Il-polarizzazzjoni hija waħda mill-karatteristiċi bażiċi tal-antenni. L-ewwel irridu nifhmu l-polarizzazzjoni tal-mewġ pjan. Imbagħad nistgħu niddiskutu t-tipi ewlenin ta' polarizzazzjoni tal-antenna.
polarizzazzjoni lineari
Se nibdew nifhmu l-polarizzazzjoni ta' mewġa elettromanjetika pjana.
Mewġa elettromanjetika planari (EM) għandha diversi karatteristiċi. L-ewwel waħda hija li l-qawwa tivvjaġġa f'direzzjoni waħda (l-ebda kamp ma jinbidel f'żewġ direzzjonijiet ortogonali). It-tieni, il-kamp elettriku u l-kamp manjetiku huma perpendikolari għal xulxin u ortogonali għal xulxin. Il-kampi elettriċi u manjetiċi huma perpendikolari għad-direzzjoni tal-propagazzjoni tal-mewġa pjana. Bħala eżempju, ikkunsidra kamp elettriku ta' frekwenza waħda (kamp E) mogħti mill-ekwazzjoni (1). Il-kamp elettromanjetiku qed jivvjaġġa fid-direzzjoni +z. Il-kamp elettriku huwa dirett fid-direzzjoni +x. Il-kamp manjetiku huwa fid-direzzjoni +y.
Fl-ekwazzjoni (1), osserva n-notazzjoni: . Dan huwa vettur unitarju (vettur ta' tul), li jgħid li l-punt tal-kamp elettriku jinsab fid-direzzjoni x. Il-mewġa pjana hija illustrata fil-Figura 1.
figura 1. Rappreżentazzjoni grafika tal-kamp elettriku li jivvjaġġa fid-direzzjoni +z.
Il-polarizzazzjoni hija t-traċċa u l-forma tal-propagazzjoni (kontur) ta' kamp elettriku. Bħala eżempju, ikkunsidra l-ekwazzjoni tal-kamp elettriku tal-mewġa pjana (1). Se nosservaw il-pożizzjoni fejn il-kamp elettriku huwa (X,Y,Z) = (0,0,0) bħala funzjoni tal-ħin. L-amplitudni ta' dan il-kamp hija pplottjata fil-Figura 2, f'diversi istanzi fil-ħin. Il-kamp qed joxxilla fil-frekwenza "F".
figura 2. Osserva l-kamp elettriku (X, Y, Z) = (0,0,0) f'ħinijiet differenti.
Il-kamp elettriku huwa osservat fl-oriġini, joxxilla 'l quddiem u lura fl-amplitudni. Il-kamp elettriku huwa dejjem tul l-assi x indikat. Peress li l-kamp elettriku jinżamm tul linja waħda, dan il-kamp jista' jingħad li huwa polarizzat linearment. Barra minn hekk, jekk l-assi X huwa parallel mal-art, dan il-kamp huwa deskritt ukoll bħala polarizzat orizzontalment. Jekk il-kamp huwa orjentat tul l-assi Y, il-mewġa tista' tingħad li hija polarizzata vertikalment.
Mewġ polarizzat linearment m'għandux għalfejn ikun dirett tul assi orizzontali jew vertikali. Pereżempju, mewġa ta' kamp elettriku b'restrizzjoni li tinsab tul linja kif muri fil-Figura 3 tkun ukoll polarizzata linearment.
immaġni 3. L-amplitudni tal-kamp elettriku ta' mewġa polarizzata linearment li t-trajettorja tagħha hija angolu.
Il-kamp elettriku fil-Figura 3 jista' jiġi deskritt bl-ekwazzjoni (2). Issa hemm komponent x u y tal-kamp elettriku. Iż-żewġ komponenti huma ugwali fid-daqs.
