პოლარიზაცია ანტენების ერთ-ერთი ძირითადი მახასიათებელია. პირველ რიგში, უნდა გავიგოთ სიბრტყის ტალღების პოლარიზაცია. შემდეგ შეგვიძლია განვიხილოთ ანტენის პოლარიზაციის ძირითადი ტიპები.
ხაზოვანი პოლარიზაცია
ჩვენ დავიწყებთ ბრტყელი ელექტრომაგნიტური ტალღის პოლარიზაციის გაგებას.
ბრტყელ ელექტრომაგნიტურ (EM) ტალღას რამდენიმე მახასიათებელი აქვს. პირველი ის არის, რომ სიმძლავრე მოძრაობს ერთი მიმართულებით (ველი არ იცვლება ორი ორთოგონალური მიმართულებით). მეორე, ელექტრული და მაგნიტური ველი ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და ერთმანეთის მიმართ ორთოგონალური. ელექტრული და მაგნიტური ველები პერპენდიკულარულია ბრტყელი ტალღის გავრცელების მიმართულებით. მაგალითად, განვიხილოთ ერთსიხშირიანი ელექტრული ველი (E ველი), რომელიც მოცემულია განტოლებით (1). ელექტრომაგნიტური ველი მოძრაობს +z მიმართულებით. ელექტრული ველი მიმართულია +x მიმართულებით. მაგნიტური ველი +y მიმართულებითაა.
განტოლებაში (1) დააკვირდით აღნიშვნას: . ეს არის ერთეულოვანი ვექტორი (სიგრძის ვექტორი), რომელიც ამბობს, რომ ელექტრული ველის წერტილი x მიმართულებითაა. სიბრტყის ტალღა ილუსტრირებულია ნახაზ 1-ში.
სურათი 1. +z მიმართულებით მოძრავი ელექტრული ველის გრაფიკული გამოსახულება.
პოლარიზაცია ელექტრული ველის კვალი და გავრცელების ფორმა (კონტური) არის. მაგალითად, განვიხილოთ ბრტყელი ტალღის ელექტრული ველის განტოლება (1). ჩვენ დავაკვირდებით პოზიციას, სადაც ელექტრული ველი არის (X,Y,Z) = (0,0,0), როგორც დროის ფუნქცია. ამ ველის ამპლიტუდა გამოსახულია ნახაზ 2-ში, დროის რამდენიმე მომენტში. ველი რხევადია "F" სიხშირით.
სურათი 2. დააკვირდით ელექტრულ ველს (X, Y, Z) = (0,0,0) სხვადასხვა დროს.
ელექტრული ველი შეინიშნება საწყის წერტილში, რომელიც ამპლიტუდაში წინ და უკან ირხევა. ელექტრული ველი ყოველთვის მითითებული x ღერძის გასწვრივაა. რადგან ელექტრული ველი ერთი ხაზის გასწვრივ არის შენარჩუნებული, ამ ველს შეიძლება ვუწოდოთ წრფივად პოლარიზებული. გარდა ამისა, თუ X ღერძი მიწის პარალელურია, ამ ველს ასევე ჰორიზონტალურად პოლარიზებულს უწოდებენ. თუ ველი Y ღერძის გასწვრივ არის ორიენტირებული, ტალღას შეიძლება ვუწოდოთ ვერტიკალურად პოლარიზებული.
ხაზობრივად პოლარიზებული ტალღები არ საჭიროებს ჰორიზონტალური ან ვერტიკალური ღერძის გასწვრივ მიმართვას. მაგალითად, ელექტრული ველის ტალღა, რომლის შეზღუდვაც ხაზზეა განლაგებული, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 3-ზე, ასევე ხაზობრივად პოლარიზებული იქნება.
სურათი 3. წრფივად პოლარიზებული ტალღის ელექტრული ველის ამპლიტუდა, რომლის ტრაექტორია კუთხეა.
ნახაზ 3-ზე გამოსახული ელექტრული ველის აღწერა შესაძლებელია განტოლებით (2). ახლა ელექტრული ველის x და y კომპონენტებია. ორივე კომპონენტი ზომით თანაბარია.
განტოლება (2)-თან დაკავშირებით ერთი რამ უნდა აღინიშნოს, არის xy კომპონენტი და ელექტრონული ველები მეორე საფეხურზე. ეს ნიშნავს, რომ ორივე კომპონენტს ყოველთვის ერთი და იგივე ამპლიტუდა აქვს.
