Поларизацијата е една од основните карактеристики на антените. Прво треба да ја разбереме поларизацијата на рамни бранови. Потоа можеме да разговараме за главните типови на поларизација на антената.
линеарна поларизација
Ќе почнеме да ја разбираме поларизацијата на рамниот електромагнетен бран.
Рамен електромагнетен (ЕМ) бран има неколку карактеристики. Првата е дека моќноста патува во една насока (ниедно поле не се менува во две ортогонални насоки). Второ, електричното поле и магнетното поле се нормални едно на друго и ортогонални едно на друго. Електричните и магнетните полиња се нормални на насоката на ширење на рамниот бран. Како пример, разгледајте едно фреквентно електрично поле (E поле) дадено со равенката (1). Електромагнетното поле се движи во насока +z. Електричното поле е насочено во насока +x. Магнетното поле е во насока +y.
Во равенката (1) набљудувајте ја ознаката: . Ова е единечен вектор (вектор со должина), кој вели дека точката на електричното поле е во насока x. Рамниот бран е илустриран на Слика 1.
слика 1. Графички приказ на електричното поле кое се движи во насока +z.
Поларизација е трага и форма на ширење (контура) на електрично поле. Како пример, разгледајте ја равенката на електричното поле на рамнински бранови (1). Ќе ја набљудуваме позицијата каде што електричното поле е (X,Y,Z) = (0,0,0) во функција на времето. Амплитудата на ова поле е прикажана на Слика 2, во неколку моменти во времето. Полето осцилира со фреквенција „F“.
слика 2. Набљудувајте го електричното поле (X, Y, Z) = (0,0,0) во различни времиња.
Електричното поле се забележува на почетокот, осцилирајќи напред-назад во амплитуда. Електричното поле е секогаш по наведената оска x. Бидејќи електричното поле се одржува по една линија, ова поле може да се каже дека е линеарно поларизирано. Дополнително, ако X-оската е паралелна со земјата, ова поле е исто така опишано како хоризонтално поларизирано. Ако полето е ориентирано по Y-оската, бранот може да се каже дека е вертикално поларизиран.
Линеарно поларизираните бранови не треба да се насочуваат по хоризонтална или вертикална оска. На пример, бранот на електричното поле со ограничување што лежи по линија како што е прикажано на Слика 3, исто така, би бил линеарно поларизиран.
слика 3. Амплитудата на електричното поле на линеарно поларизиран бран чија траекторија е агол.
Електричното поле на Слика 3 може да се опише со равенката (2). Сега има x и y компонента на електричното поле. Двете компоненти се еднакви по големина.
Едно нешто што треба да се забележи за равенката (2) е xy-компонентата и електронските полиња во втората фаза. Ова значи дека двете компоненти имаат иста амплитуда во секое време.
кружна поларизација
Сега да претпоставиме дека електричното поле на рамниот бран е дадено со равенката (3):
Во овој случај, X- и Y-елементите се 90 степени надвор од фаза. Ако полето се набљудува како (X, Y, Z) = (0,0,0) повторно како порано, кривата на електричното поле наспроти времето ќе се појави како што е прикажано подолу на Слика 4.
Слика 4. Јачина на електричното поле (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ домен. (3).
Електричното поле на слика 4 ротира во круг. Овој тип на поле е опишан како кружно поларизиран бран. За кружна поларизација, мора да се исполнат следниве критериуми:
- Стандард за кружна поларизација
- Електричното поле мора да има две ортогонални (нормални) компоненти.
- Ортогоналните компоненти на електричното поле мора да имаат еднакви амплитуди.
- Квадратурните компоненти мора да бидат 90 степени надвор од фаза.
Ако се движите на екранот на Слика 4 на бранови, се вели дека ротацијата на полето е спротивно од стрелките на часовникот и дека е кружно поларизирана десно (RHCP). Ако полето се ротира во насока на стрелките на часовникот, полето ќе биде кружна поларизација на левата страна (LHCP).
