Polarizimi është një nga karakteristikat themelore të antenave. Së pari duhet të kuptojmë polarizimin e valëve të rrafshët. Më pas mund të diskutojmë llojet kryesore të polarizimit të antenës.
polarizimi linear
Ne do të fillojmë të kuptojmë polarizimin e një valë elektromagnetike të rrafshët.
Një valë e rrafshët elektromagnetike (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 pingul me njëra-tjetrën dhe ortogonale me njëra-tjetrën. Fushat elektrike dhe magnetike janë pingul me drejtimin e përhapjes së valës së rrafshët. Si shembull, merrni parasysh një fushë elektrike me një frekuencë (fushë E) të dhënë nga ekuacioni (1). Fusha elektromagnetike po udhëton në drejtimin +z. Fusha elektrike është e drejtuar në drejtimin +x. Fusha magnetike është në drejtimin +y.
Në ekuacionin (1), vëzhgoni shënimin: . Ky është një vektor njësi (një vektor i gjatësisë), i cili thotë se pika e fushës elektrike është në drejtimin x. Vala e rrafshët është ilustruar në Figurën 1.
figura 1. Paraqitja 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 të valës së rrafshët (1). Ne do të vëzhgojmë pozicionin ku fusha elektrike është (X,Y,Z) = (0,0,0) në funksion të kohës. Amplituda e kësaj fushe është paraqitur në Figurën 2, në disa raste në kohë. Fusha lëkundet me frekuencën "F".
figura 2. Vëzhgoni fushën elektrike (X, Y, Z) = (0,0,0) në kohë të ndryshme.
Fusha elektrike vërehet në origjinë, duke u lëkundur përpara dhe mbrapa në amplitudë. Fusha elektrike është gjithmonë përgjatë boshtit x të treguar. Meqenëse fusha elektrike mbahet përgjatë një linje të vetme, kjo fushë mund të thuhet se është e polarizuar në mënyrë lineare. Për më tepër, nëse boshti X është paralel me tokën, kjo fushë përshkruhet gjithashtu si e polarizuar horizontalisht. Nëse fusha është e orientuar përgjatë boshtit Y, vala mund të thuhet se është e polarizuar vertikalisht.
Valët e polarizuara në mënyrë lineare nuk kanë nevojë të drejtohen përgjatë një boshti horizontal ose vertikal. Për shembull, një valë e fushës elektrike me një kufizim që shtrihet përgjatë një linje siç tregohet në Figurën 3 do të polarizohet gjithashtu në mënyrë lineare.
imazhi 3. Amplituda e fushës elektrike e një vale të polarizuar në mënyrë lineare, 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 për t'u vënë re 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 valë të rrafshët 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. Kjo lloj fushe përshkruhet si një valë e polarizuar rrethore. Për polarizimin rrethor, duhet të plotësohen 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 e figurës së valës 4, rrotullimi i fushës thuhet se është në drejtim të kundërt të akrepave të orës dhe me dorën e djathtë të polarizuar rrethore (RHCP). Nëse fusha rrotullohet në drejtim të akrepave të orës, fusha do të jetë polarizimi rrethor i majtë (LHCP).
Polarizimi eliptik
Nëse fusha elektrike ka dy komponentë pingul, 90 gradë jashtë fazës, por me madhësi të barabartë, fusha do të jetë e polarizuar në mënyrë eliptike. Duke marrë parasysh fushën elektrike të një vale të rrafshët që udhëton në drejtimin +z, të përshkruar nga ekuacioni (4):
Vendndodhja e pikës në të cilën do të supozohet maja e vektorit të fushës elektrike është dhënë në figurën 5.
Figura 5. Fusha elektrike e shpejtë e valës së polarizimit eliptik. (4).
Fusha në figurën 5, që udhëton në drejtim të kundërt të akrepave të orës, do të ishte eliptike me dorën e djathtë nëse udhëton jashtë ekranit. Nëse vektori i fushës elektrike rrotullohet në drejtim të kundërt, fusha do të jetë e polarizuar në të majtë në mënyrë eliptike.
Për më tepër, polarizimi eliptik i referohet ekscentricitetit të tij. Raporti i ekscentricitetit me amplituda e boshteve të mëdha dhe të vogla. Për shembull, ekscentriciteti i valës nga ekuacioni (4) është 1/0.3= 3.33. Valët e polarizuara në mënyrë eliptike 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 të planit. Këndi nuk kërkohet të përshtatet me boshtin X, Y ose Z. Së fundi, është e rëndësishme të theksohet se si polarizimi rrethor ashtu edhe ai linear janë raste të veçanta të polarizimit eliptik. Vala 1.0 e çuditshme e polarizuar në mënyrë eliptike është një valë e polarizuar rrethore. Valë të polarizuara në mënyrë eliptike me ekscentricitet të pafund. Valët e polarizuara në mënyrë lineare.
Polarizimi i antenës
Tani që jemi të vetëdijshëm për fushat elektromagnetike të valëve të polarizuara të avionit, polarizimi i një antene përcaktohet thjesht.
Polarizimi i antenës Një vlerësim i fushës së largët të antenës, polarizimi i fushës së rrezatuar që rezulton. Prandaj, antenat shpesh renditen si "antena të polarizuara në mënyrë lineare" ose "antena të polarizuara rrethore 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 saktësisht 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 të polarizuar horizontalisht, nuk do të ketë pritje.
Në rastin e përgjithshëm, për dy antena të polarizuara lineare të rrotulluara në lidhje 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 energjisë 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 energji.
SHËNIM: Lëvizja e telefonit mbi kokën tuaj në kënde të ndryshme shpjegon pse marrja ndonjëherë mund të rritet. Antenat e celularit zakonisht janë të polarizuara në mënyrë lineare, kështu që rrotullimi i telefonit shpesh mund të përputhet me polarizimin e telefonit, duke përmirësuar kështu marrjen.
Polarizimi rrethor është një karakteristikë e dëshirueshme e shumë antenave. Të dy 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 të djathtë në mënyrë rrethore.
Tani supozojmë se një antenë e polarizuar në mënyrë lineare merr valë të polarizuara rrethore. Në mënyrë ekuivalente, supozoni se një antenë e polarizuar rrethore përpiqet të marrë valë të polarizuara në mënyrë lineare. Cili është faktori i humbjes së polarizimit që rezulton?
Kujtoni se polarizimi rrethor është në të vërtetë dy valë ortogonale të polarizuara në mënyrë lineare, 90 gradë jashtë fazës. Prandaj, një antenë e polarizuar në mënyrë lineare (LP) do të marrë vetëm komponentin e fazës së valës së polarizuar rrethore (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 referohet si efikasiteti i polarizimit, faktori i mospërputhjes së antenës ose faktori i marrjes së antenës. Të gjithë këta emra i referohen të njëjtit koncept.
Koha e postimit: Dhjetor-22-2023
