Ang polarization usa sa mga sukaranan nga mga kinaiya sa mga antenna. Kinahanglan una natong masabtan ang polarisasyon sa mga balod sa eroplano. Mahimo natong hisgutan ang mga nag-unang matang sa polarization sa antenna.
linear nga polarisasyon
Magsugod kita sa pagsabut sa polarization sa usa ka eroplano nga electromagnetic wave.
Ang usa ka planar electromagnetic (EM) wave adunay daghang mga kinaiya. Ang una mao nga ang gahum nagbiyahe sa usa ka direksyon (walay uma nga nagbag-o sa duha nga orthogonal nga direksyon). Ikaduha, ang electric field ug ang magnetic field kay perpendicular sa usag usa ug orthogonal sa usag usa. Ang mga electric ug magnetic field tul-id sa direksyon sa pagpalapad sa plane wave. Isip usa ka pananglitan, tagda ang usa ka single-frequency electric field (E field) nga gihatag sa equation (1). Ang electromagnetic field nagbiyahe sa +z nga direksyon. Ang electric field gitumong sa + x nga direksyon. Ang magnetic field anaa sa +y nga direksyon.
Sa equation (1), tan-awa ang notasyon: . Kini usa ka unit vector (usa ka vector sa gitas-on), nga nag-ingon nga ang electric field point anaa sa x nga direksyon. Ang balod sa eroplano gihulagway sa Figure 1.
figure 1. Graphical nga representasyon sa electric field nga nagbiyahe sa +z nga direksyon.
Ang polarisasyon mao ang pagsubay ug porma sa pagpadaghan (kontour) sa usa ka electric field. Isip pananglitan, tagda ang plane wave nga electric field equation (1). Atong obserbahan ang posisyon kung asa ang electric field (X,Y,Z) = (0,0,0) isip function sa oras. Ang amplitude niini nga natad giplano sa Figure 2, sa daghang mga higayon sa panahon. Ang kapatagan nag-oscillating sa frequency "F".
numero 2. Tan-awa ang electric field (X, Y, Z) = (0,0,0) sa lain-laing mga panahon.
Ang natad sa koryente naobserbahan sa gigikanan, nag-oscillating pabalik-balik sa amplitude. Ang natad sa kuryente kanunay subay sa gipakita nga x-axis. Tungod kay ang natad sa kuryente gipadayon sa usa ka linya, kini nga natad mahimong giingon nga linearly polarized. Dugang pa, kung ang X-axis parallel sa yuta, kini nga field gihulagway usab nga horizontally polarized. Kung ang natad gipunting sa Y-axis, ang balud maingon nga vertically polarized.
Ang linearly polarized nga mga balud dili kinahanglan nga idirekta sa usa ka pinahigda o bertikal nga axis. Pananglitan, ang usa ka electric field wave nga adunay usa ka pagpugong nga nahimutang sa usa ka linya sama sa gipakita sa Figure 3 mahimo usab nga linearly polarized.
hulagway 3. Ang electric field amplitude sa usa ka linearly polarized wave kansang trajectory usa ka anggulo.
Ang electric field sa Figure 3 mahimong gihulagway pinaagi sa equation (2). Karon adunay x ug y component sa electric field. Ang duha ka mga sangkap managsama ang gidak-on.
Usa ka butang nga matikdan bahin sa equation (2) mao ang xy-component ug electronic field sa ikaduhang yugto. Kini nagpasabot nga ang duha ka mga sangkap adunay parehas nga amplitude sa tanang panahon.
circular polarization
Karon hunahunaa nga ang electric field sa usa ka plane wave gihatag pinaagi sa equation (3):
Niini nga kaso, ang X- ug Y-elemento kay 90 degrees gikan sa hugna. Kung ang field obserbahan nga (X, Y, Z) = (0,0,0) pag-usab sama sa una, ang electric field versus time curve makita sama sa gipakita sa ubos sa Figure 4.
Figure 4. Electric field strength (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ domain. (3).
Ang electric field sa Figure 4 nagtuyok sa usa ka lingin. Kini nga matang sa field gihulagway nga usa ka circularly polarized wave. Alang sa circular polarization, ang mga mosunud nga pamatasan kinahanglan matuman:
- Standard alang sa circular polarization
- Ang electric field kinahanglan adunay duha ka orthogonal (perpendicular) nga mga sangkap.
- Ang orthogonal nga mga sangkap sa natad sa kuryente kinahanglan adunay managsama nga mga amplitudo.
- Ang mga sangkap sa quadrature kinahanglan nga 90 degrees gikan sa hugna.
Kung nagbiyahe sa screen sa Wave Figure 4, ang rotation sa uma giingon nga counterclockwise ug tuo nga kamot nga circularly polarized (RHCP). Kung ang uma gipatuyok sa usa ka sunud-sunod nga direksyon, ang uma mahimong left-handed circular polarization (LHCP).
