Inxhinierët elektronikë e dinë se antenat dërgojnë dhe marrin sinjale në formën e valëve të energjisë elektromagnetike (EM) të përshkruara nga ekuacionet e Maxwell. Ashtu si me shumë tema, këto ekuacione, dhe përhapja, vetitë e elektromagnetizmit, mund të studiohen në nivele të ndryshme, nga termat relativisht cilësorë deri te ekuacionet komplekse.
Ka shumë aspekte të përhapjes së energjisë elektromagnetike, një prej të cilave është polarizimi, i cili mund të ketë shkallë të ndryshme ndikimi ose shqetësimi në aplikimet dhe dizajnet e antenave të tyre. Parimet bazë të polarizimit zbatohen për të gjithë rrezatimin elektromagnetik, duke përfshirë RF/wireless, energjinë optike, dhe shpesh përdoren në aplikime 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 (fusha E) dhe fusha magnetike (fusha H) dhe lëvizin në një drejtim. Fushat E dhe H janë pingul me njëra-tjetrën dhe me drejtimin e përhapjes së valës së rrafshët.
Polarizimi i referohet planit të fushës E nga këndvështrimi i 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 pingule reciproke
Polarizimi linear dhe polarizimi rrethor
Mënyrat e polarizimit përfshijnë si më poshtë:
Në polarizimin linear bazë, dy polarizimet e mundshme janë ortogonale (pingule) me njëri-tjetrin (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 maksimalizohet kur përputhen polarizimet.
Figura 2: Polarizimi linear ofron dy opsione polarizimi në kënde të drejta me njëri-tjetrin
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 gradë 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 dy 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 polarizimi rrethor i djathtë (RHCP); kur rrotullohet në të majtë, polarizimi rrethor me dorën e majtë (LHCP) (Figura 3)
Figura 3: Në polarizimin rrethor, vektori i fushës E të një valë elektromagnetike rrotullohet; ky rrotullim mund të jetë me dorën e djathtë ose me dorën e majtë
Një sinjal CP përbëhet nga dy valë ortogonale që janë jashtë fazës. Tre kushte kërkohen për të gjeneruar një sinjal CP. 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 të përdorni një antenë spirale.
Polarizimi eliptik (EP) është një lloj CP. Valët e polarizuara në mënyrë eliptike janë fitimi i prodhuar nga dy valë të polarizuara në mënyrë lineare, si valët CP. Kur kombinohen dy valë reciproke pingule të polarizuara në mënyrë lineare me amplituda të pabarabarta, prodhohet një valë e polarizuar në mënyrë eliptike.
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 variojë nga 0 dB (pa humbje) për një antenë të përafruar në mënyrë të përsosur në dB të pafundme (humbje të pafundme) për një antenë krejtësisht ortogonale.
Në realitet, megjithatë, shtrirja (ose mospërputhja) e polarizimit nuk është e përsosur sepse pozicioni mekanik i antenës, sjellja e përdoruesit, shtrembërimi i kanalit, reflektimet në shumë rrugë dhe fenomene të tjera mund të shkaktojnë njëfarë shtrembërimi këndor 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, i cili në disa raste mund të jetë i mjaftueshëm 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, në varësi të rrethanave dhe mund të pengojë rikuperimin e sinjalit. Me fjalë të tjera, polarizimi i paqëllimtë i tërthortë dhe PLF mund të funksionojnë në të dyja mënyrat duke ndërhyrë në sinjalin e dëshiruar ose duke zvogëluar fuqinë e sinjalit të dëshiruar.
Pse kujdeseni 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, shtrirja e dobët e polarizimit e bën më të vështirë për marrësit, qofshin të synuar ose të pakënaqur, të kapin mjaftueshëm sinjalin e interesit. Në shumë raste, "kanali" shtrembëron polarizimin e transmetuar, ose njëra ose të dyja antenat nuk janë në një drejtim statik fiks.
Zgjedhja e polarizimit për t'u përdorur zakonisht përcaktohet nga instalimi ose kushtet atmosferike. Për shembull, një antenë e polarizuar horizontalisht do të funksionojë 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 saj të polarizimit kur instalohet pranë një muri anësor.
Antena dipole 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 polarizimin vertikal kur kërkohet ose për të mbështetur një modalitet të preferuar polarizimi (Figura 5).
Figura 4: Një antenë dipole zakonisht montohet horizontalisht në shtyllën e saj për të siguruar polarizimin horizontal
Figura 5: Për aplikimet që kërkojnë polarizim vertikal, antena dipole mund të montohet në përputhje me rrethanat aty ku kapet antena
Polarizimi vertikal përdoret zakonisht për radiot e lëvizshme të dorës, të tilla si ato të përdorura nga reaguesit e parë, sepse shumë dizajne të antenave të radios të polarizuara vertikalisht ofrojnë gjithashtu një model rrezatimi gjithëdrejtues. Prandaj, antena të tilla nuk duhet të riorientohen edhe nëse drejtimi i radios dhe antenës ndryshon.
