ელექტრონიკოსებმა იციან, რომ ანტენები აგზავნიან და იღებენ სიგნალებს ელექტრომაგნიტური (EM) ენერგიის ტალღების სახით, რომლებიც აღწერილია მაქსველის განტოლებებით. როგორც ბევრი თემის შემთხვევაში, ეს განტოლებები და ელექტრომაგნეტიზმის გავრცელების თვისებები შეიძლება შესწავლილ იქნას სხვადასხვა დონეზე, შედარებით თვისებრივი ტერმინებიდან დაწყებული რთული განტოლებებით დამთავრებული.
ელექტრომაგნიტური ენერგიის გავრცელებას მრავალი ასპექტი აქვს, რომელთაგან ერთ-ერთი პოლარიზაციაა, რომელსაც შეიძლება ჰქონდეს სხვადასხვა ხარისხის გავლენა ან შეშფოთება აპლიკაციებსა და მათ ანტენების დიზაინში. პოლარიზაციის ძირითადი პრინციპები ვრცელდება ყველა ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებაზე, მათ შორის რადიოსიხშირულ/უსადენო ოპტიკურ ენერგიაზე და ხშირად გამოიყენება ოპტიკურ აპლიკაციებში.
რა არის ანტენის პოლარიზაცია?
პოლარიზაციის გაგებამდე, ჯერ უნდა გავიგოთ ელექტრომაგნიტური ტალღების ძირითადი პრინციპები. ეს ტალღები შედგება ელექტრული (E ველები) და მაგნიტური ველებისგან (H ველები) და მოძრაობენ ერთი მიმართულებით. E და H ველები ერთმანეთის და სიბრტყოვანი ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულია.
პოლარიზაცია სიგნალის გადამცემის პერსპექტივიდან აღებულ E-ველის სიბრტყეს ეხება: ჰორიზონტალური პოლარიზაციის შემთხვევაში, ელექტრული ველი ჰორიზონტალურ სიბრტყეში გვერდულად იმოძრავებს, ხოლო ვერტიკალური პოლარიზაციის შემთხვევაში, ელექტრული ველი ვერტიკალურ სიბრტყეში ზევით-ქვევით ირხევა (სურათი 1).
სურათი 1: ელექტრომაგნიტური ენერგიის ტალღები შედგება ურთიერთპერპენდიკულარული E და H ველის კომპონენტებისგან
ხაზოვანი და წრიული პოლარიზაცია
პოლარიზაციის რეჟიმები მოიცავს შემდეგს:
ძირითადი წრფივი პოლარიზაციის დროს, ორი შესაძლო პოლარიზაცია ერთმანეთის მიმართ ორთოგონალური (პერპენდიკულარული) არის (სურათი 2). თეორიულად, ჰორიზონტალურად პოლარიზებული მიმღები ანტენა ვერ „დაინახავს“ ვერტიკალურად პოლარიზებული ანტენიდან მიღებულ სიგნალს და პირიქით, მაშინაც კი, თუ ორივე ერთსა და იმავე სიხშირეზე მუშაობს. რაც უფრო უკეთ არიან ისინი გასწორებულნი, მით მეტი სიგნალი იჭერა და ენერგიის გადაცემა მაქსიმალურად გაიზარდა, როდესაც პოლარიზაციები ემთხვევა.
სურათი 2: ხაზოვანი პოლარიზაცია ერთმანეთთან სწორი კუთხით პოლარიზაციის ორ ვარიანტს გვთავაზობს
ანტენის ირიბი პოლარიზაცია წრფივი პოლარიზაციის ერთ-ერთი სახეობაა. ძირითადი ჰორიზონტალური და ვერტიკალური პოლარიზაციის მსგავსად, ამ პოლარიზაციას აზრი მხოლოდ ხმელეთის გარემოში აქვს. ირიბი პოლარიზაცია ჰორიზონტალური საცნობარო სიბრტყის მიმართ ±45 გრადუსიანი კუთხითაა. მიუხედავად იმისა, რომ ეს სინამდვილეში წრფივი პოლარიზაციის კიდევ ერთი ფორმაა, ტერმინი „წრფივი“ ჩვეულებრივ მხოლოდ ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად პოლარიზებულ ანტენებს ეხება.
გარკვეული დანაკარგების მიუხედავად, დიაგონალური ანტენით გაგზავნილი (ან მიღებული) სიგნალების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად პოლარიზებული ანტენებით. ირიბად პოლარიზებული ანტენები სასარგებლოა, როდესაც ერთი ან ორივე ანტენის პოლარიზაცია უცნობია ან იცვლება გამოყენების დროს.
