Ang polarisasyon ay isa sa mga pangunahing katangian ng mga antena. Kailangan muna nating maunawaan ang polarisasyon ng mga plane wave. Pagkatapos ay maaari nating talakayin ang mga pangunahing uri ng polarisasyon ng antena.
linear na polariseysyon
Sisimulan nating maunawaan ang polarisasyon ng isang plane electromagnetic wave.
Ang isang planar electromagnetic (EM) wave ay may ilang katangian. Ang una ay ang kuryente ay naglalakbay sa isang direksyon (walang field na nagbabago 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 electric at magnetic field ay patayo sa direksyon ng paglaganap 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 direksyong +z. Ang electric field ay nakadirekta sa direksyong +x. Ang magnetic field ay nasa direksyong +y.
Sa equation (1), obserbahan ang notasyon: . Ito ay isang unit vector (isang vector ng haba), na nagsasabing ang electric field point ay nasa direksyong x. Ang plane wave ay inilalarawan sa Figure 1.
pigura 1. Grapikong representasyon ng electric field na naglalakbay sa direksyong +z.
Ang polarisasyon ay ang bakas at hugis ng paglaganap (contour) ng isang electric field. Bilang halimbawa, isaalang-alang ang equation ng plane wave electric field (1). Susuriin natin ang posisyon kung saan ang electric field ay (X,Y,Z) = (0,0,0) bilang function ng oras. Ang amplitude ng field na ito ay naka-plot sa Figure 2, sa ilang pagkakataon sa oras. Ang field ay nag-o-oscillate sa frequency na "F".
Pigura 2. Obserbahan ang electric field (X, Y, Z) = (0,0,0) sa iba't ibang oras.
Ang electric field ay naoobserbahan sa pinagmulan, na umuugong pabalik-balik sa amplitude. Ang electric field ay palaging nasa kahabaan ng ipinahiwatig na x-axis. Dahil ang electric field ay pinapanatili sa isang 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 field ay naka-orient sa kahabaan ng Y-axis, ang wave ay masasabing vertical polarized.
Ang mga linearly polarized na alon ay hindi kailangang idirekta sa isang pahalang o patayong aksis. Halimbawa, ang isang electric field wave na may constraint na nakahiga sa isang linya gaya ng ipinapakita sa Figure 3 ay magiging linearly polarized din.
larawan 3. Ang amplitude ng electric field 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, mayroong x at y component ng electric field. Parehong magkapareho ang laki ng mga component.
Isang bagay na dapat tandaan tungkol sa equation (2) ay ang xy-component at electronic fields sa ikalawang yugto. Nangangahulugan ito na ang parehong component 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 mga elementong X at Y ay 90 digri na wala sa phase. Kung ang field ay maobserbahan muli bilang (X, Y, Z) = (0,0,0) gaya ng dati, ang electric field laban sa time curve ay lilitaw gaya ng ipinapakita sa ibaba sa Figure 4.
Pigura 4. Lakas ng electric field (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ domain. (3).
Ang electric field sa Figure 4 ay umiikot nang pabilog. Ang ganitong uri ng field ay inilalarawan bilang isang circularly polarized wave. 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 (patayo) na bahagi.
- Ang mga orthogonal na bahagi ng electric field ay dapat may pantay na amplitude.
- Ang mga bahagi ng kuwadrante ay dapat na 90 degrees na wala sa phase.
Kung naglalakbay sa screen ng Wave Figure 4, ang pag-ikot ng field ay sinasabing counterclockwise at right-handed circularly polarized (RHCP). Kung ang field ay iniikot sa direksyong clockwise, ang field ay magiging left-handed circular polarization (LHCP).
Elliptical polarization
Kung ang electric field ay may dalawang patayong bahagi, 90 degrees na wala sa phase ngunit magkapareho ang magnitude, ang field ay magiging elliptically polarized. Kung isasaalang-alang ang electric field ng isang plane wave na naglalakbay sa direksyong +z, na inilarawan ng Equation (4):
Ang locus ng punto kung saan ipagpapalagay ng dulo ng electric field vector ay ibinibigay sa Figure 5.
