Електронските инженери знаат дека антените испраќаат и примаат сигнали во форма на бранови на електромагнетна (ЕМ) енергија опишана со Максвеловите равенки. Како и со многу теми, овие равенки, и ширењето, својствата на електромагнетизмот, може да се проучуваат на различни нивоа, од релативно квалитативни термини до сложени равенки.
Постојат многу аспекти за ширење на електромагнетната енергија, од кои еден е поларизацијата, која може да има различни степени на влијание или загриженост во апликациите и нивните дизајни на антени. Основните принципи на поларизација се однесуваат на целото електромагнетно зрачење, вклучувајќи RF/безжична, оптичка енергија и често се користат во оптички апликации.
Што е поларизација на антената?
Пред да ја разбереме поларизацијата, прво мора да ги разбереме основните принципи на електромагнетните бранови. Овие бранови се составени од електрични полиња (E полиња) и магнетни полиња (H полиња) и се движат во една насока. Полињата E и H се нормални едно на друго и на правецот на ширење на рамниот бран.
Поларизацијата се однесува на рамнината Е-поле од перспектива на предавателот на сигналот: за хоризонтална поларизација, електричното поле ќе се движи настрана во хоризонталната рамнина, додека за вертикална поларизација, електричното поле ќе осцилира нагоре и надолу во вертикалната рамнина. слика 1).
Слика 1: Електромагнетните енергетски бранови се состојат од меѓусебно нормални компоненти на полето E и H
Линеарна поларизација и кружна поларизација
Режимите на поларизација го вклучуваат следново:
Во основната линеарна поларизација, двете можни поларизации се ортогонални (нормални) една на друга (Слика 2). Во теорија, хоризонтално поларизираната приемна антена нема да „гледа“ сигнал од вертикално поларизирана антена и обратно, дури и ако и двете работат на иста фреквенција. Колку подобро се порамнети, толку повеќе сигнал се фаќа и преносот на енергија се максимизира кога поларизациите се совпаѓаат.
Слика 2: Линеарната поларизација обезбедува две опции за поларизација под прав агол една на друга
Косата поларизација на антената е вид на линеарна поларизација. Како основната хоризонтална и вертикална поларизација, оваа поларизација има смисла само во копнена средина. Косата поларизација е под агол од ±45 степени во однос на хоризонталната референтна рамнина. Иако ова е навистина само уште една форма на линеарна поларизација, терминот „линеарна“ обично се однесува само на хоризонтално или вертикално поларизирани антени.
И покрај некои загуби, сигналите испратени (или примени) од дијагонална антена се изводливи само со хоризонтално или вертикално поларизирани антени. Косо поларизирани антени се корисни кога поларизацијата на едната или двете антени е непозната или се менува за време на употребата.
Кружната поларизација (CP) е посложена од линеарната поларизација. Во овој режим, поларизацијата претставена со векторот на полето E ротира додека сигналот се шири. Кога се ротира надесно (гледајќи надвор од предавателот), кружната поларизација се нарекува десна кружна поларизација (RHCP); кога се ротира налево, лева кружна поларизација (LHCP) (Слика 3)
Слика 3: При кружна поларизација, векторот на полето E на електромагнетниот бран ротира; оваа ротација може да биде десна или левак
CP сигнал се состои од два ортогонални бранови кои се надвор од фаза. Потребни се три услови за да се генерира CP сигнал. Полето Е мора да се состои од две ортогонални компоненти; двете компоненти мора да бидат 90 степени надвор од фаза и еднакви по амплитуда. Едноставен начин за генерирање на CP е да се користи спирална антена.
Елиптична поларизација (ЕП) е тип на ЦП. Елиптично поларизираните бранови се засилување произведено од два линеарно поларизирани бранови, како CP брановите. Кога ќе се спојат два меѓусебно нормални линеарно поларизирани бранови со нееднакви амплитуди, се создава елипсовидно поларизиран бран.