წრიული პოლარიზაცია
ახლა ვივარაუდოთ, რომ ბრტყელი ტალღის ელექტრული ველი მოცემულია განტოლებით (3):
ამ შემთხვევაში, X- და Y- ელემენტები ფაზიდან 90 გრადუსით გადახრილია. თუ ველს ისევ დააკვირდებით (X, Y, Z) = (0,0,0) სახით, ელექტრული ველის დროის მიმართ მრუდი გამოჩნდება, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ნახაზ 4-ში.
სურათი 4. ელექტრული ველის სიძლიერე (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ დომენი. (3).
ნახაზ 4-ზე გამოსახული ელექტრული ველი წრეზე ბრუნავს. ამ ტიპის ველი აღწერილია, როგორც წრიულად პოლარიზებული ტალღა. წრიული პოლარიზაციისთვის უნდა დაკმაყოფილდეს შემდეგი კრიტერიუმები:
- წრიული პოლარიზაციის სტანდარტი
- ელექტრულ ველს უნდა ჰქონდეს ორი ორთოგონალური (პერპენდიკულარული) კომპონენტი.
- ელექტრული ველის ორთოგონალურ კომპონენტებს თანაბარი ამპლიტუდები უნდა ჰქონდეთ.
- კვადრატურის კომპონენტები ფაზისგან 90 გრადუსით გადახრილი უნდა იყოს.
თუ ველი Wave Figure 4 ეკრანზე მოძრაობს, ველის ბრუნვას საათის ისრის საწინააღმდეგოდ და მარჯვენა მიმართულებით წრიულად პოლარიზებულად (RHCP) მოიხსენიებენ. თუ ველი საათის ისრის მიმართულებით ბრუნავს, ველი მარცხენა მიმართულებით წრიულად პოლარიზებულად (LHCP) მოიაზრება.
ელიფსური პოლარიზაცია
თუ ელექტრულ ველს აქვს ორი პერპენდიკულარული კომპონენტი, ფაზურიდან 90 გრადუსით გადახრილი, მაგრამ თანაბარი სიდიდით, ველი ელიფსურად პოლარიზებული იქნება. +z მიმართულებით მოძრავი სიბრტყის ტალღის ელექტრული ველის გათვალისწინებით, რომელიც აღწერილია განტოლებით (4):
ელექტრული ველის ვექტორის წვერის ლოკუსი მოცემულია ნახაზ 5-ში.
სურათი 5. ელიფსური პოლარიზაციის ტალღის ელექტრული ველის სიგნალი. (4).
ნახაზ 5-ზე გამოსახული ველი, რომელიც საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით მოძრაობს, ეკრანიდან გამოსვლის შემთხვევაში მარჯვენა ელიფსური იქნება. თუ ელექტრული ველის ვექტორი საპირისპირო მიმართულებით ბრუნავს, ველი მარცხენა ელიფსურად პოლარიზებული იქნება.
გარდა ამისა, ელიფსური პოლარიზაცია მის ექსცენტრიულობას ეხება. ექსცენტრიულობის თანაფარდობა დიდი და მცირე ღერძების ამპლიტუდასთან. მაგალითად, განტოლებიდან (4) ტალღის ექსცენტრიულობა არის 1/0.3= 3.33. ელიფსურად პოლარიზებული ტალღები შემდგომში აღწერილია დიდი ღერძის მიმართულებით. ტალღის განტოლებას (4) აქვს ღერძი, რომელიც ძირითადად x ღერძისგან შედგება. გაითვალისწინეთ, რომ დიდი ღერძი შეიძლება იყოს ნებისმიერი სიბრტყის კუთხით. კუთხე არ არის აუცილებელი, რომ X, Y ან Z ღერძს მოერგოს. და ბოლოს, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ როგორც წრიული, ასევე წრფივი პოლარიზაცია ელიფსური პოლარიზაციის განსაკუთრებული შემთხვევებია. 1.0 ექსცენტრიული ელიფსურად პოლარიზებული ტალღა არის წრიულად პოლარიზებული ტალღა. ელიფსურად პოლარიზებული ტალღები უსასრულო ექსცენტრიულობით. წრფივად პოლარიზებული ტალღები.
ანტენის პოლარიზაცია
ახლა, როდესაც ვიცით პოლარიზებული ბრტყელი ტალღის ელექტრომაგნიტური ველების შესახებ, ანტენის პოლარიზაცია მარტივად განისაზღვრება.