წრიული პოლარიზაცია (CP) უფრო რთულია, ვიდრე წრფივი პოლარიზაცია. ამ რეჟიმში, E ველის ვექტორით წარმოდგენილი პოლარიზაცია ბრუნავს სიგნალის გავრცელებისას. მარჯვნივ (გადამცემიდან ყურებისას) წრიულ პოლარიზაციას მარჯვენა ხელის წრიული პოლარიზაცია (RHCP) ეწოდება; მარცხნივ - მარცხენა ხელის წრიული პოლარიზაცია (LHCP) (სურათი 3)
სურათი 3: წრიული პოლარიზაციის დროს, ელექტრომაგნიტური ტალღის E ველის ვექტორი ბრუნავს; ეს ბრუნვა შეიძლება იყოს მარჯვენა ან მარცხენა.
CP სიგნალი შედგება ორი ორთოგონალური ტალღისგან, რომლებიც ფაზას მიღმაა. CP სიგნალის გენერირებისთვის საჭიროა სამი პირობა. E ველი უნდა შედგებოდეს ორი ორთოგონალური კომპონენტისგან; ორი კომპონენტი უნდა იყოს ფაზას მიღმა 90 გრადუსით და ამპლიტუდით თანაბარი. CP-ის გენერირების მარტივი გზაა სპირალური ანტენის გამოყენება.
ელიფსური პოლარიზაცია (EP) CP-ის ერთ-ერთი სახეობაა. ელიფსურად პოლარიზებული ტალღები არის ორი წრფივად პოლარიზებული ტალღის მიერ წარმოქმნილი გაძლიერება, როგორიცაა CP ტალღები. როდესაც ორი ურთიერთპერპენდიკულარული წრფივად პოლარიზებული ტალღა არათანაბარი ამპლიტუდებით გაერთიანებულია, წარმოიქმნება ელიფსურად პოლარიზებული ტალღა.
ანტენებს შორის პოლარიზაციის შეუსაბამობა აღწერილია პოლარიზაციის დანაკარგის კოეფიციენტით (PLF). ეს პარამეტრი გამოიხატება დეციბელებში (dB) და წარმოადგენს გადამცემ და მიმღებ ანტენებს შორის პოლარიზაციის კუთხის სხვაობის ფუნქციას. თეორიულად, PLF შეიძლება მერყეობდეს 0 dB-დან (დანაკარგის გარეშე) იდეალურად გასწორებული ანტენისთვის უსასრულო dB-მდე (უსასრულო დანაკარგი) იდეალურად ორთოგონალური ანტენისთვის.
სინამდვილეში კი, პოლარიზაციის გასწორება (ან არასწორი გასწორება) იდეალური არ არის, რადგან ანტენის მექანიკურმა პოზიციამ, მომხმარებლის ქცევამ, არხის დამახინჯებამ, მრავალმხრივმა არეკვლამ და სხვა მოვლენებმა შეიძლება გამოიწვიოს გადაცემული ელექტრომაგნიტური ველის გარკვეული კუთხური დამახინჯება. თავდაპირველად, ორთოგონალური პოლარიზებიდან 10-30 დბ ან მეტი სიგნალის ჯვარედინი პოლარიზაციის „გაჟონვა“ იქნება, რაც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება საკმარისი იყოს სასურველი სიგნალის აღდგენისთვის ხელის შესაშლელად.
ამის საპირისპიროდ, იდეალური პოლარიზაციის მქონე ორი გასწორებული ანტენის რეალური PLF შეიძლება იყოს 10 dB, 20 dB ან მეტი, გარემოებებიდან გამომდინარე, და შეიძლება ხელი შეუშალოს სიგნალის აღდგენას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გაუთვალისწინებელ ჯვარედინი პოლარიზაციას და PLF-ს შეუძლია ორივე მიმართულებით იმუშაოს, სასურველ სიგნალში ჩარევით ან სასურველი სიგნალის სიძლიერის შემცირებით.
რატომ უნდა გაინტერესებდეს პოლარიზაცია?
პოლარიზაცია ორი გზით მუშაობს: რაც უფრო მეტად არის ორი ანტენა გასწორებული და აქვთ ერთნაირი პოლარიზაცია, მით უფრო ძლიერია მიღებული სიგნალი. პირიქით, პოლარიზაციის ცუდი გასწორება ართულებს მიმღებებისთვის, განზრახული თუ არადამაკმაყოფილებელი, საჭირო სიგნალის საკმარისი რაოდენობის დაჭერას. ბევრ შემთხვევაში, „არხი“ ამახინჯებს გადაცემული პოლარიზაციას, ან ერთი ან ორივე ანტენა არ არის ფიქსირებული სტატიკურ მიმართულებაში.
