ელექტრომა ინჟინრებმა იციან, რომ ანტენები აგზავნიან და იღებენ სიგნალებს ელექტრომაგნიტური (EM) ენერგიის ტალღების სახით, რომლებიც აღწერილია მაქსველის განტოლებებით. როგორც ბევრი თემის შემთხვევაში, ეს განტოლებები და ელექტრომაგნიტიზმის გავრცელება, თვისებები, შეიძლება შესწავლილი იქნას სხვადასხვა დონეზე, შედარებით ხარისხობრივი თვალსაზრისით რთულ განტოლებამდე.
ელექტრომაგნიტური ენერგიის გავრცელების მრავალი ასპექტი არსებობს, რომელთაგან ერთ-ერთია პოლარიზაცია, რომელსაც შეიძლება ჰქონდეს ზემოქმედების ან შეშფოთების სხვადასხვა ხარისხი აპლიკაციებსა და მათ ანტენის დიზაინში. პოლარიზაციის ძირითადი პრინციპები ვრცელდება ყველა ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებაზე, მათ შორის RF/უკაბელო, ოპტიკურ ენერგიაზე და ხშირად გამოიყენება ოპტიკურ პროგრამებში.
რა არის ანტენის პოლარიზაცია?
სანამ პოლარიზაციას გავიგებდეთ, ჯერ უნდა გავიგოთ ელექტრომაგნიტური ტალღების ძირითადი პრინციპები. ეს ტალღები შედგება ელექტრული ველებისგან (E ველები) და მაგნიტური ველები (H ველები) და მოძრაობენ ერთი მიმართულებით. E და H ველები პერპენდიკულარულია ერთმანეთთან და სიბრტყე ტალღის გავრცელების მიმართულებით.
პოლარიზაცია ეხება E-ველის სიბრტყეს სიგნალის გადამცემის პერსპექტივიდან: ჰორიზონტალური პოლარიზაციისთვის ელექტრული ველი გვერდულად გადაადგილდება ჰორიზონტალურ სიბრტყეში, ხოლო ვერტიკალური პოლარიზაციისას ელექტრული ველი ირხევა ზემოთ და ქვემოთ ვერტიკალურ სიბრტყეში. სურათი 1).
სურათი 1: ელექტრომაგნიტური ენერგიის ტალღები შედგება ორმხრივად პერპენდიკულარული E და H ველის კომპონენტებისგან
ხაზოვანი პოლარიზაცია და წრიული პოლარიზაცია
პოლარიზაციის რეჟიმები მოიცავს შემდეგს:
ძირითადი წრფივი პოლარიზაციისას, ორი შესაძლო პოლარიზაცია არის ორთოგონალური (პერპენდიკულარული) ერთმანეთთან (სურათი 2). თეორიულად, ჰორიზონტალურად პოლარიზებული მიმღები ანტენა ვერ „ხედავს“ სიგნალს ვერტიკალურად პოლარიზებული ანტენიდან და პირიქით, მაშინაც კი, თუ ორივე მუშაობს იმავე სიხშირეზე. რაც უფრო კარგად არის ისინი გასწორებული, მით მეტი სიგნალი იქნება დაფიქსირებული და ენერგიის გადაცემა მაქსიმალურია, როდესაც პოლარიზაცია ემთხვევა.
სურათი 2: ხაზოვანი პოლარიზაცია უზრუნველყოფს პოლარიზაციის ორ ვარიანტს ერთმანეთის მიმართ სწორი კუთხით
ანტენის ირიბი პოლარიზაცია არის ხაზოვანი პოლარიზაციის ტიპი. ძირითადი ჰორიზონტალური და ვერტიკალური პოლარიზაციის მსგავსად, ამ პოლარიზაციას აზრი აქვს მხოლოდ ხმელეთის გარემოში. ირიბი პოლარიზაცია ჰორიზონტალური საცნობარო სიბრტყის მიმართ არის ±45 გრადუსიანი კუთხით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის ხაზოვანი პოლარიზაციის კიდევ ერთი ფორმა, ტერმინი "ხაზოვანი" ჩვეულებრივ მხოლოდ ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად პოლარიზებულ ანტენებს ეხება.