Antenat me frekuencë 3 - 30 MHz me frekuencë të lartë (HF) zakonisht ndërtohen si tela të thjeshtë të gjatë të lidhur horizontalisht midis kllapave. Gjatësia e saj përcaktohet nga gjatësia e valës (10 - 100 m). Ky lloj antene është natyrisht i polarizuar horizontalisht.
Vlen të përmendet se referimi i këtij brezi si "frekuencë të lartë" filloi dekada më parë, kur 30 MHz ishte me të vërtetë frekuencë e lartë. Megjithëse ky përshkrim tani duket të jetë i vjetëruar, ai është një emërtim zyrtar nga Unioni Ndërkombëtar i Telekomunikacionit dhe përdoret ende gjerësisht.
Polarizimi i preferuar mund të përcaktohet në dy mënyra: ose duke përdorur valët e tokës për sinjalizim më të fortë me rreze të shkurtër nga pajisjet e transmetimit duke përdorur brezin e valëve të mesme 300 kHz - 3 MHz (MW), ose duke përdorur valët e qiellit 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 po ndryshon vazhdimisht. Efikasiteti midis antenave të transmetimit dhe marrës është më i madh kur të dyja janë të polarizuara rrethore, por antenat e polarizuara lineare mund të përdoren me antenat CP, megjithëse ka një faktor humbjeje polarizimi.
Polarizimi është gjithashtu i rëndësishëm për sistemet 5G. Disa grupe antenash me shumë hyrje/dalje të shumëfishta 5G (MIMO) arrijnë xhiros më të madhe duke përdorur polarizimin për të përdorur në mënyrë më efikase spektrin e disponueshëm. Kjo arrihet duke përdorur një kombinim të polarizimeve të ndryshme të sinjaleve dhe multipleksimit hapësinor të antenave (diversiteti i hapësirës).
Sistemi mund të transmetojë dy rryma 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 i tërthortë për shkak të shtrembërimit të rrugës dhe kanalit, reflektimeve, shumë rrugëve dhe papërsosmërive të tjera, marrësi përdor algoritme të sofistikuara për të rikuperuar çdo sinjal origjinal, duke rezultuar në shkallë të ulët të gabimit të bitit (BER) dhe përfundimisht përmirësim të përdorimit të spektrit.
në përfundim
Polarizimi është një veti e rëndësishme e antenës që shpesh neglizhohet. Polarizimi linear (përfshirë horizontal dhe vertikal), polarizimin e zhdrejtë, polarizimin rrethor dhe polarizimin eliptik përdoren për aplikime të ndryshme. Gama e performancës RF nga skaji në skaj 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.
Produktet e rekomanduara:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parametrat | Tipike | Njësitë |
| Gama e frekuencës | 20-30 | GHz |
| Fitimi | 15 Lloji. | dBi |
| VSWR | 1.3 Lloji. | |
| Polarizimi | Dyfishtë Linear | |
| Kryqi Pol. Izolim | 60 Lloji. | dB |
| Izolimi i portit | 70 Tip. | dB |
| Lidhës | SMA-Ffemër | |
| Materiali | Al | |
| Përfundimi | Bojë | |
| Madhësia(L*W*H) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Pesha | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Artikulli | Specifikimi | Njësia |
| Gama e frekuencës | 1-18 | GHz |
| Fitimi | 10 Lloji. | dBi |
| VSWR | 1.5 Lloji. | |
| Polarizimi | Linear | |
| Kryqi Po. Izolim | 30 Lloji. | dB |
| Lidhës | SMA-Femër | |
| Përfundimi | Pnuk është | |
| Materiali | Al | |
| Madhësia(L*W*H) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Pesha | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parametrat | Tipike | Njësitë |
| Gama e frekuencës | 2-18 | GHz |
| Fitimi | 15 Lloji. | dBi |
| VSWR | 1.5 Lloji. |
|
| Polarizimi | Dyfishtë Linear |
|
| Kryqi Pol. Izolim | 40 | dB |
| Izolimi i portit | 40 | dB |
| Lidhës | SMA-F |
|
| Trajtimi sipërfaqësor | Pnuk është |
|
| Madhësia(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| Pesha | 0,945 | kg |
| Materiali | Al |
|
| Temperatura e funksionimit | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parametrat | Tipike | Njësitë |
| Gama e frekuencës | 93-95 | GHz |
| Fitimi | 22 Lloji. | dBi |
| VSWR | 1.3 Lloji. |
|
| Polarizimi | Dyfishtë Linear |
|
| Kryqi Pol. Izolim | 60 Lloji. | dB |
| Izolimi i portit | 67 Tip. | dB |
| Lidhës | WR10 |
|
| Materiali | Cu |
|
| Përfundimi | E artë |
|
| Madhësia(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Pesha | 0,015 | kg |
Koha e postimit: Prill-11-2024
