêr gepolariseerde golwe is, 90 grade uit fase. Daarom sal 'n lineêr gepolariseerde (LP) antenna slegs die sirkulêr gepolariseerde (CP) golffase komponent ontvang. Daarom sal die LP-antenna 'n polarisasie-wanaanpassingsverlies van 0.5 (-3dB) hê. Dit is waar, maak nie saak watter hoek die LP-antenna gedraai word nie. daarom:
Polarisasieverliesfaktor word soms na verwys as polarisasiedoeltreffendheid, antenna-wanpasfaktor of antenna-ontvangsfaktor. Al hierdie name verwys na dieselfde konsep.
Postyd: 22 Desember 2023