პოლარიზაციის გამოყენების არჩევანი, როგორც წესი, განისაზღვრება მონტაჟით ან ატმოსფერული პირობებით. მაგალითად, ჰორიზონტალურად პოლარიზებული ანტენა უკეთესად იმუშავებს და შეინარჩუნებს პოლარიზაციას ჭერთან ახლოს დამონტაჟებისას; პირიქით, ვერტიკალურად პოლარიზებული ანტენა უკეთესად იმუშავებს და შეინარჩუნებს პოლარიზაციის მუშაობას გვერდით კედელთან ახლოს დამონტაჟებისას.
ფართოდ გამოყენებული დიპოლური ანტენა (უბრალო ან დაკეცილი) ჰორიზონტალურად პოლარიზებულია მისი „ნორმალური“ სამონტაჟო ორიენტაციით (სურათი 4) და ხშირად 90 გრადუსით ბრუნავს ვერტიკალური პოლარიზაციის მისაღებად საჭიროების შემთხვევაში ან სასურველი პოლარიზაციის რეჟიმის მხარდასაჭერად (სურათი 5).
სურათი 4: დიპოლური ანტენა, როგორც წესი, ჰორიზონტალურად არის დამონტაჟებული ანძაზე ჰორიზონტალური პოლარიზაციის უზრუნველსაყოფად.
სურათი 5: ვერტიკალური პოლარიზაციის საჭიროების მქონე აპლიკაციებისთვის, დიპოლური ანტენა შეიძლება დამონტაჟდეს შესაბამისად, სადაც ანტენა იჭერს
ვერტიკალური პოლარიზაცია ხშირად გამოიყენება ხელის მობილური რადიოებისთვის, როგორიცაა პირველი რეაგირების ჯგუფების მიერ გამოყენებული რადიო ანტენები, რადგან ვერტიკალურად პოლარიზებული რადიო ანტენების მრავალი დიზაინი ასევე უზრუნველყოფს ყოვლისმიმართულებით გამოსხივების დიაგრამას. ამიტომ, ასეთი ანტენების ორიენტაცია არ არის საჭირო, მაშინაც კი, თუ რადიოსა და ანტენის მიმართულება იცვლება.
3-30 MHz მაღალი სიხშირის (HF) სიხშირის ანტენები, როგორც წესი, აგებულია ფრჩხილებს შორის ჰორიზონტალურად ერთმანეთზე მიმაგრებული მარტივი გრძელი მავთულების სახით. მისი სიგრძე განისაზღვრება ტალღის სიგრძით (10-100 მ). ამ ტიპის ანტენა ბუნებრივად ჰორიზონტალურად პოლარიზებულია.
აღსანიშნავია, რომ ამ დიაპაზონის „მაღალი სიხშირის“ სახელით მოხსენიება ათწლეულების წინ დაიწყო, როდესაც 30 MHz მართლაც მაღალი სიხშირე იყო. მიუხედავად იმისა, რომ ეს აღწერა ახლა მოძველებულად გამოიყურება, ის საერთაშორისო ტელეკომუნიკაციების კავშირის ოფიციალური აღნიშვნაა და დღემდე ფართოდ გამოიყენება.
სასურველი პოლარიზაციის განსაზღვრა შესაძლებელია ორი გზით: ან მიწისქვეშა ტალღების გამოყენებით უფრო ძლიერი მოკლე დიაპაზონის სიგნალიზაციისთვის 300 kHz - 3 MHz საშუალო ტალღის (MW) დიაპაზონის გამოყენებით სამაუწყებლო აღჭურვილობის მიერ, ან ცის ტალღების გამოყენებით იონოსფეროს კავშირის გავლით უფრო დიდ დისტანციებზე. ზოგადად, ვერტიკალურად პოლარიზებულ ანტენებს აქვთ მიწისქვეშა ტალღების უკეთესი გავრცელება, ხოლო ჰორიზონტალურად პოლარიზებულ ანტენებს - უკეთესი ცის ტალღების შესრულება.
წრიული პოლარიზაცია ფართოდ გამოიყენება თანამგზავრებისთვის, რადგან თანამგზავრის ორიენტაცია მიწისზედა სადგურებთან და სხვა თანამგზავრებთან მიმართებაში მუდმივად იცვლება. გადამცემ და მიმღებ ანტენებს შორის ეფექტურობა ყველაზე დიდია, როდესაც ორივე წრიულად პოლარიზებულია, მაგრამ წრფივად პოლარიზებული ანტენების გამოყენება შესაძლებელია CP ანტენებთან ერთად, თუმცა არსებობს პოლარიზაციის დანაკარგის კოეფიციენტი.