Ħaġa waħda li wieħed għandu jinnota dwar l-ekwazzjoni (2) hija l-komponent xy u l-kampi elettroniċi fit-tieni stadju. Dan ifisser li ż-żewġ komponenti għandhom l-istess amplitudni f'kull ħin.
polarizzazzjoni ċirkolari
Issa nassumu li l-kamp elettriku ta' mewġa pjana huwa mogħti mill-ekwazzjoni (3):
F'dan il-każ, l-elementi X u Y huma 90 grad barra mill-fażi. Jekk il-kamp jiġi osservat bħala (X, Y, Z) = (0,0,0) għal darb'oħra bħal qabel, il-kurva tal-kamp elettriku kontra l-ħin tidher kif muri hawn taħt fil-Figura 4.
Figura 4. Qawwa tal-kamp elettriku (X, Y, Z) = (0,0,0) Dominju EQ. (3).
Il-kamp elettriku fil-Figura 4 idur f'ċirku. Dan it-tip ta' kamp huwa deskritt bħala mewġa polarizzata ċirkolarment. Għal polarizzazzjoni ċirkolari, iridu jiġu ssodisfati l-kriterji li ġejjin:
- Standard għall-polarizzazzjoni ċirkolari
- Il-kamp elettriku jrid ikollu żewġ komponenti ortogonali (perpendikolari).
- Il-komponenti ortogonali tal-kamp elettriku jrid ikollhom amplitudnijiet ugwali.
- Il-komponenti tal-kwadratura għandhom ikunu 90 grad barra mill-fażi.
Jekk tivvjaġġa fuq l-iskrin tal-Figura 4 tal-Mewġa, ir-rotazzjoni tal-kamp tissejjaħ kontra l-arloġġ u polarizzata ċirkolarment lejn il-lemin (RHCP). Jekk il-kamp jiddawwar fid-direzzjoni tal-arloġġ, il-kamp ikun polarizzat ċirkolarment lejn ix-xellug (LHCP).
Polarizzazzjoni ellittika
Jekk il-kamp elettriku għandu żewġ komponenti perpendikolari, 90 grad barra mill-fażi iżda tal-istess kobor, il-kamp ikun polarizzat b'mod ellittiku. Meta wieħed iqis il-kamp elettriku ta' mewġa pjana li tivvjaġġa fid-direzzjoni +z, deskritt mill-ekwazzjoni (4):
Il-post tal-punt li fih il-ponta tal-vettur tal-kamp elettriku tassumi huwa mogħti fil-Figura 5
Figura 5. Kamp elettriku ta' mewġa ta' polarizzazzjoni ellittika immedjata. (4).
Il-kamp fil-Figura 5, li jivvjaġġa f'direzzjoni kontra l-arloġġ, ikun ellittiku lejn il-lemin jekk jivvjaġġa 'l barra mill-iskrin. Jekk il-vettur tal-kamp elettriku jdur fid-direzzjoni opposta, il-kamp ikun polarizzat ellittikament lejn ix-xellug.
Barra minn hekk, il-polarizzazzjoni ellittika tirreferi għall-eċċentriċità tagħha. Il-proporzjon tal-eċċentriċità għall-amplitudni tal-assi maġġuri u minuri. Pereżempju, l-eċċentriċità tal-mewġa mill-ekwazzjoni (4) hija 1/0.3 = 3.33. Mewġ polarizzat ellittikament huwa deskritt aktar bid-direzzjoni tal-assi maġġuri. L-ekwazzjoni tal-mewġa (4) għandha assi li jikkonsisti primarjament mill-assi x. Innota li l-assi maġġuri jista' jkun fi kwalunkwe angolu tal-pjan. L-angolu mhux meħtieġ biex jaqbel mal-assi X, Y jew Z. Fl-aħħar nett, huwa importanti li wieħed jinnota li kemm il-polarizzazzjoni ċirkolari kif ukoll dik lineari huma każijiet speċjali ta' polarizzazzjoni ellittika. 1.0 mewġa polarizzata ellittikament eċċentrika hija mewġa polarizzata ċirkolarment. Mewġ polarizzat ellittikament b'eċċentriċità infinita. Mewġ polarizzat linearment.
Polarizzazzjoni tal-antenna
Issa li aħna konxji tal-kampi elettromanjetiċi tal-mewġ pjan polarizzat, il-polarizzazzjoni ta' antenna hija definita b'mod sempliċi.
