Alam ng mga electronic engineer na ang mga antenna ay nagpapadala at tumatanggap ng mga signal sa anyo ng mga alon ng electromagnetic (EM) energy na inilarawan ng mga equation ni Maxwell. Tulad ng maraming paksa, ang mga equation na ito, at ang propagation, at mga katangian ng electromagnetism, ay maaaring pag-aralan sa iba't ibang antas, mula sa medyo kwalitatibong mga termino hanggang sa mga kumplikadong equation.
Maraming aspeto ang pagpapalaganap ng enerhiyang elektromagnetiko, isa na rito ang polarisasyon, na maaaring magkaroon ng iba't ibang antas ng epekto o alalahanin sa mga aplikasyon at disenyo ng kanilang antena. Ang mga pangunahing prinsipyo ng polarisasyon ay naaangkop sa lahat ng electromagnetic radiation, kabilang ang RF/wireless, optical energy, at kadalasang ginagamit sa mga aplikasyong optikal.
Ano ang polariseysyon ng antena?
Bago natin maunawaan ang polarisasyon, kailangan muna nating maunawaan ang mga pangunahing prinsipyo ng mga electromagnetic wave. Ang mga alon na ito ay binubuo ng mga electric field (E field) at magnetic field (H field) at gumagalaw sa isang direksyon. Ang mga E at H field ay patayo sa isa't isa at sa direksyon ng paglaganap ng plane wave.
Ang polarisasyon ay tumutukoy sa E-field plane mula sa perspektibo ng signal transmitter: para sa horizontal polarization, ang electric field ay kikilos patagilid sa horizontal plane, habang para sa vertical polarization, ang electric field ay mag-o-oscillate pataas at pababa sa vertical plane. (figure 1).
Pigura 1: Mga alon ng enerhiyang elektromagnetiko ay binubuo ng magkabilang patayong mga bahagi ng larangang E at H
Linear na polariseysyon at pabilog na polariseysyon
Kasama sa mga mode ng polarisasyon ang mga sumusunod:
Sa basic linear polarization, ang dalawang posibleng polarization ay orthogonal (patayo) sa isa't isa (Figure 2). Sa teorya, ang isang horizontally polarized receiving antenna ay hindi "makakakita" ng signal mula sa isang vertical polarized antenna at vice versa, kahit na pareho silang gumagana sa parehong frequency. Kung mas maayos ang pagkakahanay ng mga ito, mas maraming signal ang nakukuha, at mas napapakinabangan ang paglipat ng enerhiya kapag nagtugma ang mga polarization.
Pigura 2: Ang linear polarization ay nagbibigay ng dalawang opsyon sa polarization na nasa tamang anggulo sa isa't isa
Ang pahilig na polarisasyon ng antena ay isang uri ng linear polarization. Tulad ng pangunahing pahalang at patayong polarisasyon, ang polarisasyong ito ay may katuturan lamang sa isang terrestrial na kapaligiran. Ang pahilig na polarisasyon ay nasa anggulo na ±45 degrees sa pahalang na reference plane. Bagama't ito ay isa lamang talagang anyo ng linear polarization, ang terminong "linear" ay karaniwang tumutukoy lamang sa pahalang o patayong polarized na mga antena.
Sa kabila ng ilang pagkawala, ang mga signal na ipinadala (o natanggap) ng isang diagonal antenna ay magagawa lamang gamit ang pahalang o patayong polarized antenna. Ang mga obliquely polarized antenna ay kapaki-pakinabang kapag ang polarization ng isa o parehong antenna ay hindi alam o nagbabago habang ginagamit.
Ang pabilog na polarisasyon (CP) ay mas kumplikado kaysa sa linear na polarisasyon. Sa mode na ito, ang polarisasyon na kinakatawan ng E field vector ay umiikot habang lumalaganap ang signal. Kapag inikot pakanan (nakatingin palabas mula sa transmitter), ang pabilog na polarisasyon ay tinatawag na right-handed circular polarization (RHCP); kapag inikot pakaliwa, left-handed circular polarization (LHCP) (Larawan 3)
Pigura 3: Sa pabilog na polariseysyon, ang E field vector ng isang electromagnetic wave ay umiikot; ang pag-ikot na ito ay maaaring kanan o kaliwa.
Ang isang CP signal ay binubuo ng dalawang orthogonal wave na wala sa phase. Tatlong kondisyon ang kinakailangan upang makabuo ng isang CP signal. Ang E field ay dapat binubuo ng dalawang orthogonal component; ang dalawang component ay dapat na 90 degrees na wala sa phase at magkapareho ang amplitude. Ang isang simpleng paraan upang makabuo ng CP ay ang paggamit ng helical antenna.
Ang Elliptical polarization (EP) ay isang uri ng CP. Ang elliptically polarized waves ay ang gain na nalilikha ng dalawang linearly polarized waves, tulad ng mga CP waves. Kapag pinagsama ang dalawang magkabilang patayong linearly polarized waves na may hindi magkaparehong amplitude, isang elliptically polarized wave ang nalilikha.
