Палярызацыя - адна з асноўных характарыстык антэн. Спачатку нам трэба зразумець палярызацыю плоскіх хваль. Затым мы можам абмеркаваць асноўныя тыпы палярызацыі антэн.
лінейная палярызацыя
Мы пачнем разумець палярызацыю плоскай электрамагнітнай хвалі.
Плоская электрамагнітная (ЭМ) хваля мае некалькі характарыстык. Па-першае, магутнасць рухаецца ў адным кірунку (поле не змяняецца ў двух артаганальных кірунках). Па-другое, электрычнае поле і магнітнае поле перпендыкулярныя адзін аднаму і артаганальныя адзін аднаму. Электрычнае і магнітнае палі перпендыкулярныя напрамку распаўсюджвання плоскай хвалі. У якасці прыкладу разгледзім адначастотнае электрычнае поле (E-поле), зададзенае раўнаннем (1). Электрамагнітнае поле рухаецца ў напрамку +z. Электрычнае поле накіравана ў напрамку +х. Магнітнае поле мае напрамак +y.
У раўнанні (1) захавайце абазначэнне: . Гэта адзінкавы вектар (вектар даўжыні), які паказвае, што кропка электрычнага поля знаходзіцца ў напрамку х. Плоская хваля паказана на малюнку 1.
малюнак 1. Графічнае адлюстраванне электрычнага поля, якое распаўсюджваецца ў напрамку +z.
Палярызацыя - гэта след і форма (контур) распаўсюджвання электрычнага поля. У якасці прыкладу разгледзім ураўненне электрычнага поля плоскай хвалі (1). Мы будзем назіраць становішча, дзе электрычнае поле (X,Y,Z) = (0,0,0) у залежнасці ад часу. Амплітуда гэтага поля паказана на малюнку 2 у некалькі момантаў часу. Поле вагаецца на частаце "F".
малюнак 2. Назірайце электрычнае поле (X, Y, Z) = (0,0,0) у розны час.
Электрычнае поле назіраецца ў пачатку, вагаючыся ўзад і наперад па амплітудзе. Электрычнае поле заўсёды ўздоўж пазначанай восі х. Паколькі электрычнае поле падтрымліваецца ўздоўж адной лініі, гэта поле можна назваць лінейна палярызаваным. Акрамя таго, калі вось X паралельная зямлі, гэта поле таксама апісваецца як гарызантальна палярызаванае. Калі поле арыентавана ўздоўж восі Y, можна сказаць, што хваля вертыкальна палярызавана.
Лінейна палярызаваныя хвалі не трэба накіроўваць уздоўж гарызантальнай або вертыкальнай восі. Напрыклад, хваля электрычнага поля з абмежаваннем, якое ляжыць уздоўж лініі, як паказана на малюнку 3, таксама будзе лінейна палярызавана.
малюнак 3. Амплітуда электрычнага поля лінейна палярызаванай хвалі, траекторыя якой уяўляе сабой вугал.
Электрычнае поле на малюнку 3 можна апісаць ураўненнем (2). Цяпер ёсць X і Y кампаненты электрычнага поля. Абодва кампанента аднолькавыя па памеры.
Адна рэч, якую варта адзначыць адносна ўраўнення (2), - гэта xy-кампанент і электронныя палі на другім этапе. Гэта азначае, што абодва кампаненты маюць аднолькавую амплітуду ўвесь час.
кругавая палярызацыя
Цяпер выкажам здагадку, што электрычнае поле плоскай хвалі задаецца раўнаннем (3):
У гэтым выпадку X- і Y-элементы зрушаны па фазе на 90 градусаў. Калі поле назіраецца як (X, Y, Z) = (0,0,0) зноў, як раней, крывая залежнасці электрычнага поля ад часу з'явіцца, як паказана ніжэй на малюнку 4.
Малюнак 4. Напружанасць электрычнага поля (X, Y, Z) = (0,0,0) вобласць EQ. (3).
Электрычнае поле на малюнку 4 круціцца па акружнасці. Гэты тып поля апісваецца як цыркулярна палярызаваная хваля. Для кругавой палярызацыі павінны быць выкананы наступныя крытэрыі:
- Стандарт для кругавой палярызацыі
- Электрычнае поле павінна мець дзве артаганальныя (перпендыкулярныя) складнікі.
- Артаганальныя складнікі электрычнага поля павінны мець аднолькавыя амплітуды.
- Квадратурныя кампаненты павінны быць зрушаныя па фазе на 90 градусаў.
Пры руху па экране Wave Figure 4 кручэнне поля называецца супраць гадзіннікавай стрэлкі і правабаковай цыркулярнай палярызацыяй (RHCP). Калі поле паварочваецца па гадзіннікавай стрэлцы, поле будзе левай кругавой палярызацыяй (LHCP).
Эліптычная палярызацыя
Калі электрычнае поле мае дзве перпендыкулярныя складнікі, якія адрозніваюцца па фазе на 90 градусаў, але аднолькавай велічыні, поле будзе эліптычна палярызаваным. Разглядаючы электрычнае поле плоскай хвалі, якая распаўсюджваецца ў напрамку +z, апісвае ўраўненне (4):
Геаметрычнае месца кропкі, у якой будзе вяршыня вектара электрычнага поля, паказана на малюнку 5
Малюнак 5. Імгненнае электрычнае поле хвалі эліптычнай палярызацыі. (4).