Polarizzazzjoni tal-Antenna Evalwazzjoni tal-kamp imbiegħed tal-antenna, il-polarizzazzjoni tal-kamp irradjat li jirriżulta. Għalhekk, l-antenni ħafna drabi huma elenkati bħala "polarizzati linearment" jew "antenni polarizzati ċirkolarment lejn il-lemin".
Dan il-kunċett sempliċi huwa importanti għall-komunikazzjonijiet tal-antenna. L-ewwelnett, antenna polarizzata orizzontalment mhux se tikkomunika ma' antenna polarizzata vertikalment. Minħabba t-teorema tar-reċiproċità, l-antenna tittrażmetti u tirċievi bl-istess mod eżatt. Għalhekk, antenni polarizzati vertikalment jittrażmettu u jirċievu kampi polarizzati vertikalment. Għalhekk, jekk tipprova twassal antenna polarizzata vertikalment polarizzata orizzontalment, ma jkun hemm l-ebda riċeviment.
Fil-każ ġenerali, għal żewġ antenni polarizzati linearment imdawra relattivament ma' xulxin b'angolu ( ), it-telf ta' enerġija minħabba din in-nuqqas ta' qbil fil-polarizzazzjoni se jiġi deskritt mill-fattur tat-telf tal-polarizzazzjoni (PLF):
Għalhekk, jekk żewġ antenni jkollhom l-istess polarizzazzjoni, l-angolu bejn il-kampi elettroniċi li jirradjaw tagħhom huwa żero u ma jkun hemm l-ebda telf ta' enerġija minħabba nuqqas ta' qbil fil-polarizzazzjoni. Jekk antenna waħda tkun polarizzata vertikalment u l-oħra tkun polarizzata orizzontalment, l-angolu huwa ta' 90 grad, u l-ebda enerġija ma tiġi trasferita.
NOTA: Li ċċaqlaq it-telefon minn fuq rasek f'angoli differenti jispjega għaliex ir-riċeviment xi kultant jista' jiżdied. L-antenni tat-telefowns ċellulari ġeneralment ikunu polarizzati linearment, għalhekk ir-rotazzjoni tat-telefon spiss tista' taqbel mal-polarizzazzjoni tat-telefon, u b'hekk ittejjeb ir-riċeviment.
Il-polarizzazzjoni ċirkolari hija karatteristika mixtieqa ta' ħafna antenni. Iż-żewġ antenni huma polarizzati ċirkolarment u ma jsofrux minn telf ta' sinjal minħabba nuqqas ta' qbil fil-polarizzazzjoni. L-antenni użati fis-sistemi GPS huma polarizzati ċirkolarment lejn il-lemin.
Issa nassumu li antenna polarizzata linearment tirċievi mewġ polarizzat ċirkolarment. B'mod ekwivalenti, nassumu li antenna polarizzata ċirkolarment tipprova tirċievi mewġ polarizzat linearment. X'inhu l-fattur ta' telf ta' polarizzazzjoni li jirriżulta?
Ftakar li l-polarizzazzjoni ċirkolari hija fil-fatt żewġ mewġ ortogonali polarizzati linearment, 90 grad barra mill-fażi. Għalhekk, antenna polarizzata linearment (LP) tirċievi biss il-komponent tal-fażi tal-mewġa polarizzata ċirkolarment (CP). Għalhekk, l-antenna LP ikollha telf ta' żbilanċ fil-polarizzazzjoni ta' 0.5 (-3dB). Dan huwa minnu irrispettivament minn liema angolu tkun imdawra l-antenna LP. għalhekk:
Il-fattur tat-telf tal-polarizzazzjoni xi kultant jissejjaħ effiċjenza tal-polarizzazzjoni, fattur ta' tqabbil tal-antenna, jew fattur ta' riċeviment tal-antenna. Dawn l-ismijiet kollha jirreferu għall-istess kunċett.
Ħin tal-posta: 22 ta' Diċembru 2023
