Az elektronikai mérnökök tudják, hogy az antennák a Maxwell-egyenletek által leírt elektromágneses (EM) energia hullámok formájában küldenek és fogadnak jeleket.Mint sok témát, ezeket az egyenleteket és az elektromágnesesség terjedését, tulajdonságait különböző szinteken lehet tanulmányozni, a viszonylag kvalitatív kifejezésektől a komplex egyenletekig.
Az elektromágneses energiaterjedésnek számos aspektusa van, ezek egyike a polarizáció, amely az alkalmazásokban és az antennakialakításokban különböző mértékű hatást vagy aggályt okozhat.A polarizáció alapelvei minden elektromágneses sugárzásra vonatkoznak, beleértve az RF/vezeték nélküli, az optikai energiát is, és gyakran használják optikai alkalmazásokban.
Mi az antenna polarizációja?
A polarizáció megértése előtt először meg kell értenünk az elektromágneses hullámok alapelveit.Ezek a hullámok elektromos mezőkből (E mezők) és mágneses mezőkből (H mezők) állnak, és egy irányba mozognak.Az E és H mezők merőlegesek egymásra és a síkhullám terjedési irányára.
A polarizáció a jeladó szemszögéből az E-tér síkját jelenti: vízszintes polarizáció esetén az elektromos tér a vízszintes síkban oldalra, míg függőleges polarizációnál az elektromos tér a függőleges síkban fel-le oszcillál. 1.ábra).
1. ábra: Az elektromágneses energiahullámok egymásra merőleges E és H mezőkomponensekből állnak
Lineáris polarizáció és cirkuláris polarizáció
A polarizációs módok a következők:
Az alapvető lineáris polarizációnál a két lehetséges polarizáció merőleges (merőleges) egymásra (2. ábra).Elméletileg a vízszintesen polarizált vevőantenna nem "látja" a függőlegesen polarizált antenna jelét, és fordítva, még akkor sem, ha mindkettő ugyanazon a frekvencián működik.Minél jobban vannak beállítva, annál több jelet rögzítenek, és az energiaátvitel maximalizálható, ha a polarizáció megegyezik.
2. ábra: A lineáris polarizáció két, egymásra merőleges polarizációs lehetőséget biztosít
Az antenna ferde polarizációja a lineáris polarizáció egyik fajtája.Az alapvető vízszintes és függőleges polarizációhoz hasonlóan ennek a polarizációnak is csak földi környezetben van értelme.A ferde polarizáció ±45 fokos szöget zár be a vízszintes referenciasíkkal.Bár ez valójában a lineáris polarizáció egy másik formája, a "lineáris" kifejezés általában csak a vízszintesen vagy függőlegesen polarizált antennákra vonatkozik.
Néhány veszteség ellenére az átlós antenna által küldött (vagy vett) jelek csak vízszintesen vagy függőlegesen polarizált antennákkal lehetségesek.A ferdén polarizált antennák akkor hasznosak, ha az egyik vagy mindkét antenna polarizációja ismeretlen, vagy a használat során megváltozik.
A cirkuláris polarizáció (CP) összetettebb, mint a lineáris polarizáció.Ebben a módban az E térvektor által képviselt polarizáció a jel terjedésével forog.Jobbra forgatva (az adóból kinézve) a cirkuláris polarizációt jobbkezes cirkuláris polarizációnak (RHCP) nevezzük;balra forgatva balkezes körpolarizáció (LHCP) (3. ábra)
3. ábra: Körkörös polarizációban egy elektromágneses hullám E térvektora forog;ez a forgatás lehet jobb- vagy balkezes
A CP jel két egymásra merőleges hullámból áll, amelyek fázison kívül vannak.A CP jel generálásához három feltétel szükséges.Az E mezőnek két ortogonális komponensből kell állnia;a két komponensnek 90 fokkal fázison kívül kell lennie, és egyenlő amplitúdójúnak kell lennie.A CP előállításának egyszerű módja egy spirális antenna használata.
Az elliptikus polarizáció (EP) a CP egy fajtája.Az elliptikusan polarizált hullámok két lineárisan polarizált hullám által keltett erősítést jelentik, mint például a CP hullámok.Ha két egymásra merőleges, egymástól eltérő amplitúdójú, lineárisan polarizált hullámot kombinálunk, elliptikusan polarizált hullám keletkezik.
