Polarizimi është një nga karakteristikat themelore të antenave. Së pari duhet të kuptojmë polarizimin e valëve planare. Pastaj mund të diskutojmë llojet kryesore të polarizimit të antenave.
polarizim linear
Do të fillojmë të kuptojmë polarizimin e një vale elektromagnetike planare.
Një valë elektromagnetike planare (EM) ka disa karakteristika. E para është se fuqia udhëton në një drejtim (asnjë fushë nuk ndryshon në dy drejtime ortogonale). Së dyti, fusha elektrike dhe fusha magnetike janë pingule me njëra-tjetrën dhe ortogonale me njëra-tjetrën. Fushat elektrike dhe magnetike janë pingule me drejtimin e përhapjes së valës planare. Si shembull, merrni parasysh një fushë elektrike me një frekuencë të vetme (fushë E) të dhënë nga ekuacioni (1). Fusha elektromagnetike udhëton në drejtimin +z. Fusha elektrike drejtohet në drejtimin +x. Fusha magnetike është në drejtimin +y.
Në ekuacionin (1), vëreni simbolin: . Ky është një vektor njësie (një vektor gjatësie), që thotë se pika e fushës elektrike është në drejtimin x. Vala planare ilustrohet në Figurën 1.
figura 1. Paraqitje grafike e fushës elektrike që udhëton në drejtimin +z.
Polarizimi është gjurma dhe forma e përhapjes (kontura) e një fushe elektrike. Si shembull, merrni parasysh ekuacionin e fushës elektrike me valë planare (1). Do të vëzhgojmë pozicionin ku fusha elektrike është (X,Y,Z) = (0,0,0) si një funksion i kohës. Amplituda e kësaj fushe është paraqitur në Figurën 2, në disa raste në kohë. Fusha lëkundet në frekuencën "F".
figura 2. Vëzhgoni fushën elektrike (X, Y, Z) = (0,0,0) në kohë të ndryshme.
Fusha elektrike vërehet në origjinë, duke lëkundur para dhe mbrapa në amplitudë. Fusha elektrike është gjithmonë përgjatë boshtit x të treguar. Meqenëse fusha elektrike mbahet përgjatë një vije të vetme, kjo fushë mund të thuhet se është e polarizuar linearisht. Përveç kësaj, nëse boshti X është paralel me tokën, kjo fushë përshkruhet edhe si e polarizuar horizontalisht. Nëse fusha është e orientuar përgjatë boshtit Y, vala mund të thuhet se është e polarizuar vertikalisht.
Valët e polarizuara linearisht nuk kanë nevojë të drejtohen përgjatë një boshti horizontal ose vertikal. Për shembull, një valë fushe elektrike me një kufizim që shtrihet përgjatë një vije siç tregohet në Figurën 3 do të ishte gjithashtu e polarizuar linearisht.
imazhi 3. Amplituda e fushës elektrike të një vale të polarizuar linearisht, trajektorja e së cilës është një kënd.
Fusha elektrike në Figurën 3 mund të përshkruhet nga ekuacioni (2). Tani ekziston një komponent x dhe y i fushës elektrike. Të dy komponentët janë të barabartë në madhësi.
Një gjë që duhet theksuar në lidhje me ekuacionin (2) është komponenti xy dhe fushat elektronike në fazën e dytë. Kjo do të thotë që të dy komponentët kanë të njëjtën amplitudë në çdo kohë.
polarizimi rrethor
Tani supozojmë se fusha elektrike e një vale planare jepet nga ekuacioni (3):
Në këtë rast, elementët X dhe Y janë 90 gradë jashtë fazës. Nëse fusha vërehet si (X, Y, Z) = (0,0,0) përsëri si më parë, kurba e fushës elektrike kundrejt kohës do të shfaqet siç tregohet më poshtë në Figurën 4.
Figura 4. Fuqia e fushës elektrike (X, Y, Z) = (0,0,0) domeni EQ. (3).
Fusha elektrike në Figurën 4 rrotullohet në një rreth. Ky lloj fushe përshkruhet si një valë e polarizuar në mënyrë rrethore. Për polarizimin rrethor, duhet të përmbushen kriteret e mëposhtme:
- Standard për polarizimin rrethor
- Fusha elektrike duhet të ketë dy komponentë ortogonalë (pingulë).
- Komponentët ortogonalë të fushës elektrike duhet të kenë amplituda të barabarta.
- Komponentët e kuadraturës duhet të jenë 90 gradë jashtë fazës.
Nëse udhëtoni në ekranin Wave Figure 4, rrotullimi i fushës thuhet se është në kah të kundërt të akrepave të orës dhe i polarizuar rrethor djathtas (RHCP). Nëse fusha rrotullohet në kah të akrepave të orës, fusha do të jetë e polarizuar rrethor majtas (LHCP).
Polarizimi eliptik
Nëse fusha elektrike ka dy komponentë pingulë, 90 gradë jashtë fazës, por me madhësi të barabartë, fusha do të jetë e polarizuar eliptikisht. Duke marrë parasysh fushën elektrike të një vale planare që udhëton në drejtimin +z, të përshkruar nga Ekuacioni (4):
Vendndodhja e pikës në të cilën do të marrë maja e vektorit të fushës elektrike është dhënë në Figurën 5.