Elliptical polarization
Kung ang electric field adunay duha ka perpendicular component, 90 degrees gikan sa phase apan parehas ang magnitude, ang field mahimong elliptically polarized. Naghunahuna sa electric field sa usa ka plane wave nga nagbiyahe sa +z nga direksyon, gihulagway sa Equation (4):
Ang locus sa punto diin ang tumoy sa electric field vector mahunahuna gihatag sa Figure 5
Figure 5. Maabtik nga elliptical polarization wave electric field. (4).
Ang field sa Figure 5, nga nagbiyahe sa counterclockwise nga direksyon, mahimong tuo nga kamot nga elliptical kung mogawas sa screen. Kung ang electric field vector motuyok sa atbang nga direksyon, ang field mahimong left-handed elliptically polarized.
Dugang pa, ang elliptical polarization nagtumong sa eccentricity niini. Ang ratio sa eccentricity sa amplitude sa mayor ug menor de edad axes. Pananglitan, ang wave eccentricity gikan sa equation (4) kay 1/0.3= 3.33. Ang mga elliptically polarized nga mga balud dugang nga gihulagway sa direksyon sa mayor nga axis. Ang wave equation (4) adunay axis nga nag-una nga naglangkob sa x-axis. Timan-i nga ang mayor nga axis mahimong sa bisan unsang anggulo sa eroplano. Ang anggulo dili kinahanglan nga mohaum sa X, Y o Z axis. Sa katapusan, importante nga matikdan nga ang circular ug linear polarization mga espesyal nga kaso sa elliptical polarization. Ang 1.0 eccentric elliptically polarized wave kay usa ka circularly polarized wave. Elliptically polarized waves nga adunay walay kinutuban nga eccentricity. Linearly polarized nga mga balud.
Antenna polarization
Karon nga nahibal-an namon ang polarized plane wave electromagnetic fields, ang polarization sa usa ka antenna yano nga gihubit.
Antenna Polarization Usa ka antenna far-field evaluation, ang polarization sa resulta nga radiated field. Busa, ang mga antenna sagad gilista ingong "linearly polarized" o "right-handed circularly polarized antennas".
Kining yano nga konsepto importante alang sa komunikasyon sa antenna. Una, ang usa ka horizontally polarized antenna dili makigkomunikar sa usa ka vertically polarized antenna. Tungod sa reciprocity theorem, ang antenna nagpadala ug nakadawat sa parehas nga paagi. Busa, ang vertically polarized antennas nagpadala ug nakadawat sa vertically polarized fields. Busa, kung imong sulayan ang paghatud sa usa ka vertically polarized horizontally polarized antenna, wala'y pagdawat.
Sa kinatibuk-ang kaso, alang sa duha ka linearly polarized antennas rotated paryente sa usag usa pinaagi sa usa ka anggulo (), ang pagkawala sa kuryente tungod niini nga polarization mismatch ihulagway sa polarization loss factor (PLF):
Busa, kung ang duha ka antenna adunay parehas nga polariseysyon, ang anggulo sa taliwala sa ilang nagdan-ag nga mga natad sa electron mao ang zero ug wala’y pagkawala sa kuryente tungod sa polarization mismatch. Kung ang usa ka antenna vertically polarized ug ang usa pa horizontally polarized, ang anggulo 90 degrees, ug walay gahum nga ibalhin.
PAHINUMDOM: Ang pagbalhin sa telepono sa ibabaw sa imong ulo ngadto sa lain-laing mga anggulo nagpatin-aw nganong ang pagdawat usahay madugangan. Ang mga antenna sa cell phone kasagarang linearly polarized, mao nga ang pag-rotate sa telepono kanunay nga motakdo sa polarization sa telepono, sa ingon nagpauswag sa pagdawat.
Ang circular polarization usa ka tilinguhaon nga kinaiya sa daghang mga antenna. Ang duha ka antenna circularly polarized ug wala mag-antos sa pagkawala sa signal tungod sa polarization mismatch. Ang mga antena nga gigamit sa mga sistema sa GPS mga tuo nga kamot nga circularly polarized.
Karon hunahunaa nga ang usa ka linearly polarized antenna nakadawat circularly polarized waves. Sa parehas nga paagi, hunahunaa nga ang usa ka circularly polarized antenna mosulay sa pagdawat sa linearly polarized nga mga balud. Unsa ang resulta nga polarization loss factor?
Hinumdomi nga ang circular polarization sa pagkatinuod duha ka orthogonal linearly polarized waves, 90 degrees gikan sa phase. Busa, ang usa ka linearly polarized (LP) antenna makadawat lamang sa circularly polarized (CP) wave phase component. Busa, ang LP antenna adunay polarization mismatch nga pagkawala sa 0.5 (-3dB). Kini tinuod bisan unsa nga anggulo ang LP antenna gipatuyok. busa:
Ang polarization loss factor usahay gitawag nga polarization efficiency, antenna mismatch factor, o antenna reception factor. Kining tanan nga mga ngalan nagtumong sa samang konsepto.
Oras sa pag-post: Dis-22-2023
