Ang polariseysyon ay isa sa mga pangunahing katangian ng mga antenna. Kailangan muna nating maunawaan ang polariseysyon ng mga alon ng eroplano. Pagkatapos ay maaari nating talakayin ang mga pangunahing uri ng polariseysyon ng antenna.
linear polariseysyon
Magsisimula tayong maunawaan ang polariseysyon ng isang eroplanong electromagnetic wave.
Ang isang planar electromagnetic (EM) wave ay may ilang mga katangian. Ang una ay ang kapangyarihan ay naglalakbay sa isang direksyon (walang pagbabago sa field sa dalawang orthogonal na direksyon). Pangalawa, ang electric field at ang magnetic field ay patayo sa isa't isa at orthogonal sa isa't isa. Ang mga electric at magnetic field ay patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng plane wave. Bilang halimbawa, isaalang-alang ang isang single-frequency electric field (E field) na ibinigay ng equation (1). Ang electromagnetic field ay naglalakbay sa +z na direksyon. Ang electric field ay nakadirekta sa +x na direksyon. Ang magnetic field ay nasa +y na direksyon.
Sa equation (1), obserbahan ang notasyon: . Ito ay isang unit vector (isang vector ng haba), na nagsasabing ang electric field point ay nasa x na direksyon. Ang alon ng eroplano ay inilalarawan sa Figure 1.
figure 1. Graphical na representasyon ng electric field na naglalakbay sa +z na direksyon.
Ang polarization ay ang trace at propagation na hugis (contour) ng isang electric field. Bilang halimbawa, isaalang-alang ang plane wave electric field equation (1). Obserbahan natin ang posisyon kung saan ang electric field ay (X,Y,Z) = (0,0,0) bilang isang function ng oras. Ang amplitude ng patlang na ito ay naka-plot sa Figure 2, sa ilang mga pagkakataon sa oras. Ang field ay oscillating sa frequency "F".
figure 2. Pagmasdan ang electric field (X, Y, Z) = (0,0,0) sa iba't ibang oras.
Ang electric field ay sinusunod sa pinanggalingan, oscillating pabalik-balik sa amplitude. Ang electric field ay palaging kasama ng ipinahiwatig na x-axis. Dahil ang electric field ay pinananatili sa isang solong linya, ang field na ito ay masasabing linearly polarized. Bukod pa rito, kung ang X-axis ay parallel sa lupa, ang field na ito ay inilalarawan din bilang horizontally polarized. Kung ang patlang ay nakatuon sa kahabaan ng Y-axis, ang alon ay masasabing patayo na polarized.
Ang mga linearly polarized na alon ay hindi kailangang idirekta sa isang pahalang o patayong axis. Halimbawa, ang isang electric field wave na may isang hadlang na nasa isang linya tulad ng ipinapakita sa Figure 3 ay magiging linearly polarized din.
larawan 3. Ang electric field amplitude ng isang linearly polarized wave na ang trajectory ay isang anggulo.
Ang electric field sa Figure 3 ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng equation (2). Ngayon ay mayroong isang x at y na bahagi ng electric field. Ang parehong mga bahagi ay pantay sa laki.
Ang isang bagay na dapat tandaan tungkol sa equation (2) ay ang xy-component at electronic field sa ikalawang yugto. Nangangahulugan ito na ang parehong mga bahagi ay may parehong amplitude sa lahat ng oras.
pabilog na polariseysyon
Ngayon ipagpalagay na ang electric field ng isang plane wave ay ibinibigay ng equation (3):
Sa kasong ito, ang X- at Y-element ay 90 degrees out of phase. Kung ang field ay sinusunod bilang (X, Y, Z) = (0,0,0) muli tulad ng dati, ang electric field versus time curve ay lilitaw tulad ng ipinapakita sa ibaba sa Figure 4.
Figure 4. Lakas ng electric field (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ domain. (3).
Ang electric field sa Figure 4 ay umiikot sa isang bilog. Ang ganitong uri ng field ay inilalarawan bilang isang pabilog na polarized na alon. Para sa circular polarization, ang mga sumusunod na pamantayan ay dapat matugunan:
- Pamantayan para sa pabilog na polariseysyon
- Ang electric field ay dapat may dalawang orthogonal (perpendicular) na bahagi.
- Ang mga orthogonal na bahagi ng electric field ay dapat may pantay na amplitude.
- Ang mga bahagi ng quadrature ay dapat na 90 degrees out of phase.
Kung naglalakbay sa screen ng Wave Figure 4, ang field rotation ay sinasabing counterclockwise at right-handed circularly polarized (RHCP). Kung ang field ay iikot sa clockwise na direksyon, ang field ay magiging left-handed circular polarization (LHCP).