Несовпаѓањето на поларизацијата помеѓу антените е опишано со факторот на загуба на поларизација (PLF). Овој параметар се изразува во децибели (dB) и е функција на разликата во аголот на поларизација помеѓу предавателните и приемните антени. Теоретски, PLF може да се движи од 0 dB (без загуба) за совршено подредена антена до бесконечна dB (бесконечна загуба) за совршено ортогонална антена.
Меѓутоа, во реалноста, усогласувањето (или неусогласеноста) на поларизацијата не е совршено бидејќи механичката положба на антената, однесувањето на корисникот, изобличувањето на каналот, рефлексиите на повеќе патеки и други феномени може да предизвикаат одредено аголно изобличување на пренесеното електромагнетно поле. Првично, ќе има 10 - 30 dB или повеќе „истекување“ на вкрстена поларизација на сигналот од ортогоналната поларизација, што во некои случаи може да биде доволно за да се меша со враќањето на саканиот сигнал.
Спротивно на тоа, вистинскиот PLF за две подредени антени со идеална поларизација може да биде 10 dB, 20 dB или поголем, во зависност од околностите и може да го попречи обновувањето на сигналот. Со други зборови, ненамерната вкрстена поларизација и PLF можат да работат на двата начина со попречување на саканиот сигнал или намалување на саканата јачина на сигналот.
Зошто се грижите за поларизацијата?
Поларизацијата работи на два начина: колку повеќе се подредени две антени и имаат иста поларизација, толку е подобра јачината на примениот сигнал. Спротивно на тоа, лошото усогласување на поларизацијата им отежнува на приемниците, било наменети или незадоволни, да фатат доволно сигнал од интерес. Во многу случаи, „каналот“ ја искривува пренесената поларизација или едната или двете антени не се во фиксна статичка насока.
Изборот за тоа која поларизација да се користи обично се одредува според инсталацијата или атмосферските услови. На пример, хоризонтално поларизирана антена ќе работи подобро и ќе ја одржи својата поларизација кога ќе се инсталира во близина на таванот; обратно, вертикално поларизираната антена ќе има подобри перформанси и ќе ги одржува перформансите на поларизација кога ќе се инсталира во близина на страничен ѕид.
Широко користената диполна антена (обична или преклопена) е хоризонтално поларизирана во нејзината „нормална“ ориентација за монтирање (слика 4) и често се ротира за 90 степени за да се претпостави вертикална поларизација кога е потребно или за да се поддржи претпочитаниот режим на поларизација (Слика 5).
Слика 4: Диполна антена обично се поставува хоризонтално на нејзиниот јарбол за да обезбеди хоризонтална поларизација
Слика 5: За апликации кои бараат вертикална поларизација, диполната антена може да се монтира соодветно на местото каде што антената се фаќа
Вертикалната поларизација вообичаено се користи за рачни мобилни радија, како што се оние што ги користат првите лица што реагираат, бидејќи многу вертикално поларизирани дизајни на радио антени, исто така, обезбедуваат шаблон на сенасочно зрачење. Затоа, таквите антени не мора да се преориентираат дури и ако се менува насоката на радиото и антената.
Антените со висока фреквенција (HF) од 3 - 30 MHz обично се конструирани како едноставни долги жици нанижани заедно хоризонтално помеѓу заградите. Неговата должина е одредена од брановата должина (10 - 100 m). Овој тип на антена е природно хоризонтално поларизиран.
Вреди да се напомене дека нарекувањето на овој опсег како „висока фреквенција“ започна пред неколку децении, кога 30 MHz навистина беа висока фреквенција. Иако овој опис сега се чини дека е застарен, тој е официјална ознака од Меѓународната унија за телекомуникации и сè уште е широко користен.
Преферираната поларизација може да се определи на два начина: или со користење на земјени бранови за посилно сигнализирање со краток домет со радиодифузна опрема со користење на опсегот на средни бранови (MW) од 300 kHz - 3 MHz, или со користење на небесни бранови на подолги растојанија преку врската јоносфера. Општо земено, вертикално поларизираните антени имаат подобро ширење на брановите на земјата, додека хоризонтално поларизираните антени имаат подобри перформанси на небесните бранови.
