Inxhinierët elektronikë e dinë që antenat dërgojnë dhe marrin sinjale në formën e valëve të energjisë elektromagnetike (EM) të përshkruara nga ekuacionet e Maksuellit. Ashtu si me shumë tema, këto ekuacione, dhe vetitë e përhapjes së elektromagnetizmit, mund të studiohen në nivele të ndryshme, nga terma relativisht cilësorë deri te ekuacione komplekse.
Përhapja e energjisë elektromagnetike ka shumë aspekte, një prej të cilave është polarizimi, i cili mund të ketë shkallë të ndryshme ndikimi ose shqetësimi në aplikime dhe në modelet e antenave të tyre. Parimet themelore të polarizimit zbatohen për të gjitha rrezatimet elektromagnetike, duke përfshirë energjinë optike RF/pa tel, dhe përdoren shpesh në aplikimet optike.
Çfarë është polarizimi i antenës?
Para se të kuptojmë polarizimin, së pari duhet të kuptojmë parimet themelore të valëve elektromagnetike. Këto valë përbëhen nga fusha elektrike (fushat E) dhe fushat magnetike (fushat H) dhe lëvizin në një drejtim. Fushat E dhe H janë pingule me njëra-tjetrën dhe me drejtimin e përhapjes së valës planare.
Polarizimi i referohet planit të fushës-E nga perspektiva e transmetuesit të sinjalit: për polarizimin horizontal, fusha elektrike do të lëvizë anash në planin horizontal, ndërsa për polarizimin vertikal, fusha elektrike do të lëkundet lart e poshtë në planin vertikal. (figura 1).
Figura 1: Valët e energjisë elektromagnetike përbëhen nga komponentë të fushës E dhe H reciprokisht pingulë
Polarizimi linear dhe polarizimi rrethor
Modalitetet e polarizimit përfshijnë si në vijim:
Në polarizimin bazë linear, dy polarizimet e mundshme janë ortogonale (pingule) me njëra-tjetrën (Figura 2). Në teori, një antenë marrëse e polarizuar horizontalisht nuk do të "shohë" një sinjal nga një antenë e polarizuar vertikalisht dhe anasjelltas, edhe nëse të dyja funksionojnë në të njëjtën frekuencë. Sa më mirë të jenë të rreshtuara, aq më shumë sinjal kapet dhe transferimi i energjisë maksimizohet kur polarizimet përputhen.
Figura 2: Polarizimi linear ofron dy opsione polarizimi në kënde të drejta me njëra-tjetrën
Polarizimi i zhdrejtë i antenës është një lloj polarizimi linear. Ashtu si polarizimi bazë horizontal dhe vertikal, ky polarizim ka kuptim vetëm në një mjedis tokësor. Polarizimi i zhdrejtë është në një kënd prej ±45 gradësh me planin horizontal të referencës. Ndërsa kjo është në të vërtetë vetëm një formë tjetër e polarizimit linear, termi "linear" zakonisht i referohet vetëm antenave të polarizuara horizontalisht ose vertikalisht.
Pavarësisht disa humbjeve, sinjalet e dërguara (ose të marra) nga një antenë diagonale janë të realizueshme vetëm me antena të polarizuara horizontalisht ose vertikalisht. Antenat e polarizuara në mënyrë të pjerrët janë të dobishme kur polarizimi i njërës ose të të dyja antenave është i panjohur ose ndryshon gjatë përdorimit.
Polarizimi rrethor (CP) është më kompleks se polarizimi linear. Në këtë mënyrë, polarizimi i përfaqësuar nga vektori i fushës E rrotullohet ndërsa sinjali përhapet. Kur rrotullohet djathtas (duke parë nga transmetuesi), polarizimi rrethor quhet polarizim rrethor djathtas (RHCP); kur rrotullohet majtas, polarizimi rrethor majtas (LHCP) (Figura 3)
Figura 3: Në polarizimin rrethor, vektori i fushës E i një vale elektromagnetike rrotullohet; ky rrotullim mund të jetë djathtas ose majtas
Një sinjal CP përbëhet nga dy valë ortogonale që janë jashtë fazës. Për të gjeneruar një sinjal CP kërkohen tre kushte. Fusha E duhet të përbëhet nga dy komponentë ortogonalë; dy komponentët duhet të jenë 90 gradë jashtë fazës dhe të barabartë në amplitudë. Një mënyrë e thjeshtë për të gjeneruar CP është përdorimi i një antene helikoidale.
Polarizimi eliptik (EP) është një lloj CP. Valët e polarizuara eliptikisht janë fitimi i prodhuar nga dy valë të polarizuara linearisht, si valët CP. Kur kombinohen dy valë të polarizuara linearisht pingule me amplituda të pabarabarta, prodhohet një valë e polarizuar eliptikisht.