Az antennák közötti polarizációs eltérést a polarizációs veszteségi tényező (PLF) írja le.Ezt a paramétert decibelben (dB) fejezik ki, és az adó- és vevőantenna közötti polarizációs szög különbségének függvénye.Elméletileg a PLF 0 dB-től (veszteség nélkül) a tökéletesen beállított antenna esetén a végtelen dB-ig (végtelen veszteségig) a tökéletesen ortogonális antenna esetén terjedhet.
A valóságban azonban a polarizáció igazítása (vagy eltolása) nem tökéletes, mert az antenna mechanikai helyzete, a felhasználói viselkedés, a csatornatorzulás, a többutas visszaverődés és egyéb jelenségek az átvitt elektromágneses tér bizonyos szögtorzítását okozhatják.Kezdetben 10-30 dB vagy több jel keresztpolarizációs "szivárgása" lesz az ortogonális polarizációból, ami bizonyos esetekben elegendő lehet ahhoz, hogy megzavarja a kívánt jel helyreállítását.
Ezzel szemben a tényleges PLF két, ideális polarizációjú antenna esetén 10 dB, 20 dB vagy nagyobb lehet, a körülményektől függően, és akadályozhatja a jel helyreállítását.Más szavakkal, a nem szándékos keresztpolarizáció és a PLF mindkét irányban működhet a kívánt jel megzavarásával vagy a kívánt jelerősség csökkentésével.
Miért érdekel a polarizáció?
A polarizáció kétféleképpen működik: minél jobban igazodik két antenna, és minél azonos a polarizációjuk, annál jobb a vett jel erőssége.Ezzel szemben a rossz polarizációs beállítás megnehezíti a vevők számára, akár szándékosan, akár elégedetlenül, hogy elegendő mennyiségű jelet rögzítsenek.Sok esetben a "csatorna" torzítja az átvitt polarizációt, vagy az egyik vagy mindkét antenna nincs rögzített statikus irányban.
A használni kívánt polarizáció kiválasztását általában a telepítés vagy a légköri feltételek határozzák meg.Például egy vízszintesen polarizált antenna jobban teljesít, és megőrzi polaritását, ha a mennyezet közelében van felszerelve;fordítva, a függőlegesen polarizált antenna jobb teljesítményt nyújt, és megőrzi polarizációs teljesítményét, ha oldalfalhoz szerelik fel.
A széles körben használt dipólantenna (sima vagy összecsukott) vízszintesen polarizált a "normál" szerelési irányában (4. ábra), és gyakran 90 fokkal elforgatják, hogy szükség esetén függőleges polarizációt vegyen fel, vagy hogy támogassa a kívánt polarizációs módot (5. ábra).
4. ábra: A dipólantennát általában vízszintesen szerelik fel az árbocára a vízszintes polarizáció biztosítása érdekében
5. ábra: Függőleges polarizációt igénylő alkalmazásoknál a dipólus antenna megfelelően felszerelhető ott, ahol az antenna megakad
A függőleges polarizációt általában a kézi mobil rádióknál használják, például az első válaszadóknál, mivel sok függőlegesen polarizált rádióantenna-konstrukció mindenirányú sugárzási mintát is biztosít.Ezért az ilyen antennákat akkor sem kell átirányítani, ha a rádió és az antenna iránya megváltozik.
A 3-30 MHz-es nagyfrekvenciás (HF) antennákat jellemzően egyszerű, hosszú vezetékekből építik fel, amelyek vízszintesen vannak összefűzve a tartókonzolok között.A hosszát a hullámhossz határozza meg (10 - 100 m).Az ilyen típusú antennák természetesen vízszintesen polarizáltak.
Érdemes megjegyezni, hogy ezt a sávot „nagyfrekvenciának” nevezték évtizedekkel ezelőtt, amikor a 30 MHz valóban magas frekvencia volt.Bár ez a leírás mára elavultnak tűnik, a Nemzetközi Távközlési Unió hivatalos megjelölése, és még mindig széles körben használják.