Figura 5. Fushë elektrike e valës së polarizimit eliptik të menjëhershëm. (4).
Fusha në Figurën 5, që udhëton në drejtim të kundërt me akrepat e orës, do të ishte eliptike djathtas nëse udhëton jashtë ekranit. Nëse vektori i fushës elektrike rrotullohet në drejtim të kundërt, fusha do të polarizohet eliptikisht majtas.
Për më tepër, polarizimi eliptik i referohet ekscentricitetit të tij. Raporti i ekscentricitetit me amplitudën e boshtit kryesor dhe atij dytësor. Për shembull, ekscentriciteti i valës nga ekuacioni (4) është 1/0.3= 3.33. Valët e polarizuara eliptikisht përshkruhen më tej nga drejtimi i boshtit kryesor. Ekuacioni i valës (4) ka një bosht që përbëhet kryesisht nga boshti x. Vini re se boshti kryesor mund të jetë në çdo kënd plani. Këndi nuk është i nevojshëm të përshtatet me boshtin X, Y ose Z. Së fundmi, është e rëndësishme të theksohet se si polarizimi rrethor ashtu edhe ai linear janë raste të veçanta të polarizimit eliptik. Vala 1.0 ekscentrike e polarizuar eliptikisht është një valë e polarizuar rrethore. Valë të polarizuara eliptikisht me ekscentricitet të pafund. Valë të polarizuara linearisht.
Polarizimi i antenës
Tani që jemi të vetëdijshëm për fushat elektromagnetike të valëve planare të polarizuara, polarizimi i një antene përkufizohet thjesht.
Polarizimi i Antenës Një vlerësim i antenës në fushë të largët, polarizimi i fushës së rrezatuar që rezulton. Prandaj, antenat shpesh renditen si "të polarizuara linearisht" ose "antena të polarizuara rrethisht me dorën e djathtë".
Ky koncept i thjeshtë është i rëndësishëm për komunikimet me antena. Së pari, një antenë e polarizuar horizontalisht nuk do të komunikojë me një antenë të polarizuar vertikalisht. Për shkak të teoremës së reciprocitetit, antena transmeton dhe merr në të njëjtën mënyrë. Prandaj, antenat e polarizuara vertikalisht transmetojnë dhe marrin fusha të polarizuara vertikalisht. Prandaj, nëse përpiqeni të përcillni një antenë të polarizuar vertikalisht dhe horizontalisht, nuk do të ketë marrje.
Në rastin e përgjithshëm, për dy antena të polarizuara linearisht të rrotulluara në raport me njëra-tjetrën me një kënd ( ), humbja e fuqisë për shkak të kësaj mospërputhjeje të polarizimit do të përshkruhet nga faktori i humbjes së polarizimit (PLF):
Prandaj, nëse dy antena kanë të njëjtin polarizim, këndi midis fushave të tyre elektronike rrezatuese është zero dhe nuk ka humbje të fuqisë për shkak të mospërputhjes së polarizimit. Nëse njëra antenë është e polarizuar vertikalisht dhe tjetra është e polarizuar horizontalisht, këndi është 90 gradë dhe nuk do të transferohet asnjë fuqi.
SHËNIM: Lëvizja e telefonit mbi kokën tuaj në kënde të ndryshme shpjegon pse ndonjëherë mund të rritet pritja. Antenat e telefonave celularë zakonisht janë të polarizuara linearisht, kështu që rrotullimi i telefonit shpesh mund të përputhet me polarizimin e telefonit, duke përmirësuar kështu pritjen.
Polarizimi rrethor është një karakteristikë e dëshirueshme e shumë antenave. Të dyja antenat janë të polarizuara në mënyrë rrethore dhe nuk vuajnë nga humbja e sinjalit për shkak të mospërputhjes së polarizimit. Antenat e përdorura në sistemet GPS janë të polarizuara në mënyrë rrethore nga e djathta.
Tani supozojmë se një antenë e polarizuar linearisht merr valë të polarizuara rrethore. Në mënyrë ekuivalente, supozojmë se një antenë e polarizuar rrethore përpiqet të marrë valë të polarizuara linearisht. Cili është faktori i humbjes së polarizimit që rezulton?
Kujtojmë se polarizimi rrethor është në fakt dy valë ortogonale linearisht të polarizuara, 90 gradë jashtë fazës. Prandaj, një antenë linearisht e polarizuar (LP) do të marrë vetëm komponentin e fazës së valës së polarizuar rrethor (CP). Prandaj, antena LP do të ketë një humbje të mospërputhjes së polarizimit prej 0.5 (-3dB). Kjo është e vërtetë pavarësisht nga këndi i rrotullimit të antenës LP. Prandaj:
Faktori i humbjes së polarizimit nganjëherë quhet efikasitet i polarizimit, faktor i mospërputhjes së antenës ose faktor i pritjes së antenës. Të gjithë këta emra i referohen të njëjtit koncept.
Koha e postimit: 22 dhjetor 2023