Елиптична поларизација
Ако електричното поле има две нормални компоненти, 90 степени надвор од фаза, но со еднаква големина, полето ќе биде елипсовидно поларизирано. Земајќи го предвид електричното поле на рамниот бран кој патува во насока +z, опишан со равенката (4):
Локусот на точката во која ќе се претпостави врвот на векторот на електричното поле е даден на слика 5
Слика 5. Навремено електрично поле на елипсовиден поларизациски бран. (4).
Полето на Слика 5, кое се движи во спротивна насока од стрелките на часовникот, би било елипсовидно десно, ако патува надвор од екранот. Ако векторот на електричното поле ротира во спротивна насока, полето ќе биде лево елипсовидно поларизирано.
Понатаму, елиптичната поларизација се однесува на нејзината ексцентричност. Односот на ексцентричност до амплитудата на главната и помалата оска. На пример, брановата ексцентричност од равенката (4) е 1/0,3= 3,33. Елиптично поларизираните бранови дополнително се опишуваат со насоката на главната оска. Брановата равенка (4) има оска која првенствено се состои од оската x. Забележете дека главната оска може да биде под кој било агол на рамнина. Аголот не е потребен за да одговара на оската X, Y или Z. Конечно, важно е да се забележи дека и кружната и линеарната поларизација се посебни случаи на елипсовидна поларизација. 1.0 ексцентричен елипсовидно поларизиран бран е кружно поларизиран бран. Елиптично поларизирани бранови со бесконечна ексцентричност. Линеарно поларизирани бранови.
Поларизација на антената
Сега кога сме свесни за поларизираните електромагнетни полиња со рамнински бранови, поларизацијата на антената е едноставно дефинирана.
Поларизација на антената Евалуација на далечно поле на антената, поларизација на добиеното зрачено поле. Затоа, антените често се наведени како „линеарно поларизирани“ или „деснораки кружно поларизирани антени“.
Овој едноставен концепт е важен за антената комуникации. Прво, хоризонтално поларизирана антена нема да комуницира со вертикално поларизирана антена. Поради теоремата за реципроцитет, антената пренесува и прима на ист начин. Затоа, вертикално поларизираните антени пренесуваат и примаат вертикално поларизирани полиња. Затоа, ако се обидете да пренесете вертикално поларизирана хоризонтално поларизирана антена, нема да има прием.
Во општиот случај, за две линеарно поларизирани антени ротирани една во однос на друга под агол ( ), загубата на моќност поради оваа несовпаѓање на поларизацијата ќе се опише со факторот на загуба на поларизација (PLF):
Затоа, ако две антени имаат иста поларизација, аголот помеѓу нивните зрачни електронски полиња е нула и нема загуба на моќност поради неусогласеност на поларизацијата. Ако едната антена е вертикално поларизирана, а другата хоризонтално, аголот е 90 степени и нема да се пренесе струја.
ЗАБЕЛЕШКА: Преместувањето на телефонот преку глава до различни агли објаснува зошто приемот понекогаш може да се зголеми. Антените за мобилни телефони обично се линеарно поларизирани, така што ротирањето на телефонот често може да одговара на поларизацијата на телефонот, со што се подобрува приемот.
Кружната поларизација е пожелна карактеристика на многу антени. Двете антени се кружно поларизирани и не страдаат од губење на сигналот поради несовпаѓање на поларизацијата. Антените што се користат во GPS системите се кружно поларизирани десно.
Сега да претпоставиме дека линеарно поларизирана антена прима кружно поларизирани бранови. Еквивалентно, да претпоставиме дека кружно поларизирана антена се обидува да прими линеарно поларизирани бранови. Кој е резултирачкиот фактор на загуба на поларизација?
Потсетете се дека кружната поларизација е всушност два ортогонални линеарно поларизирани бранови, 90 степени надвор од фаза. Затоа, линеарно поларизирана (LP) антена ќе ја прима само кружната поларизирана (CP) бранова фаза компонента. Затоа, LP антената ќе има загуба на несовпаѓање на поларизација од 0,5 (-3dB). Ова е точно без разлика на кој агол се ротира LP антената. затоа:
Факторот на загуба на поларизација понекогаш се нарекува ефикасност на поларизација, фактор на несовпаѓање на антената или фактор на прием на антена. Сите овие имиња се однесуваат на истиот концепт.
Време на објавување: 22-12-2023 година