Mospërputhja e polarizimit midis antenave përshkruhet nga faktori i humbjes së polarizimit (PLF). Ky parametër shprehet në decibel (dB) dhe është një funksion i ndryshimit në këndin e polarizimit midis antenave transmetuese dhe marrëse. Teorikisht, PLF mund të shkojë nga 0 dB (pa humbje) për një antenë të vendosur në mënyrë të përsosur deri në dB të pafund (humbje të pafundme) për një antenë të vendosur në mënyrë të përsosur ortogonale.
Në realitet, megjithatë, shtrirja (ose mosrreshtimi) i polarizimit nuk është perfekt sepse pozicioni mekanik i antenës, sjellja e përdoruesit, shtrembërimi i kanalit, reflektimet shumëpalëshe dhe fenomene të tjera mund të shkaktojnë disa shtrembërime këndore të fushës elektromagnetike të transmetuar. Fillimisht, do të ketë 10-30 dB ose më shumë "rrjedhje" të polarizimit të kryqëzuar të sinjalit nga polarizimi ortogonal, e cila në disa raste mund të jetë e mjaftueshme për të ndërhyrë në rikuperimin e sinjalit të dëshiruar.
Në të kundërt, PLF-ja aktuale për dy antena të rreshtuara me polarizim ideal mund të jetë 10 dB, 20 dB ose më e madhe, varësisht nga rrethanat, dhe mund të pengojë rikuperimin e sinjalit. Me fjalë të tjera, polarizimi i paqëllimshëm kryq dhe PLF mund të funksionojnë në të dyja mënyrat duke ndërhyrë në sinjalin e dëshiruar ose duke zvogëluar forcën e dëshiruar të sinjalit.
Pse të shqetësohemi për polarizimin?
Polarizimi funksionon në dy mënyra: sa më të rreshtuara të jenë dy antenat dhe të kenë të njëjtin polarizim, aq më e mirë është forca e sinjalit të marrë. Anasjelltas, rreshtimi i dobët i polarizimit e bën më të vështirë për marrësit, qoftë të synuar apo të pakënaqur, të kapin mjaftueshëm nga sinjali i interesit. Në shumë raste, "kanali" shtrembëron polarizimin e transmetuar, ose njëra ose të dyja antenat nuk janë në një drejtim statik të fiksuar.
Zgjedhja e polarizimit që do të përdoret zakonisht përcaktohet nga instalimi ose kushtet atmosferike. Për shembull, një antenë e polarizuar horizontalisht do të performojë më mirë dhe do të ruajë polarizimin e saj kur instalohet pranë tavanit; anasjelltas, një antenë e polarizuar vertikalisht do të performojë më mirë dhe do të ruajë performancën e polarizimit të saj kur instalohet pranë një muri anësor.
Antena dipolare e përdorur gjerësisht (e thjeshtë ose e palosur) është e polarizuar horizontalisht në orientimin e saj "normal" të montimit (Figura 4) dhe shpesh rrotullohet 90 gradë për të supozuar polarizim vertikal kur kërkohet ose për të mbështetur një modalitet të preferuar polarizimi (Figura 5).
Figura 4: Një antenë dipole zakonisht montohet horizontalisht në direk për të siguruar polarizim horizontal.
Figura 5: Për aplikimet që kërkojnë polarizim vertikal, antena dipole mund të montohet në përputhje me rrethanat aty ku antena kapet.
Polarizimi vertikal përdoret zakonisht për radiot mobile të dorës, të tilla si ato të përdorura nga ndihmësit e parë, sepse shumë dizajne të antenave radio të polarizuara vertikalisht ofrojnë gjithashtu një model rrezatimi omnidireksional. Prandaj, antena të tilla nuk kanë nevojë të riorientohen edhe nëse drejtimi i radios dhe antenës ndryshon.
Antenat me frekuencë të lartë (HF) 3-30 MHz zakonisht ndërtohen si tela të gjatë të thjeshtë të lidhur së bashku horizontalisht midis kllapave. Gjatësia e tyre përcaktohet nga gjatësia e valës (10-100 m). Ky lloj antene është natyrshëm i polarizuar horizontalisht.
Vlen të përmendet se referimi ndaj këtij brezi si "frekuencë e lartë" filloi dekada më parë, kur 30 MHz ishte me të vërtetë frekuencë e lartë. Edhe pse ky përshkrim tani duket i vjetëruar, ai është një përcaktim zyrtar nga Unioni Ndërkombëtar i Telekomunikacionit dhe përdoret ende gjerësisht.