Ang polarization mismatch sa pagitan ng mga antenna ay inilalarawan ng polarization loss factor (PLF). Ang parameter na ito ay ipinapahayag sa decibel (dB) at isang function ng pagkakaiba sa anggulo ng polarization sa pagitan ng mga antenna na nagpapadala at tumatanggap. Sa teorya, ang PLF ay maaaring mula 0 dB (walang pagkawala) para sa isang perpektong nakahanay na antenna hanggang sa walang katapusang dB (walang katapusang pagkawala) para sa isang perpektong orthogonal na antenna.
Gayunpaman, sa katotohanan, ang pagkakahanay (o maling pagkakahanay) ng polarization ay hindi perpekto dahil ang mekanikal na posisyon ng antenna, pag-uugali ng gumagamit, pagbaluktot ng channel, multipath reflections, at iba pang mga penomena ay maaaring magdulot ng ilang angular distortion ng naipadala na electromagnetic field. Sa simula, magkakaroon ng 10 - 30 dB o higit pa ng signal cross-polarization na "leakage" mula sa orthogonal polarization, na sa ilang mga kaso ay maaaring sapat na upang makagambala sa pagbawi ng ninanais na signal.
Sa kabaligtaran, ang aktwal na PLF para sa dalawang nakahanay na antenna na may mainam na polarization ay maaaring 10 dB, 20 dB, o higit pa, depende sa mga pangyayari, at maaaring makahadlang sa pagbawi ng signal. Sa madaling salita, ang hindi sinasadyang cross-polarization at PLF ay maaaring gumana sa parehong paraan sa pamamagitan ng paggambala sa ninanais na signal o pagbabawas sa ninanais na lakas ng signal.
Bakit mahalaga ang polarisasyon?
Ang polarisasyon ay gumagana sa dalawang paraan: mas magkahanay ang dalawang antena at pareho ang polarisasyon, mas malakas ang natatanggap na signal. Sa kabaligtaran, ang mahinang pagkakahanay ng polarisasyon ay nagpapahirap sa mga receiver, sinadya man o hindi, na makuha ang sapat na signal na pinag-aaralan. Sa maraming pagkakataon, ang "channel" ay nagpapabago sa ipinadalang polarisasyon, o ang isa o parehong antena ay wala sa isang nakapirming direksyon.
Ang pagpili kung aling polarization ang gagamitin ay karaniwang natutukoy ng mga kondisyon ng pag-install o atmospera. Halimbawa, ang isang horizontally polarized antenna ay mas mahusay na gagana at mapanatili ang polarization nito kapag naka-install malapit sa kisame; sa kabaligtaran, ang isang vertical polarized antenna ay mas mahusay na gagana at mapanatili ang polarization performance nito kapag naka-install malapit sa isang side wall.
Ang malawakang ginagamit na dipole antenna (plain o nakatupi) ay pahalang na polarized sa "normal" nitong oryentasyon sa pag-mount (Larawan 4) at kadalasang iniikot ng 90 degrees upang ipalagay ang patayong polarization kung kinakailangan o upang suportahan ang isang ginustong polarization mode (Larawan 5).
Pigura 4: Ang isang dipole antenna ay karaniwang naka-mount nang pahalang sa palo nito upang magbigay ng pahalang na polarisasyon
Pigura 5: Para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng patayong polarisasyon, ang dipole antenna ay maaaring ikabit nang naaayon kung saan sumasalo ang antenna
Karaniwang ginagamit ang patayong polarisasyon para sa mga handheld mobile radio, tulad ng mga ginagamit ng mga first responder, dahil maraming disenyo ng patayong polarisasyon ng antena ng radyo ang nagbibigay din ng omnidirectional radiation pattern. Samakatuwid, ang mga naturang antena ay hindi kailangang baguhin ang direksyon kahit na magbago ang direksyon ng radyo at antena.
Ang mga 3 - 30 MHz high frequency (HF) frequency antenna ay karaniwang binubuo bilang mga simpleng mahahabang alambre na pinagsama-sama nang pahalang sa pagitan ng mga bracket. Ang haba nito ay natutukoy ng wavelength (10 - 100 m). Ang ganitong uri ng antenna ay natural na pahalang na polarized.
Mahalagang tandaan na ang pagtukoy sa bandang ito bilang "high frequency" ay nagsimula ilang dekada na ang nakalilipas, noong ang 30 MHz ay talagang high frequency. Bagama't tila luma na ang paglalarawang ito ngayon, ito ay isang opisyal na katawagan ng International Telecommunications Union at malawak pa ring ginagamit.