ანტენის პოლარიზაცია ანტენის შორეული ველის შეფასება, შედეგად გამოსხივებული ველის პოლარიზაცია. ამიტომ, ანტენები ხშირად მოიხსენიება, როგორც „წრფივად პოლარიზებული“ ან „მარჯვენა წრიულად პოლარიზებული ანტენები“.
ეს მარტივი კონცეფცია მნიშვნელოვანია ანტენის კომუნიკაციისთვის. პირველ რიგში, ჰორიზონტალურად პოლარიზებული ანტენა ვერ დაუკავშირდება ვერტიკალურად პოლარიზებულ ანტენას. ორმხრივი თეორემის გამო, ანტენა გადასცემს და იღებს ზუსტად ერთნაირად. ამიტომ, ვერტიკალურად პოლარიზებული ანტენები გადასცემენ და იღებენ ვერტიკალურად პოლარიზებულ ველებს. ამიტომ, თუ ვერტიკალურად პოლარიზებული ჰორიზონტალურად პოლარიზებული ანტენის გადაცემას შეეცდებით, მიღება არ მოხდება.
ზოგადად, ორი წრფივად პოლარიზებული ანტენისთვის, რომლებიც ერთმანეთთან მიმართებაში ბრუნავენ კუთხით ( ), ამ პოლარიზაციის შეუსაბამობით გამოწვეული სიმძლავრის დანაკარგი აღწერილი იქნება პოლარიზაციის დანაკარგის კოეფიციენტით (PLF):
ამგვარად, თუ ორ ანტენას ერთნაირი პოლარიზაცია აქვს, მათ გამოსხივებულ ელექტრონულ ველებს შორის კუთხე ნულის ტოლია და პოლარიზაციის შეუსაბამობის გამო სიმძლავრის დანაკარგი არ ხდება. თუ ერთი ანტენა ვერტიკალურად პოლარიზებულია, ხოლო მეორე ჰორიზონტალურად პოლარიზებული, კუთხე 90 გრადუსია და სიმძლავრე არ გადაიცემა.
შენიშვნა: ტელეფონის თავზე სხვადასხვა კუთხით გადატანა ხსნის, თუ რატომ შეიძლება ზოგჯერ გაიზარდოს მიღება. მობილური ტელეფონის ანტენები, როგორც წესი, წრფივად პოლარიზებულია, ამიტომ ტელეფონის ბრუნვა ხშირად შეიძლება შეესაბამებოდეს ტელეფონის პოლარიზაციას, რითაც აუმჯობესებს მიღებას.
წრიული პოლარიზაცია ბევრი ანტენის სასურველი მახასიათებელია. ორივე ანტენა წრიულად პოლარიზებულია და პოლარიზაციის შეუსაბამობის გამო სიგნალის დაკარგვას არ განიცდის. GPS სისტემებში გამოყენებული ანტენები მარჯვენა მხარეს წრიულად პოლარიზებულია.
ახლა ვივარაუდოთ, რომ წრფივად პოლარიზებული ანტენა იღებს წრიულად პოლარიზებულ ტალღებს. ექვივალენტურად, ვივარაუდოთ, რომ წრიულად პოლარიზებული ანტენა ცდილობს წრფივად პოლარიზებული ტალღების მიღებას. რა არის შედეგად მიღებული პოლარიზაციის დანაკარგის კოეფიციენტი?
გავიხსენოთ, რომ წრიული პოლარიზაცია სინამდვილეში ორი ორთოგონალური წრფივად პოლარიზებული ტალღაა, რომლებიც ფაზებს შორის 90 გრადუსით განსხვავდება. შესაბამისად, წრფივად პოლარიზებული (LP) ანტენა მხოლოდ წრიულად პოლარიზებული (CP) ტალღის ფაზურ კომპონენტს მიიღებს. შესაბამისად, LP ანტენას პოლარიზაციის შეუსაბამობის დანაკარგი 0.5 (-3dB) იქნება. ეს მართალია LP ანტენის შემობრუნების კუთხის მიუხედავად. შესაბამისად:
პოლარიზაციის დანაკარგის კოეფიციენტს ზოგჯერ პოლარიზაციის ეფექტურობას, ანტენის შეუსაბამობის კოეფიციენტს ან ანტენის მიღების კოეფიციენტს უწოდებენ. ყველა ეს სახელი ერთსა და იმავე კონცეფციას ეხება.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 22 დეკემბერი