გარკვეული დანაკარგების მიუხედავად, დიაგონალური ანტენით გაგზავნილი (ან მიღებული) სიგნალები 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. როდესაც ბრუნავს მარჯვნივ (გადამცემიდან ყურება), წრიულ პოლარიზაციას ეწოდება მარჯვენა წრიული პოლარიზაცია (RHCP); როდესაც ბრუნავს მარცხნივ, მარცხენა წრიული პოლარიზაცია (LHCP) (სურათი 3)
სურათი 3: წრიულ პოლარიზაციაში ელექტრომაგნიტური ტალღის E ველის ვექტორი ბრუნავს; ეს როტაცია შეიძლება იყოს მარჯვნივ ან მარცხენა ხელით
CP სიგნალი შედგება ორი ორთოგონალური ტალღისგან, რომლებიც ფაზურია. CP სიგნალის შესაქმნელად საჭიროა სამი პირობა. E ველი უნდა შედგებოდეს ორი ორთოგონალური კომპონენტისგან; ორი კომპონენტი უნდა იყოს 90 გრადუსით ფაზური და თანაბარი ამპლიტუდით. CP გენერირების მარტივი გზაა ხვეული ანტენის გამოყენება.
ელიფსური პოლარიზაცია (EP) არის CP- ის ტიპი. ელიფსურად პოლარიზებული ტალღები არის ორი წრფივი პოლარიზებული ტალღების მიერ წარმოებული მომატება, როგორიცაა CP ტალღები. როდესაც ორი ერთმანეთის პერპენდიკულარული წრფივი პოლარიზებული ტალღა გაერთიანებულია არათანაბარი ამპლიტუდებით, წარმოიქმნება ელიფსურად პოლარიზებული ტალღა.
პოლარიზაციის შეუსაბამობა ანტენებს შორის აღწერილია პოლარიზაციის დაკარგვის ფაქტორით (PLF). ეს პარამეტრი გამოიხატება დეციბელებში (dB) და წარმოადგენს პოლარიზაციის კუთხის სხვაობის ფუნქციას გადამცემ და მიმღებ ანტენებს შორის. თეორიულად, PLF შეიძლება მერყეობდეს 0 dB-დან (დაკარგვის გარეშე) იდეალურად გასწორებული ანტენისთვის უსასრულო dB-მდე (უსასრულო დანაკარგი) იდეალურად ორთოგონალური ანტენისთვის.
თუმცა, სინამდვილეში, პოლარიზაციის გასწორება (ან არასწორი განლაგება) არ არის სრულყოფილი, რადგან ანტენის მექანიკურმა პოზიციამ, მომხმარებლის ქცევამ, არხის დამახინჯებამ, მრავალმხრივი ანარეკლებმა და სხვა ფენომენებმა შეიძლება გამოიწვიოს გადაცემული ელექტრომაგნიტური ველის გარკვეული კუთხური დამახინჯება. თავდაპირველად, იქნება 10 - 30 dB ან მეტი სიგნალის ჯვარედინი პოლარიზაციის "გაჟონვა" ორთოგონალური პოლარიზაციისგან, რაც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება იყოს საკმარისი იმისათვის, რომ ხელი შეუშალოს სასურველი სიგნალის აღდგენას.
ამის საპირისპიროდ, ფაქტობრივი PLF ორი გასწორებული ანტენისთვის იდეალური პოლარიზაციის მქონე შეიძლება იყოს 10 dB, 20 dB ან მეტი, რაც დამოკიდებულია გარემოებებზე და შეიძლება შეაფერხოს სიგნალის აღდგენა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გაუთვალისწინებელი ჯვარედინი პოლარიზაცია და PLF შეიძლება მუშაობდეს ორივე გზით, სასურველ სიგნალში ჩარევით ან სასურველი სიგნალის სიძლიერის შემცირებით.
რატომ აინტერესებთ პოლარიზაცია?
პოლარიზაცია მუშაობს ორი გზით: რაც უფრო გასწორებულია ორი ანტენა და აქვს იგივე პოლარიზაცია, მით უკეთესი იქნება მიღებული სიგნალის სიძლიერე. პირიქით, ცუდი პოლარიზაციის განლაგება ართულებს მიმღებებს, განზრახ თუ უკმაყოფილო, ინტერესის სიგნალის საკმარისი რაოდენობის აღებას. ხშირ შემთხვევაში, „არხი“ ამახინჯებს გადაცემულ პოლარიზაციას, ან ერთი ან ორივე ანტენა არ არის ფიქსირებული სტატიკური მიმართულებით.