პოლარიზაცია ასევე მნიშვნელოვანია 5G სისტემებისთვის. ზოგიერთი 5G მრავალჯერადი შეყვანის/მრავალჯერადი გამოყვანის (MIMO) ანტენის მასივი აღწევს გაზრდილი გამტარუნარიანობის პოლარიზაციის გამოყენებით, რათა უფრო ეფექტურად გამოიყენონ არსებული სპექტრი. ეს მიიღწევა სხვადასხვა სიგნალის პოლარიზაციისა და ანტენების სივრცითი მულტიპლექსირების (სივრცული მრავალფეროვნება) კომბინაციის გამოყენებით.
სისტემას შეუძლია ორი მონაცემთა ნაკადის გადაცემა, რადგან მონაცემთა ნაკადები დაკავშირებულია დამოუკიდებელი ორთოგონალურად პოლარიზებული ანტენებით და მათი დამოუკიდებლად აღდგენა შესაძლებელია. მაშინაც კი, თუ არსებობს გარკვეული ჯვარედინი პოლარიზაცია ტრაექტორიისა და არხის დამახინჯების, არეკვლის, მრავალტრაექტორიისა და სხვა ნაკლოვანებების გამო, მიმღები იყენებს დახვეწილ ალგორითმებს თითოეული ორიგინალური სიგნალის აღსადგენად, რაც იწვევს ბიტური შეცდომის დაბალ მაჩვენებელს (BER) და საბოლოოდ სპექტრის გამოყენების გაუმჯობესებას.
დასკვნაში
პოლარიზაცია ანტენის მნიშვნელოვანი თვისებაა, რომელიც ხშირად უგულებელყოფილია. სხვადასხვა დანიშნულებით გამოიყენება ხაზოვანი (ჰორიზონტალური და ვერტიკალური) პოლარიზაცია, ირიბი პოლარიზაცია, წრიული პოლარიზაცია და ელიფსური პოლარიზაცია. ანტენის მიერ მიღწეული რადიოსიხშირული სპექტრომეტრის დიაპაზონი დამოკიდებულია მის ფარდობით ორიენტაციასა და განლაგებაზე. სტანდარტულ ანტენებს აქვთ სხვადასხვა პოლარიზაცია და შესაფერისია სპექტრის სხვადასხვა ნაწილისთვის, რაც უზრუნველყოფს სამიზნე დანიშნულებით სასურველი პოლარიზაციის პირობებს.
რეკომენდებული პროდუქტები:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| პარამეტრები | ტიპიური | ერთეულები |
| სიხშირის დიაპაზონი | 20-30 | გჰც |
| მოგება | 15 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.3 ტიპი. | |
| პოლარიზაცია | ორმაგი ხაზოვანი | |
| ჯვარედინი პოლუსის იზოლაცია | 60 ტიპი. | dB |
| პორტის იზოლაცია | 70 ტიპი. | dB |
| კონექტორი | SMA-Fემალი | |
| მასალა | Al | |
| დასრულება | საღებავი | |
| ზომა(სიმაღლე*სიგანე*სიმაღლე) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| წონა | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| ნივთი | სპეციფიკაცია | ერთეული |
| სიხშირის დიაპაზონი | 1-18 | გჰც |
| მოგება | 10 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.5 ტიპი. | |
| პოლარიზაცია | ხაზოვანი | |
| ჯვრის პო. იზოლაცია | 30 ტიპი. | dB |
| კონექტორი | SMA-მდედრობითი | |
| დასრულება | Pწმინდანი | |
| მასალა | Al | |
| ზომა(სიმაღლე*სიგანე*სიმაღლე) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| წონა | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| პარამეტრები | ტიპიური | ერთეულები |
| სიხშირის დიაპაზონი | 2-18 | გჰც |
| მოგება | 15 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.5 ტიპი. |
|
| პოლარიზაცია | ორმაგი ხაზოვანი |
|
| ჯვარედინი პოლუსის იზოლაცია | 40 | dB |
| პორტის იზოლაცია | 40 | dB |
| კონექტორი | SMA-F |
|
| ზედაპირის დამუშავება | Pწმინდანი |
|
| ზომა(სიმაღლე*სიგანე*სიმაღლე) | 276*147*147(±5) | mm |
| წონა | 0.945 | kg |
| მასალა | Al |
|
| სამუშაო ტემპერატურა | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| პარამეტრები | ტიპიური | ერთეულები |
| სიხშირის დიაპაზონი | 93-95 | გჰც |
| მოგება | 22 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.3 ტიპი. |
|
| პოლარიზაცია | ორმაგი ხაზოვანი |
|
| ჯვარედინი პოლუსის იზოლაცია | 60 ტიპი. | dB |
| პორტის იზოლაცია | 67 ტიპი. | dB |
| კონექტორი | WR10 |
|
| მასალა | Cu |
|
| დასრულება | ოქროსფერი |
|
| ზომა(სიმაღლე*სიგანე*სიმაღლე) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| წონა | 0.015 | kg |
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 11 აპრილი