Pigura 5. Isang prompt elliptical polarization wave electric field. (4).
Ang field sa Figure 5, na naglalakbay sa direksyong pakaliwa, ay magiging right-handed elliptical kung lalabas sa screen. Kung ang electric field vector ay umiikot sa kabaligtarang direksyon, ang field ay magiging left-handed elliptical polarized.
Bukod 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 elliptical polarized waves ay higit pang inilalarawan sa pamamagitan ng direksyon ng major axis. Ang wave equation (4) ay may axis na pangunahing binubuo ng x-axis. Tandaan na ang major axis ay maaaring nasa anumang anggulo ng eroplano. Ang anggulo ay hindi kinakailangan upang magkasya sa X, Y o Z axis. Panghuli, mahalagang tandaan na ang parehong circular at linear polarization ay mga espesyal na kaso ng elliptical polarization. 1.0 eccentric elliptical polarized wave ay isang circularly polarized wave. Elliptically polarized waves na may infinite eccentricity. Linearly polarized waves.
Polariseysyon ng antena
Ngayong alam na natin ang tungkol sa mga electromagnetic field ng polarized plane wave, ang polarization ng isang antenna ay simpleng natutukoy na.
Polarisasyon ng Antenna Isang pagsusuri sa malayong larangan ng antenna, ang polarisasyon ng nagresultang radiated field. Samakatuwid, ang mga antenna ay kadalasang nakalista bilang "linearly polarized" o "right-handed circularly polarized antennas".
Mahalaga ang simpleng konseptong ito para sa komunikasyon ng antenna. Una, ang isang horizontally polarized antenna ay hindi makikipag-ugnayan sa isang vertical polarized 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 field. Samakatuwid, kung susubukan mong magpadala ng isang vertical polarized horizontally polarized antenna, walang magiging pagtanggap.
Sa pangkalahatang kaso, para sa dalawang linearly polarized antenna na umiikot kaugnay 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 antena ay may parehong polarisasyon, ang anggulo sa pagitan ng kanilang mga radiating electron field ay zero at walang pagkawala ng kuryente dahil sa polarization mismatch. Kung ang isang antena ay patayong naka-polarisasyon at ang isa naman ay pahalang na naka-polarisasyon, ang anggulo ay 90 degrees, at walang kuryenteng maililipat.
PAALALA: Ang paggalaw ng telepono nang nakataas sa iyong ulo sa iba't ibang anggulo ang nagpapaliwanag kung bakit minsan ay maaaring tumaas ang reception. Ang mga antenna ng cellphone ay karaniwang linearly polarized, kaya ang pag-ikot ng telepono ay kadalasang maaaring tumugma sa polarization ng telepono, kaya pinapabuti nito ang reception.
Ang pabilog na polarisasyon ay isang kanais-nais na katangian ng maraming antena. Ang parehong antena ay pabilog na polarisasyon at hindi nakakaranas ng pagkawala ng signal dahil sa hindi pagkakatugma ng polarisasyon. Ang mga antena na ginagamit sa mga sistema ng GPS ay pabilog na polarisasyon sa kanan.
Ngayon, ipagpalagay na ang isang linearly polarized antenna ay tumatanggap ng mga circularly polarized waves. Katumbas nito, ipagpalagay na ang isang circularly polarized antenna ay nagtatangkang tumanggap ng mga linearly polarized waves. Ano ang resultang polarization loss factor?
Tandaan na ang circular polarization ay talagang dalawang orthogonal linearly polarized waves, 90 degrees out of phase. Samakatuwid, ang isang linearly polarized (LP) antenna ay tatanggap lamang ng circularly polarized (CP) wave phase component. Samakatuwid, ang LP antenna ay magkakaroon ng polarization mismatch loss na 0.5 (-3dB). Totoo ito kahit anong anggulo umikot ang LP antenna. samakatuwid:
Ang polarization loss factor ay minsan tinutukoy bilang polarization efficiency, antenna mismatch factor, o antenna reception factor. Ang lahat ng mga pangalang ito ay tumutukoy sa iisang konsepto.
Oras ng pag-post: Disyembre 22, 2023