პოლარიზაციის არჩევა ჩვეულებრივ განისაზღვრება ინსტალაციის ან ატმოსფერული პირობების მიხედვით. მაგალითად, ჰორიზონტალურად პოლარიზებული ანტენა უკეთესად იმუშავებს და ინარჩუნებს თავის პოლარიზაციას ჭერთან დაყენებისას; პირიქით, ვერტიკალურად პოლარიზებული ანტენა უკეთესად იმუშავებს და ინარჩუნებს პოლარიზაციის ეფექტურობას გვერდით კედელთან დაყენებისას.
ფართოდ გამოყენებული დიპოლური ანტენა (უბრალო ან დაკეცილი) ჰორიზონტალურად პოლარიზებულია მისი "ნორმალური" სამონტაჟო ორიენტაციის მიხედვით (სურათი 4) და ხშირად ტრიალებს 90 გრადუსით, რათა საჭიროების შემთხვევაში მივიღოთ ვერტიკალური პოლარიზაცია ან სასურველი პოლარიზაციის რეჟიმის მხარდასაჭერად (სურათი 5).
სურათი 4: დიპოლური ანტენა ჩვეულებრივ დამონტაჟებულია ჰორიზონტალურად მის ანძაზე ჰორიზონტალური პოლარიზაციის უზრუნველსაყოფად
სურათი 5: აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ვერტიკალურ პოლარიზაციას, დიპოლური ანტენა შეიძლება დამონტაჟდეს შესაბამისად, სადაც ანტენა იჭერს
ვერტიკალური პოლარიზაცია საყოველთაოდ გამოიყენება ხელის მობილურ რადიოებში, როგორიცაა პირველი მოპასუხეები, რადგან ვერტიკალურად პოლარიზებული რადიო ანტენის მრავალი დიზაინი ასევე უზრუნველყოფს ყოვლისმომცველი გამოსხივების შაბლონს. ამიტომ, ასეთი ანტენების გადაკეთება არ არის საჭირო მაშინაც კი, თუ რადიოსა და ანტენის მიმართულება იცვლება.
3 - 30 MHz მაღალი სიხშირის (HF) სიხშირის ანტენები, როგორც წესი, აგებულია მარტივი გრძელი მავთულის სახით, რომლებიც ჰორიზონტალურად არის მიბმული ფრჩხილებს შორის. მისი სიგრძე განისაზღვრება ტალღის სიგრძით (10 - 100 მ). ამ ტიპის ანტენა ბუნებრივად ჰორიზონტალურად პოლარიზებულია.
აღსანიშნავია, რომ ამ ჯგუფის „მაღალი სიხშირის“ მოხსენიება ათწლეულების წინ დაიწყო, როდესაც 30 MHz მართლაც მაღალი სიხშირე იყო. მიუხედავად იმისა, რომ ეს აღწერა ახლა მოძველებულია, ის არის ოფიციალური აღნიშვნა საერთაშორისო სატელეკომუნიკაციო კავშირის მიერ და ჯერ კიდევ ფართოდ გამოიყენება.
სასურველი პოლარიზაცია შეიძლება განისაზღვროს ორი გზით: ან მიწის ტალღების გამოყენებით უფრო ძლიერი მოკლე დიაპაზონის სიგნალისთვის სამაუწყებლო აღჭურვილობით 300 kHz - 3 MHz საშუალო ტალღის (MW) დიაპაზონის გამოყენებით, ან ცის ტალღების გამოყენებით უფრო გრძელი დისტანციებისთვის იონოსფეროს ლინკის მეშვეობით. ზოგადად, ვერტიკალურად პოლარიზებულ ანტენებს აქვთ მიწის ტალღების უკეთესი გავრცელება, ხოლო ჰორიზონტალურად პოლარიზებულ ანტენებს ცის ტალღის უკეთესი შესრულება.
წრიული პოლარიზაცია ფართოდ გამოიყენება თანამგზავრებისთვის, რადგან თანამგზავრის ორიენტაცია მიწის სადგურებთან და სხვა თანამგზავრებთან მიმართებაში მუდმივად იცვლება. გადამცემ და მიმღებ ანტენებს შორის ეფექტურობა ყველაზე მაღალია, როდესაც ორივე წრიულად პოლარიზებულია, მაგრამ ხაზოვანი პოლარიზებული ანტენები შეიძლება გამოყენებულ იქნას CP ანტენებთან, თუმცა არსებობს პოლარიზაციის დაკარგვის ფაქტორი.