Кружната поларизација е широко користена за сателити бидејќи ориентацијата на сателитот во однос на земните станици и другите сателити постојано се менува. Ефикасноста помеѓу преносните и приемните антени е најголема кога и двете се кружно поларизирани, но линеарно поларизираните антени може да се користат со CP антени, иако постои фактор на загуба на поларизација.
Поларизацијата е исто така важна за 5G системите. Некои антени со повеќекратен влез/повеќе излез (MIMO) 5G постигнуваат зголемена пропусност со користење на поларизација за поефикасно искористување на достапниот спектар. Ова се постигнува со користење на комбинација од различни поларизации на сигналот и просторно мултиплексирање на антените (разновидност на просторот).
Системот може да пренесува два потоци на податоци бидејќи потоците на податоци се поврзани со независни ортогонално поларизирани антени и можат да се обноват независно. Дури и ако постои одредена вкрстена поларизација поради изобличување на патеката и каналот, рефлексиите, повеќепатиштата и други несовршености, ресиверот користи софистицирани алгоритми за враќање на секој оригинален сигнал, што резултира со ниски стапки на битска грешка (BER) и на крајот подобрена употреба на спектарот.
како заклучок
Поларизацијата е важна особина на антената која често се занемарува. Линеарна (вклучувајќи хоризонтална и вертикална) поларизација, коси поларизација, кружна поларизација и елиптична поларизација се користат за различни примени. Опсегот на RF перформанси од крај до крај што може да го постигне една антена зависи од нејзината релативна ориентација и усогласување. Стандардните антени имаат различни поларизации и се погодни за различни делови од спектарот, обезбедувајќи ја претпочитаната поларизација за целната апликација.
Препорачани производи:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Параметри | Типично | Единици |
| Опсег на фреквенција | 20-30 | GHz |
| Добивка | 15 Тип. | dBi |
| VSWR | 1.3 Тип. | |
| Поларизација | Двојно Линеарна | |
| Крст Пол. Изолација | 60 Тип. | dB |
| Изолација на пристаништето | 70 Тип. | dB |
| Конектор | SMA-Fемале | |
| Материјал | Al | |
| Завршување | Боја | |
| Големина(Н*Ш*В) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Тежина | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Ставка | Спецификација | Единица |
| Опсег на фреквенција | 1-18 | GHz |
| Добивка | 10 Тип. | dBi |
| VSWR | 1.5 Тип. | |
| Поларизација | Линеарна | |
| Крос По. Изолација | 30 Тип. | dB |
| Конектор | SMA-Женски | |
| Завршување | Pне | |
| Материјал | Al | |
| Големина(Н*Ш*В) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Тежина | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Параметри | Типично | Единици |
| Опсег на фреквенција | 2-18 | GHz |
| Добивка | 15 Тип. | dBi |
| VSWR | 1.5 Тип. |
|
| Поларизација | Двојно Линеарна |
|
| Крст Пол. Изолација | 40 | dB |
| Изолација на пристаништето | 40 | dB |
| Конектор | SMA-F |
|
| Површински третман | Pне |
|
| Големина(Н*Ш*В) | 276*147*147(±5) | mm |
| Тежина | 0,945 | kg |
| Материјал | Al |
|
| Работна температура | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Параметри | Типично | Единици |
| Опсег на фреквенција | 93-95 | GHz |
| Добивка | 22 Тип. | dBi |
| VSWR | 1.3 Тип. |
|
| Поларизација | Двојно Линеарна |
|
| Крст Пол. Изолација | 60 Тип. | dB |
| Изолација на пристаништето | 67 Тип. | dB |
| Конектор | WR10 |
|
| Материјал | Cu |
|
| Завршување | Златен |
|
| Големина(Н*Ш*В) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Тежина | 0,015 | kg |
Време на објавување: април-11-2024 година