Ang ginustong polarisasyon ay maaaring matukoy sa dalawang paraan: alinman sa paggamit ng mga ground wave para sa mas malakas na short-range signaling sa pamamagitan ng broadcast equipment gamit ang 300 kHz - 3 MHz medium wave (MW) band, o paggamit ng mga sky wave para sa mas mahahabang distansya sa pamamagitan ng ionosphere Link. Sa pangkalahatan, ang mga vertical polarized antenna ay may mas mahusay na ground wave propagation, habang ang mga horizontal polarized antenna ay may mas mahusay na sky wave performance.
Malawakang ginagamit ang pabilog na polarisasyon para sa mga satellite dahil ang oryentasyon ng satellite kaugnay ng mga istasyon sa lupa at iba pang mga satellite ay patuloy na nagbabago. Ang kahusayan sa pagitan ng mga transmit at receive antenna ay pinakamalaki kapag pareho silang pabilog na polarized, ngunit ang mga linearly polarized antenna ay maaaring gamitin sa mga CP antenna, bagama't mayroong polarization loss factor.
Mahalaga rin ang polarisasyon para sa mga sistemang 5G. Ang ilang 5G multiple-input/multiple-output (MIMO) antenna arrays ay nakakamit ng mas mataas na throughput sa pamamagitan ng paggamit ng polarisasyon upang mas mahusay na magamit ang magagamit na spectrum. Nakakamit ito gamit ang kombinasyon ng iba't ibang signal polarizations at spatial multiplexing ng mga antenna (space diversity).
Kayang magpadala ng dalawang data stream ang sistema dahil ang mga data stream ay konektado sa pamamagitan ng mga independent orthogonally polarized antenna at maaaring ma-recover nang nakapag-iisa. Kahit na mayroong ilang cross-polarization dahil sa path at channel distortion, reflections, multipath, at iba pang mga imperpeksyon, gumagamit ang receiver ng mga sopistikadong algorithm upang ma-recover ang bawat orihinal na signal, na nagreresulta sa mababang bit error rates (BER) at sa huli ay pinahusay na spectrum Utilization.
sa konklusyon
Ang polarisasyon ay isang mahalagang katangian ng antenna na kadalasang nakaliligtaan. Ang linear (kabilang ang pahalang at patayong) polarisasyon, pahilig na polarisasyon, pabilog na polarisasyon at elliptical polarization ay ginagamit para sa iba't ibang aplikasyon. Ang saklaw ng end-to-end RF performance na maaaring makamit ng isang antenna ay depende sa relatibong oryentasyon at pagkakahanay nito. Ang mga karaniwang antenna ay may iba't ibang polarisasyon at angkop para sa iba't ibang bahagi ng spectrum, na nagbibigay ng ginustong polarisasyon para sa target na aplikasyon.
Mga Produktong Inirerekomenda：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Mga Parameter | Tipikal | Mga Yunit |
| Saklaw ng Dalas | 20-30 | GHz |
| Makakuha | 15 Tipo. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tipo | |
| Polarisasyon | Dalawahan Linya | |
| Paghihiwalay sa Iba't Ibang Polaridad | 60 Tipo. | dB |
| Paghihiwalay ng Daungan | 70 Tipo. | dB |
| Konektor | SMA-Female | |
| Materyal | Al | |
| Pagtatapos | Pintura | |
| Sukat(L*W*H) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Timbang | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Aytem | Espesipikasyon | Yunit |
| Saklaw ng Dalas | 1-18 | GHz |
| Makakuha | 10 Tipo. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipo | |
| Polarisasyon | Linya | |
| Paghihiwalay sa Krus ng Po. | 30 Tipo. | dB |
| Konektor | SMA-Babae | |
| Pagtatapos | Phindi | |
| Materyal | Al | |
| Sukat(L*W*H) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Timbang | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Mga Parameter | Tipikal | Mga Yunit |
| Saklaw ng Dalas | 2-18 | GHz |
| Makakuha | 15 Tipo. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipo |
|
| Polarisasyon | Dalawahan Linya |
|
| Paghihiwalay sa Iba't Ibang Polaridad | 40 | dB |
| Paghihiwalay ng Daungan | 40 | dB |
| Konektor | SMA-F |
|
| Paggamot sa Ibabaw | Phindi |
|
| Sukat(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| Timbang | 0.945 | kg |
| Materyal | Al |
|
| Temperatura ng Operasyon | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Mga Parameter | Tipikal | Mga Yunit |
| Saklaw ng Dalas | 93-95 | GHz |
| Makakuha | 22 Tipo. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tipo |
|
| Polarisasyon | Dalawahan Linya |
|
| Paghihiwalay sa Iba't Ibang Polaridad | 60 Tipo. | dB |
| Paghihiwalay ng Daungan | 67 Tipo. | dB |
| Konektor | WR10 |
|
| Materyal | Cu |
|
| Pagtatapos | Ginto |
|
| Sukat(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Timbang | 0.015 | kg |
Oras ng pag-post: Abril-11-2024
