Поларизацијата е една од основните карактеристики на антените. Прво треба да ја разбереме поларизацијата на рамнинските бранови. Потоа можеме да ги разгледаме главните видови на поларизација на антените.
линеарна поларизација
Ќе почнеме да ја разбираме поларизацијата на рамнинскиот електромагнетен бран.
Планарниот електромагнетен (ЕМ) бран има неколку карактеристики. Првата е дека моќноста патува во една насока (нема промени во полето 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 рамнинскиот бран. Како пример, земете еднофреквентно електрично поле (Е поле) дадено со равенката (1). Електромагнетното поле патува во +z насока. Електричното поле е насочено во +x насока. Магнетното поле е во +y насока.
Во равенката (1), забележете ја ознаката: . Ова е единичен вектор (вектор на должина), што кажува дека точката на електричното поле е во насока x. Рамнинскиот бран е илустриран на Слика 1.
слика 1. Графички приказ на електричното поле што се движи во +z насока.
Поларизацијата е трагата и обликот на ширење (контурата) на електричното поле. Како пример, разгледајте ја равенката на електричното поле во рамнински бран (1). Ќе ја набљудуваме позицијата каде што електричното поле е (X,Y,Z) = (0,0,0) како функција од времето. Амплитудата на ова поле е прикажана на Слика 2, во неколку временски моменти. Полето осцилира со фреквенција „F“.
слика 2. Набљудувајте го електричното поле (X, Y, Z) = (0,0,0) во различни временски периоди.
Електричното поле се набљудува во почетната точка, осцилирајќи напред-назад по амплитуда. Електричното поле е секогаш по должината на означената x-оска. Бидејќи електричното поле се одржува по должината на една линија, ова поле може да се каже дека е линеарно поларизирано. Дополнително, ако X-оската е паралелна со земјата, ова поле е опишано и како хоризонтално поларизирано. Ако полето е ориентирано по должината на Y-оската, за бранот може да се каже дека е вертикално поларизиран.
Линеарно поларизираните бранови не мора да бидат насочени по хоризонтална или вертикална оска. На пример, бран на електрично 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 постојат x и y компоненти на електричното поле. Двете компоненти се со еднаква големина.
Едно нешто што треба да се забележи во врска со равенката (2) е xy-компонентата и електронските полиња во втората фаза. Ова значи дека обете компоненти имаат иста амплитуда во секое време.
кружна поларизација
Сега да претпоставиме дека електричното поле на рамнинскиот бран е дадено со равенката (3):
Во овој случај, X- и Y-елементите се фазно разделени за 90 степени. Ако полето се набљудува како (X, Y, Z) = (0,0,0) повторно како и претходно, кривата на електричното поле во однос на 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 бидат исполнети 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 фазно отстапени за 90 степени.
Ако се движите на екранот Wave Figure 4, ротацијата на полето се вели дека е спротивна од стрелките на часовникот и кружно поларизирана надесно (RHCP). Ако полето се ротира во насока на стрелките на часовникот, полето ќе биде кружно поларизирано налево (LHCP).
Елиптична поларизација
Ако електричното поле има две нормални компоненти, фазно отстапени за 90 степени, но со еднаква големина, полето ќе биде елиптични поларизирани. Разгледувајќи го електричното поле на рамнински бран што патува во +z насока, опишано со равенката (4):
Локусот на точката во која ќе го заземе врвот на векторот на електричното поле е даден на Слика 5
Слика 5. Електрично поле со елиптичен поларизациски бран. (4).
Полето на Слика 5, кое се движи спротивно од стрелките на часовникот, би било десно елиптичко ако се движи надвор од екранот. Ако векторот на електричното поле ротира во спротивна насока, полето ќе биде лево елиптички поларизирано.
Понатаму, елиптичната поларизација се однесува на нејзината ексцентричност. Односот на ексцентричноста кон амплитудата на главните и споредните оски. На пример, ексцентричноста на бранот од равенката (4) е 1/0,3 = 3,33. Елиптички поларизираните бранови се понатаму опишани со насоката на главната оска. Брановата равенка (4) има оска што првенствено се состои од x-оската. Забележете дека главната оска може да биде под кој било агол на рамнината. Аголот не е потребен за да одговара на X, Y или Z оската. Конечно, важно е да се напомене дека и кружната и линеарната поларизација се посебни случаи на елиптична поларизација. 1,0 ексцентричен елиптички поларизиран бран е кружно поларизиран бран. Елиптички поларизирани бранови со бесконечна ексцентричност. Линеарно поларизирани бранови.
Поларизација на антената
Сега кога сме свесни за поларизираните рамнински бранови електромагнетни полиња, поларизацијата на антената е едноставно дефинирана.
Поларизација на антената Евалуација на далечното поле на антената, поларизацијата на добиеното зрачено поле. Затоа, антените често се наведуваат како „линеарно поларизирани“ или „десно-рачни кружно поларизирани антени“.
Овој едноставен концепт е важен за антенските комуникации. Прво, хоризонтално поларизирана антена нема да комуницира со вертикално поларизирана антена. Поради теоремата за реципроцитет, антената емитува и прима на потполно ист начин. Затоа, вертикално поларизираните антени емитуваат 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 ова несовпаѓање на поларизацијата ќе биде опишана 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 енергија поради несовпаѓање на поларизацијата. Ако едната антена е вертикално поларизирана, а другата е хоризонтално поларизирана, аголот е 90 степени и нема да се пренесува енергија.
ЗАБЕЛЕШКА: Поместувањето на телефонот над главата под различни агли објаснува зошто приемот понекогаш може да се зголеми. Антените на мобилните телефони обично се линеарно поларизирани, па затоа ротирањето на телефонот често може да се совпадне со 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 од 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?
Да се потсетиме дека кружната поларизација всушност е два ортогонални линеарно поларизирани бранови, 90 степени надвор од фаза. Затоа, линеарно поларизирана (LP) антена ќе ја прими само фазната компонента на кружно поларизираниот (CP) бран. Затоа, LP антената ќе има загуба на несовпаѓање на поларизацијата од 0,5 (-3dB). Ова е точно без разлика под кој агол е ротирана LP антената. Затоа:
Факторот на загуба на поларизација понекогаш се нарекува ефикасност на поларизација, фактор на несовпаѓање на антената или фактор на прием на антената. Сите овие имиња се однесуваат на истиот концепт.
Време на објавување: 22 декември 2023 година