პოლარიზაცია ასევე მნიშვნელოვანია 5G სისტემებისთვის. ზოგიერთი 5G მრავალჯერადი შეყვანის/მრავალგამომავალი ანტენის მასივი აღწევს გაზრდილ გამტარუნარიანობას პოლარიზაციის გამოყენებით ხელმისაწვდომი სპექტრის უფრო ეფექტურად გამოყენების მიზნით. ეს მიიღწევა სხვადასხვა სიგნალის პოლარიზაციისა და ანტენების სივრცითი მულტიპლექსირების კომბინაციის გამოყენებით (სივრცის მრავალფეროვნება).
სისტემას შეუძლია მონაცემთა ორი ნაკადის გადაცემა, რადგან მონაცემთა ნაკადები დაკავშირებულია დამოუკიდებელი ორთოგონალურად პოლარიზებული ანტენებით და მათი დამოუკიდებლად აღდგენა შესაძლებელია. მაშინაც კი, თუ არსებობს გარკვეული ჯვარედინი პოლარიზაცია ბილიკისა და არხის დამახინჯების, ასახვის, მრავალგზის და სხვა არასრულყოფილების გამო, მიმღები იყენებს დახვეწილ ალგორითმებს თითოეული ორიგინალური სიგნალის აღსადგენად, რაც იწვევს დაბალი ბიტის შეცდომის სიხშირეს (BER) და საბოლოო ჯამში გაუმჯობესებულია სპექტრის გამოყენება.
დასკვნის სახით
პოლარიზაცია არის ანტენის მნიშვნელოვანი თვისება, რომელიც ხშირად შეუმჩნეველი რჩება. წრფივი (მათ შორის ჰორიზონტალური და ვერტიკალური) პოლარიზაცია, ირიბი პოლარიზაცია, წრიული პოლარიზაცია და ელიფსური პოლარიზაცია გამოიყენება სხვადასხვა გამოყენებისთვის. ბოლოდან ბოლომდე RF მუშაობის დიაპაზონი, რომელსაც ანტენა შეუძლია მიაღწიოს, დამოკიდებულია მის შედარებით ორიენტაციაზე და გასწორებაზე. სტანდარტულ ანტენებს აქვთ სხვადასხვა პოლარიზაცია და შესაფერისია სპექტრის სხვადასხვა ნაწილებისთვის, რაც უზრუნველყოფს სამიზნე აპლიკაციისთვის სასურველ პოლარიზაციას.
რეკომენდირებული პროდუქტები:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| პარამეტრები | ტიპიური | ერთეულები |
| სიხშირის დიაპაზონი | 20-30 | გჰც |
| მოგება | 15 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.3 ტიპი. | |
| პოლარიზაცია | ორმაგი ხაზოვანი | |
| ჯვრის პოლ. Იზოლაცია | 60 ტიპი. | dB |
| პორტის იზოლაცია | 70 ტიპი. | dB |
| კონექტორი | SMA-Fმამული | |
| მასალა | Al | |
| დასრულება | ხატვა | |
| ზომა(L*W*H) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| წონა | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| ელემენტი | სპეციფიკაცია | ერთეული |
| სიხშირის დიაპაზონი | 1-18 | გჰც |
| მოგება | 10 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.5 ტიპი. | |
| პოლარიზაცია | ხაზოვანი | |
| კროსი პო. Იზოლაცია | 30 ტიპი. | dB |
| კონექტორი | SMA-ქალი | |
| დასრულება | Pარ არის | |
| მასალა | Al | |
| ზომა(L*W*H) | 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 |
|
| ჯვრის პოლ. Იზოლაცია | 40 | dB |
| პორტის იზოლაცია | 40 | dB |
| კონექტორი | SMA-F |
|
| ზედაპირის დამუშავება | Pარ არის |
|
| ზომა(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| წონა | 0.945 | kg |
| მასალა | Al |
|
| ოპერაციული ტემპერატურა | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| პარამეტრები | ტიპიური | ერთეულები |
| სიხშირის დიაპაზონი | 93-95 წწ | გჰც |
| მოგება | 22 ტიპი. | dBi |
| VSWR | 1.3 ტიპი. |
|
| პოლარიზაცია | ორმაგი ხაზოვანი |
|
| ჯვრის პოლ. Იზოლაცია | 60 ტიპი. | dB |
| პორტის იზოლაცია | 67 ტიპი. | dB |
| კონექტორი | WR10 |
|
| მასალა | Cu |
|
| დასრულება | ოქროსფერი |
|
| ზომა(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| წონა | 0.015 | kg |
გამოქვეყნების დრო: აპრ-11-2024
