Ang polarisasyon usa sa mga batakang kinaiya sa mga antenna. Kinahanglan una natong masabtan ang polarisasyon sa mga plane waves. Mahimo natong hisgutan ang mga nag-unang klase sa polarisasyon sa antenna.
linear nga polarisasyon
Atong sugdan ang pagsabot sa polarisasyon sa usa ka plane electromagnetic wave.
Ang planar electromagnetic (EM) wave adunay daghang mga kinaiya. Ang una mao nga ang gahum mobiyahe sa usa ka direksyon (walay field nga mausab sa duha ka orthogonal nga direksyon). Ikaduha, ang electric field ug ang magnetic field perpendicular sa usag usa ug orthogonal sa usag usa. Ang electric ug magnetic fields perpendicular sa direksyon sa plane wave propagation. Ingon usa ka pananglitan, hunahunaa ang usa ka single-frequency electric field (E field) nga gihatag sa equation (1). Ang electromagnetic field mobiyahe sa +z nga direksyon. Ang electric field gitumong sa +x nga direksyon. Ang magnetic field anaa sa +y nga direksyon.
Sa equation (1), obserbahi 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 plane wave gipakita sa Figure 1.
hulagway 1. Grapikong representasyon sa electric field nga nagbiyahe sa direksyon nga +z.
Ang polarization mao ang trace ug propagation shape (contour) sa usa ka electric field. Pananglitan, tagda ang plane wave electric field equation (1). Atong obserbahan ang posisyon diin ang electric field kay (X,Y,Z) = (0,0,0) isip function sa oras. Ang amplitude niini nga field gipakita sa Figure 2, sa pipila ka higayon sa oras. Ang field nag-oscillate sa frequency nga "F".
hulagway 2. Obserbahi ang electric field (X, Y, Z) = (0,0,0) sa lain-laing mga oras.
Ang electric field makita sa origin, nga nag-oscillate balik-balik sa amplitude. Ang electric field kanunay anaa sa gipakita nga x-axis. Tungod kay ang electric field gimentinar sa usa ka linya, kini nga field maingon nga linearly polarized. Dugang pa, kon ang X-axis parallel sa yuta, kini nga field gihulagway usab nga horizontally polarized. Kon ang field naka-orient subay sa Y-axis, ang wave maingon nga vertically polarized.
Ang mga linearly polarized nga balud dili kinahanglan nga idirekta subay sa usa ka pinahigda o bertikal nga axis. Pananglitan, ang usa ka electric field wave nga adunay constraint nga nahimutang subay sa usa ka linya sama sa gipakita sa Figure 3 mahimo usab nga linearly polarized.
hulagway 3. Ang amplitude sa electric field sa usa ka linearly polarized wave kansang trajectory usa ka anggulo.
Ang electric field sa Figure 3 mahimong ihulagway pinaagi sa equation (2). Karon adunay x ug y nga component sa electric field. Ang duha ka component parehas og gidak-on.
Usa ka butang nga angay timan-an bahin sa equation (2) mao ang xy-component ug electronic fields sa ikaduhang yugto. Kini nagpasabot nga ang duha ka components adunay parehas nga amplitude sa tanang oras.
lingin nga polarisasyon
Karon, hunahunaa nga ang electric field sa usa ka plane wave gihatag sa equation (3):
Sa kini nga kaso, ang X- ug Y-elements kay 90 degrees nga wala sa phase. Kon ang field maobserbahan pag-usab nga (X, Y, Z) = (0,0,0) sama sa kaniadto, ang electric field versus time curve makita sama sa gipakita sa ubos sa Figure 4.
Hulagway 4. Kusog sa natad sa kuryente (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ domain. (3).
Ang electric field sa Figure 4 nagtuyok sa usa ka lingin. Kini nga klase sa field gihulagway nga usa ka circularly polarized wave. Para sa circular polarization, ang mosunod nga mga criteria kinahanglan matuman:
- Sumbanan para sa lingin nga polarisasyon
- Ang electric field kinahanglan adunay duha ka orthogonal (perpendicular) nga mga sangkap.
- Ang mga orthogonal nga sangkap sa electric field kinahanglan adunay parehas nga amplitude.
- Ang mga sangkap sa quadrature kinahanglan nga 90 degrees nga wala sa phase.
Kon mobiyahe sa Wave Figure 4 screen, ang pagtuyok sa field giingon nga counterclockwise ug right-handed circularly polarized (RHCP). Kon ang field ituyok sa clockwise nga direksyon, ang field mahimong left-handed circular polarization (LHCP).