Az előnyben részesített polarizáció kétféleképpen határozható meg: vagy földi hullámok felhasználásával a 300 kHz - 3 MHz-es középhullámú (MW) sávot használó műsorszóró berendezések általi erősebb rövid hatótávolságú jelzéshez, vagy égbolthullámokat használva nagyobb távolságokra az ionoszféra kapcsolaton keresztül.Általánosságban elmondható, hogy a függőlegesen polarizált antennák jobb talajhullám-terjedést mutatnak, míg a vízszintesen polarizált antennák jobb éghajlati teljesítményt nyújtanak.
A körkörös polarizációt széles körben használják műholdak esetében, mivel a műhold tájolása a földi állomásokhoz és más műholdakhoz képest folyamatosan változik.Az adó- és vevőantennák közötti hatékonyság akkor a legnagyobb, ha mindkettő cirkulárisan polarizált, de lineárisan polarizált antennák használhatók CP antennákkal, bár van polarizációs veszteségi tényező.
A polarizáció az 5G rendszerek számára is fontos.Egyes 5G többszörös bemenetes/több kimenetű (MIMO) antennatömbök a rendelkezésre álló spektrum hatékonyabb kihasználása érdekében a polarizáció használatával nagyobb áteresztőképességet érnek el.Ezt a különböző jelpolarizációk és az antennák térbeli multiplexelésének kombinációjával érik el (térdiverzitás).
A rendszer két adatfolyamot tud továbbítani, mivel az adatfolyamokat független, ortogonálisan polarizált antennák kötik össze, és egymástól függetlenül visszanyerhetők.Még akkor is, ha az út- és csatornatorzítások, a visszaverődések, a többutas és egyéb tökéletlenségek miatt van némi keresztpolarizáció, a vevő kifinomult algoritmusokat alkalmaz minden eredeti jel visszanyerésére, ami alacsony bithibaarányt (BER) és végső soron jobb spektrumkihasználást eredményez.
Következtetésképpen
A polarizáció az antenna fontos tulajdonsága, amelyet gyakran figyelmen kívül hagynak.Lineáris (beleértve a vízszintes és függőleges) polarizációt, a ferde polarizációt, a cirkuláris polarizációt és az elliptikus polarizációt különböző alkalmazásokhoz használják.Az antenna végponttól végpontig terjedő RF teljesítményének tartománya a relatív tájolásától és beállításától függ.A szabványos antennák eltérő polarizációval rendelkeznek, és a spektrum különböző részeihez alkalmasak, biztosítva a célalkalmazáshoz szükséges polarizációt.
Ajánlott termékek:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Paraméterek | Tipikus | Egységek |
| Frekvenciatartomány | 20-30 | GHz |
| Nyereség | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Típus | |
| Polarizáció | Dupla Lineáris | |
| Cross Pol.Elkülönítés | 60 Typ. | dB |
| Port elkülönítése | 70 Typ. | dB |
| Csatlakozó | SMA-Female | |
| Anyag | Al | |
| Végső | Festék | |
| Méret(H*Sz*H) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Súly | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Tétel | Leírás | Mértékegység |
| Frekvenciatartomány | 1-18 | GHz |
| Nyereség | 10 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Típus | |
| Polarizáció | Lineáris | |
| Cross Po.Elkülönítés | 30 Typ. | dB |
| Csatlakozó | SMA-Nő | |
| Végső | Pnem | |
| Anyag | Al | |
| Méret(H*Sz*H) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Súly | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Paraméterek | Tipikus | Egységek |
| Frekvenciatartomány | 2-18 | GHz |
| Nyereség | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Típus |
|
| Polarizáció | Dupla Lineáris |
|
| Cross Pol.Elkülönítés | 40 | dB |
| Port elkülönítése | 40 | dB |
| Csatlakozó | SMA-F |
|
| Felületkezelés | Pnem |
|
| Méret(H*Sz*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| Súly | 0,945 | kg |
| Anyag | Al |
|
| Üzemi hőmérséklet | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Paraméterek | Tipikus | Egységek |
| Frekvenciatartomány | 93-95 | GHz |
| Nyereség | 22 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Típus |
|
| Polarizáció | Dupla Lineáris |
|
| Cross Pol.Elkülönítés | 60 Typ. | dB |
| Port elkülönítése | 67 Tip. | dB |
| Csatlakozó | WR10 |
|
| Anyag | Cu |
|
| Végső | Aranysárga |
|
| Méret(H*Sz*H) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Súly | 0,015 | kg |
Feladás időpontja: 2024.04.11