Elliptical polarization
Kung ang electric field ay may dalawang perpendikular na bahagi, 90 degrees out of phase ngunit may pantay na magnitude, ang field ay elliptically polarized. Isinasaalang-alang ang electric field ng isang plane wave na naglalakbay sa +z na direksyon, na inilarawan ng Equation (4):
Ang locus ng punto kung saan ipapalagay ang dulo ng electric field vector ay ibinibigay sa Figure 5
Figure 5. Prompt elliptical polarization wave electric field. (4).
Ang field sa Figure 5, na naglalakbay sa counterclockwise na direksyon, ay magiging right-handed elliptical kung naglalakbay palabas ng screen. Kung ang vector ng electric field ay umiikot sa tapat na direksyon, ang field ay magiging left-handed na elliptically polarized.
Higit pa rito, ang elliptical polarization ay tumutukoy sa eccentricity nito. Ang ratio ng eccentricity sa amplitude ng major at minor axes. Halimbawa, ang wave eccentricity mula sa equation (4) ay 1/0.3= 3.33. Ang mga Elliptically polarized na alon ay higit na inilalarawan ng direksyon ng pangunahing axis. Ang wave equation (4) ay may axis na pangunahing binubuo ng x-axis. Tandaan na ang pangunahing axis ay maaaring nasa anumang anggulo ng eroplano. Ang anggulo ay hindi kinakailangan upang magkasya sa X, Y o Z axis. Sa wakas, mahalagang tandaan na ang parehong circular at linear polarization ay mga espesyal na kaso ng elliptical polarization. Ang 1.0 eccentric elliptically polarized wave ay isang circularly polarized wave. Elliptically polarized waves na may walang katapusang eccentricity. Mga linearly polarized na alon.
Polariseysyon ng antena
Ngayon na alam na natin ang mga polarized plane wave electromagnetic field, ang polarization ng isang antena ay simpleng tinukoy.
Antenna Polarization Isang antenna far-field evaluation, ang polarization ng resultang radiated field. Samakatuwid, ang mga antenna ay kadalasang nakalista bilang "linearly polarized" o "right-handed circularly polarized antennas".
Ang simpleng konsepto na ito ay mahalaga para sa mga komunikasyon sa antenna. Una, ang isang pahalang na polarized na antena ay hindi makikipag-ugnayan sa isang patayong polarized na antenna. Dahil sa reciprocity theorem, ang antenna ay nagpapadala at tumatanggap sa eksaktong parehong paraan. Samakatuwid, ang mga vertical polarized antenna ay nagpapadala at tumatanggap ng mga vertical polarized na field. Samakatuwid, kung susubukan mong ihatid ang isang vertically polarized horizontally polarized antenna, walang pagtanggap.
Sa pangkalahatang kaso, para sa dalawang linearly polarized na antenna na pinaikot na may kaugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng isang anggulo ( ), ang pagkawala ng kuryente dahil sa polarization mismatch na ito ay ilalarawan ng polarization loss factor (PLF):
Samakatuwid, kung ang dalawang antenna ay may parehong polariseysyon, ang anggulo sa pagitan ng kanilang radiating electron field ay zero at walang pagkawala ng kuryente dahil sa polarization mismatch. Kung ang isang antena ay patayo na polarized at ang isa ay pahalang na polarized, ang anggulo ay 90 degrees, at walang kapangyarihan ang ililipat.
TANDAAN: Ang paglipat ng telepono sa ibabaw ng iyong ulo sa iba't ibang anggulo ay nagpapaliwanag kung bakit minsan ay maaaring tumaas ang pagtanggap. Karaniwang linearly polarized ang mga antenna ng cell phone, kaya ang pag-ikot ng telepono ay kadalasang maaaring tumugma sa polarization ng telepono, kaya pagpapabuti ng pagtanggap.
Ang circular polarization ay isang kanais-nais na katangian ng maraming antenna. Ang parehong antenna ay circularly polarized at hindi nagdurusa sa pagkawala ng signal dahil sa hindi pagkakatugma ng polarization. Ang mga antenna na ginagamit sa mga GPS system ay pabilog na polarized sa kanang kamay.
Ngayon ipagpalagay na ang isang linearly polarized antenna ay tumatanggap ng circularly polarized waves. Katulad nito, ipagpalagay na ang isang circularly polarized antenna ay sumusubok na makatanggap ng mga linearly polarized na alon. Ano ang resulta ng polarization loss factor?
Alalahanin na ang circular polarization ay talagang dalawang orthogonal linearly polarized waves, 90 degrees out of phase. Samakatuwid, ang isang linearly polarized (LP) antenna ay makakatanggap lamang ng circularly polarized (CP) wave phase na bahagi. Samakatuwid, ang LP antenna ay magkakaroon ng polarization mismatch loss na 0.5 (-3dB). Totoo ito kahit saang anggulo paikot ang LP antenna. samakatuwid:
Ang polarization loss factor ay minsang tinutukoy bilang polarization efficiency, antenna mismatch factor, o antenna reception factor. Ang lahat ng mga pangalang ito ay tumutukoy sa parehong konsepto.
Oras ng post: Dis-22-2023