Elliptical nga polariseysyon
Kon ang electric field adunay duha ka perpendicular components, 90 degrees nga lahi sa phase apan parehas og magnitude, ang field mahimong elliptically polarized. Kon hunahunaon ang electric field sa usa ka plane wave nga nagbiyahe sa +z nga direksyon, nga gihulagway sa Equation (4):
Ang locus sa punto diin ang tumoy sa electric field vector mo-assume gihatag sa Figure 5.
Hulagway 5. Prompt elliptical polarization wave electric field. (4).
Ang field sa Figure 5, nga mobiyahe sa counterclockwise nga direksyon, mahimong right-handed elliptical kon mobiyahe pagawas sa screen. Kon ang electric field vector motuyok sa atbang nga direksyon, ang field mahimong left-handed elliptical polarized.
Dugang pa, ang elliptical polarization nagtumong sa eccentricity niini. Ang ratio sa eccentricity ngadto sa amplitude sa major ug minor axes. Pananglitan, ang wave eccentricity gikan sa equation (4) kay 1/0.3= 3.33. Ang elliptically polarized waves dugang gihulagway sa direksyon sa major axis. Ang wave equation (4) adunay axis nga panguna nga gilangkoban sa x-axis. Timan-i nga ang major axis mahimong naa sa bisan unsang anggulo sa eroplano. Ang anggulo dili kinahanglan aron mohaom sa X, Y o Z axis. Sa katapusan, importante nga timan-an nga ang circular ug linear polarization parehong espesyal nga mga kaso sa elliptical polarization. 1.0 eccentric elliptically polarized wave kay usa ka circularly polarized wave. Elliptically polarized waves nga adunay walay kinutuban nga eccentricity. Linearly polarized waves.
Polarisasyon sa antena
Karon nga nahibalo na kita bahin sa polarized plane wave electromagnetic fields, ang polarization sa usa ka antenna yano na lang nga gihubit.
Polarisasyon sa Antenna Usa ka ebalwasyon sa far-field sa antenna, ang polarisasyon sa resulta nga radiated field. Busa, ang mga antenna kanunay nga gilista isip "linearly polarized" o "right-handed circularly polarized antennas".
Kini nga simpleng konsepto importante para 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 mo-transmit ug modawat sa parehas nga paagi. Busa, ang vertically polarized antenna mo-transmit ug modawat sa vertically polarized fields. Busa, kon mosulay ka sa pag-transmit sa usa ka vertically polarized horizontally polarized antenna, walay madawat nga signal.
Sa kinatibuk-ang kaso, para sa duha ka linearly polarized antennas nga gituyok relatibo sa usag usa pinaagi sa usa ka anggulo ( ), ang pagkawala sa kuryente tungod niining polarization mismatch ihulagway sa polarization loss factor (PLF):
Busa, kon ang duha ka antenna adunay parehas nga polarization, ang anggulo tali sa ilang nagdan-ag nga mga electron field kay zero ug walay pagkawala sa kuryente tungod sa polarization mismatch. Kon ang usa ka antenna kay vertically polarized ug ang usa kay horizontally polarized, ang anggulo kay 90 degrees, ug walay kuryente nga mabalhin.
PAHINUMDOM: Ang pagbalhin sa telepono ibabaw sa imong ulo sa lain-laing mga anggulo mao ang hinungdan nganong usahay madugangan ang pagdawat. Ang mga antenna sa cellphone kasagaran linearly polarized, busa ang pagtuyok sa telepono kasagarang motakdo sa polarization sa telepono, sa ingon mopaayo sa pagdawat.
Ang lingin nga polarisasyon usa ka maayong kinaiya sa daghang mga antenna. Ang duha ka antenna kay lingin nga polarisasyon ug dili mag-antos sa pagkawala sa signal tungod sa polarisasyon nga dili motakdo. Ang mga antenna nga gigamit sa mga sistema sa GPS kay tuo nga lingin nga polarisasyon.
Karon, hunahunaa nga ang usa ka linearly polarized antenna makadawat og circularly polarized waves. Sa susama, hunahunaa nga ang usa ka circularly polarized antenna mosulay sa pagdawat og linearly polarized waves. Unsa ang resulta nga polarization loss factor?
Hinumdumi nga ang circular polarization sa tinuod duha ka orthogonal linearly polarized waves, 90 degrees out of phase. Busa, ang linearly polarized (LP) antenna makadawat lang sa circularly polarized (CP) wave phase component. Busa, ang LP antenna adunay polarization mismatch loss nga 0.5 (-3dB). Tinuod kini bisan unsa pa nga anggulo ang pagtuyok sa LP antenna. busa:
Ang polarization loss factor usahay gitawag nga polarization efficiency, antenna mismatch factor, o antenna reception factor. Kining tanan nga mga ngalan nagtumong sa parehas nga konsepto.
Oras sa pag-post: Disyembre 22, 2023