Поле на малюнку 5, якое рухаецца супраць гадзіннікавай стрэлкі, будзе правабаковым эліптычным, калі рухаецца за межы экрана. Калі вектар электрычнага поля паварочваецца ў процілеглы бок, поле будзе левабаковай эліптычнай палярызацыяй.
Акрамя таго, эліптычная палярызацыя адносіцца да яе эксцэнтрысітэту. Адносіны эксцэнтрысітэту да амплітуды вялікай і малой восяў. Напрыклад, эксцэнтрысітэт хвалі з ураўнення (4) роўны 1/0,3= 3,33. Эліптычна палярызаваныя хвалі далей апісваюцца кірункам вялікай восі. Хвалевае ўраўненне (4) мае вось, якая ў асноўным складаецца з восі х. Звярніце ўвагу, што вялікая вось можа знаходзіцца пад любым плоскім вуглом. Вугал не патрабуецца, каб адпавядаць восі X, Y або Z. Нарэшце, важна адзначыць, што як кругавая, так і лінейная палярызацыя з'яўляюцца прыватнымі выпадкамі эліптычнай палярызацыі. 1.0 эксцэнтрычная эліптычна палярызаваная хваля - гэта хваля з цыркулярнай палярызацыяй. Эліптычна палярызаваныя хвалі з бясконцым эксцэнтрысітэтам. Лінейна палярызаваныя хвалі.
Палярызацыя антэны
Цяпер, калі мы ведаем аб палярызаваных электрамагнітных палях плоскіх хваль, палярызацыя антэны вызначаецца проста.
Палярызацыя антэны Ацэнка далёкага поля антэны, палярызацыя выніковага выпраменьванага поля. Такім чынам, антэны часта пазначаюцца як «лінейна палярызаваныя» або «правабаковыя антэны з цыркулярнай палярызацыяй».
Гэтая простая канцэпцыя важная для антэннай сувязі. Па-першае, гарызантальна палярызаваная антэна не будзе мець зносіны з вертыкальна палярызаванай антэнай. Дзякуючы тэарэме ўзаемнасці, антэна перадае і прымае абсалютна аднолькава. Такім чынам, вертыкальна палярызаваныя антэны перадаюць і прымаюць вертыкальна палярызаваныя палі. Такім чынам, калі вы паспрабуеце перадаць вертыкальна палярызаваную антэну з гарызантальнай палярызацыяй, прыёму не будзе.
У агульным выпадку для дзвюх лінейна палярызаваных антэн, павернутых адна адносна адной на вугал ( ), страты магутнасці з-за гэтага неадпаведнасці палярызацыі будуць апісвацца каэфіцыентам страт пры палярызацыі (PLF):
Такім чынам, калі дзве антэны маюць аднолькавую палярызацыю, вугал паміж іх выпраменьваючымі электроннымі палямі роўны нулю і няма страт магутнасці з-за неадпаведнасці палярызацыі. Калі адна антэна мае вертыкальную палярызацыю, а другая - гарызантальную, вугал складае 90 градусаў, і магутнасць перадавацца не будзе.
ЗАЎВАГА. Перамяшчэнне тэлефона над галавой пад рознымі вугламі тлумачыць, чаму прыём можа часам павялічвацца. Антэны сотавых тэлефонаў звычайна маюць лінейную палярызацыю, таму паварот тэлефона часта можа адпавядаць палярызацыі тэлефона, што паляпшае прыём.
Кругавая палярызацыя - жаданая характарыстыка многіх антэн. Абедзве антэны маюць кругавую палярызацыю і не пакутуюць ад страты сігналу з-за несупадзення палярызацыі. Антэны, якія выкарыстоўваюцца ў сістэмах GPS, маюць правабаковую кругавую палярызацыю.
Цяпер выкажам здагадку, што лінейна палярызаваная антэна прымае цыркулярна палярызаваныя хвалі. Выкажам здагадку, што антэна з цыркулярнай палярызацыяй спрабуе прымаць лінейна палярызаваныя хвалі. Што такое выніковы каэфіцыент страты палярызацыі?
Нагадаем, што кругавая палярызацыя ўяўляе сабой дзве артаганальныя лінейна палярызаваныя хвалі, зрушаныя па фазе на 90 градусаў. Такім чынам, лінейна палярызаваная (LP) антэна будзе прымаць толькі фазавы кампанент хвалі з цыркулярнай палярызацыяй (CP). Такім чынам, антэна LP будзе мець страты неадпаведнасці палярызацыі 0,5 (-3 дБ). Гэта дакладна незалежна ад таго, на які кут павернутая антэна LP. таму:
Каэфіцыент страт пры палярызацыі часам называюць эфектыўнасцю палярызацыі, каэфіцыентам неадпаведнасці антэны або каэфіцыентам прыёму антэны. Усе гэтыя назвы адносяцца да аднаго паняцця.
Час публікацыі: 22 снежня 2023 г