Polarizimi i preferuar mund të përcaktohet në dy mënyra: ose duke përdorur valë tokësore për sinjalizim më të fortë në rreze të shkurtër nga pajisjet e transmetimit që përdorin bandën e valëve të mesme (MW) 300 kHz - 3 MHz, ose duke përdorur valë qiellore për distanca më të gjata përmes Lidhjes së jonosferës. Në përgjithësi, antenat e polarizuara vertikalisht kanë përhapje më të mirë të valëve tokësore, ndërsa antenat e polarizuara horizontalisht kanë performancë më të mirë të valëve qiellore.
Polarizimi rrethor përdoret gjerësisht për satelitët sepse orientimi i satelitit në lidhje me stacionet tokësore dhe satelitët e tjerë ndryshon vazhdimisht. Efikasiteti midis antenave transmetuese dhe marrëse është më i madh kur të dyja janë të polarizuara në mënyrë rrethore, por antenat e polarizuara linearisht mund të përdoren me antenat CP, megjithëse ekziston një faktor humbjeje të polarizimit.
Polarizimi është gjithashtu i rëndësishëm për sistemet 5G. Disa grupe antenash 5G me hyrje/dalje të shumëfishta (MIMO) arrijnë rritje të rendimentit duke përdorur polarizimin për të shfrytëzuar në mënyrë më efikase spektrin e disponueshëm. Kjo arrihet duke përdorur një kombinim të polarizimeve të ndryshme të sinjalit dhe multipleksimit hapësinor të antenave (diversiteti hapësinor).
Sistemi mund të transmetojë dy rrjedha të dhënash sepse rrjedhat e të dhënave janë të lidhura nga antena të pavarura të polarizuara ortogonalisht dhe mund të rikuperohen në mënyrë të pavarur. Edhe nëse ekziston njëfarë polarizimi tërthorë për shkak të shtrembërimit të shtegut dhe kanalit, reflektimeve, shumështregut dhe papërsosmërive të tjera, marrësi përdor algoritme të sofistikuara për të rikuperuar çdo sinjal origjinal, duke rezultuar në shkallë të ulët të gabimeve të biteve (BER) dhe në fund të fundit në shfrytëzim të përmirësuar të spektrit.
në përfundim
Polarizimi është një veti e rëndësishme e antenës që shpesh neglizhohet. Polarizimi linear (duke përfshirë horizontalin dhe vertikalin), polarizimi i zhdrejtë, polarizimi rrethor dhe polarizimi eliptik përdoren për aplikime të ndryshme. Diapazoni i performancës RF nga fillimi në fund që një antenë mund të arrijë varet nga orientimi dhe shtrirja e saj relative. Antenat standarde kanë polarizime të ndryshme dhe janë të përshtatshme për pjesë të ndryshme të spektrit, duke siguruar polarizimin e preferuar për aplikimin e synuar.
Produkte të rekomanduara:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parametrat | Tipike | Njësitë |
| Diapazoni i Frekuencës | 20-30 | GHz |
| Fitim | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. | |
| Polarizimi | Dyfishtë Linear | |
| Izolim Ndërpolar | 60 Tip. | dB |
| Izolimi i Portit | 70 Tip. | dB |
| Lidhës | SMA-Fmashkull | |
| Materiali | Al | |
| Përfundimi | Bojë | |
| Madhësia(L*G*L) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Pesha | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Artikull | Specifikimi | Njësia |
| Diapazoni i Frekuencës | 1-18 | GHz |
| Fitim | 10 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tip. | |
| Polarizimi | Linear | |
| Izolimi i Kryqit të Po. | 30 Tip. | dB |
| Lidhës | SMA-Femër | |
| Përfundimi | Pi pavërtetë | |
| Materiali | Al | |
| Madhësia(L*G*L) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Pesha | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parametrat | Tipike | Njësitë |
| Diapazoni i Frekuencës | 2-18 | GHz |
| Fitim | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tip. |
|
| Polarizimi | Dyfishtë Linear |
|
| Izolim Ndërpolar | 40 | dB |
| Izolimi i Portit | 40 | dB |
| Lidhës | SMA-F |
|
| Trajtimi sipërfaqësor | Pi pavërtetë |
|
| Madhësia(L*G*L) | 276*147*147(±5) | mm |
| Pesha | 0.945 | kg |
| Materiali | Al |
|
| Temperatura e funksionimit | -40-+85 | °C |
| RM-BDHA9395-22 | ||
| Parametrat | Tipike | Njësitë |
| Diapazoni i Frekuencës | 93-95 | GHz |
| Fitim | 22 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. |
|
| Polarizimi | Dyfishtë Linear |
|
| Izolim Ndërpolar | 60 Tip. | dB |
| Izolimi i Portit | 67 Tip. | dB |
| Lidhës | WR10 |
|
| Materiali | Cu |
|
| Përfundimi | Artë |
|
| Madhësia(L*G*L) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Pesha | 0.015 | kg |
Koha e postimit: 11 Prill 2024
