Електронски инжењери знају да антене шаљу и примају сигнале у облику таласа електромагнетне (ЕМ) енергије описане Максвеловим једначинама.Као и код многих тема, ове једначине, као и пропагација, својства електромагнетизма, могу се проучавати на различитим нивоима, од релативно квалитативних термина до сложених једначина.
Постоји много аспеката ширења електромагнетне енергије, од којих је један поларизација, која може имати различите степене утицаја или забринутости у апликацијама и њиховим дизајном антена.Основни принципи поларизације примењују се на све електромагнетно зрачење, укључујући РФ/бежичну, оптичку енергију, и често се користе у оптичким апликацијама.
Шта је поларизација антене?
Пре него што разумемо поларизацију, прво морамо разумети основне принципе електромагнетних таласа.Ови таласи су састављени од електричних поља (Е поља) и магнетних поља (Х поља) и крећу се у једном правцу.Е и Х поља су управна једно на друго и на правац простирања равних таласа.
Поларизација се односи на раван Е-поља из перспективе предајника сигнала: за хоризонталну поларизацију, електрично поље ће се кретати бочно у хоризонталној равни, док ће за вертикалну поларизацију, електрично поље осцилирати горе-доле у вертикалној равни.( Слика 1).
Слика 1: Таласи електромагнетне енергије састоје се од међусобно окомитих компоненти Е и Х поља
Линеарна поларизација и кружна поларизација
Режими поларизације укључују следеће:
У основној линеарној поларизацији, две могуће поларизације су ортогоналне (управне) једна према другој (слика 2).У теорији, хоризонтално поларизована пријемна антена неће "видети" сигнал са вертикално поларизоване антене и обрнуто, чак и ако обе раде на истој фреквенцији.Што су боље поравнати, то се више сигнала хвата, а пренос енергије је максимизиран када се поларизације подударају.
Слика 2: Линеарна поларизација пружа две опције поларизације под правим углом једна према другој
Коса поларизација антене је врста линеарне поларизације.Као и основна хоризонтална и вертикална поларизација, ова поларизација има смисла само у земаљском окружењу.Коса поларизација је под углом од ±45 степени у односу на хоризонталну референтну раван.Иако је ово заправо само још један облик линеарне поларизације, термин "линеарна" се обично односи само на хоризонтално или вертикално поларизоване антене.
Упркос неким губицима, сигнали које шаље (или прима) дијагонална антена су изводљиви само са хоризонтално или вертикално поларизованим антенама.Косо поларизоване антене су корисне када је поларизација једне или обе антене непозната или се мења током употребе.
Кружна поларизација (ЦП) је сложенија од линеарне поларизације.У овом режиму, поларизација представљена вектором поља Е ротира како се сигнал шири.Када се окрене удесно (гледајући из предајника), кружна поларизација се назива десна кружна поларизација (РХЦП);када се ротира улево, леворука кружна поларизација (ЛХЦП) (слика 3)
Слика 3: У кружној поларизацији, вектор Е поља електромагнетног таласа ротира;ова ротација може бити деснорука или леворука
ЦП сигнал се састоји од два ортогонална таласа која су ван фазе.За генерисање ЦП сигнала потребна су три услова.Поље Е мора се састојати од две ортогоналне компоненте;две компоненте морају бити ван фазе за 90 степени и једнаке амплитуде.Једноставан начин да се генерише ЦП је употреба спиралне антене.
Елиптична поларизација (ЕП) је врста ЦП.Елиптично поларизовани таласи су појачање које производе два линеарно поларизована таласа, попут ЦП таласа.Када се комбинују два међусобно окомита линеарно поларизована таласа са неједнаким амплитудама, настаје елиптички поларизован талас.
Неусклађеност поларизације између антена је описана фактором губитка поларизације (ПЛФ).Овај параметар је изражен у децибелима (дБ) и функција је разлике угла поларизације између предајне и пријемне антене.Теоретски, ПЛФ може да се креће од 0 дБ (без губитка) за савршено поравнату антену до бесконачног дБ (бесконачни губитак) за савршено ортогоналну антену.
У стварности, међутим, поравнање (или неусклађеност) поларизације није савршено јер механички положај антене, понашање корисника, изобличење канала, рефлексије на више путања и други феномени могу изазвати извесно угаоно изобличење преношеног електромагнетног поља.У почетку ће постојати 10 - 30 дБ или више "цурења" унакрсне поларизације сигнала из ортогоналне поларизације, што у неким случајевима може бити довољно да омета опоравак жељеног сигнала.
Насупрот томе, стварни ПЛФ за две поређане антене са идеалном поларизацијом може бити 10 дБ, 20 дБ или више, у зависности од околности, и може ометати опоравак сигнала.Другим речима, ненамерна унакрсна поларизација и ПЛФ могу да раде у оба смера ометајући жељени сигнал или смањујући жељену јачину сигнала.
Зашто брига за поларизацију?
Поларизација функционише на два начина: што су две антене усклађеније и имају исту поларизацију, то је јачина примљеног сигнала боља.Насупрот томе, лоше поравнање поларизације отежава пријемницима, било намераваним или незадовољним, да ухвате довољно сигнала од интереса.У многим случајевима, „канал“ изобличава поларизацију која се преноси, или једна или обе антене нису у фиксном статичком правцу.
Избор поларизације који ће се користити обично је одређен инсталацијом или атмосферским условима.На пример, хоризонтално поларизована антена ће радити боље и одржавати своју поларизацију када је постављена близу плафона;насупрот томе, вертикално поларизована антена ће радити боље и одржавати перформансе поларизације када је постављена близу бочног зида.
Широко коришћена диполна антена (обична или пресавијена) је хоризонтално поларизована у својој „нормалној“ оријентацији постављања (слика 4) и често се ротира за 90 степени да би преузела вертикалну поларизацију када је то потребно или да би подржала жељени режим поларизације (слика 5).
Слика 4: Диполна антена се обично поставља хоризонтално на свој јарбол да би се обезбедила хоризонтална поларизација
Слика 5: За апликације које захтевају вертикалну поларизацију, диполна антена се може монтирати у складу са тим где антена хвата
Вертикална поларизација се обично користи за ручне мобилне радио-уређаје, као што су они које користе хитне службе, јер многи дизајни вертикално поларизованих радио антена такође пружају омнидирекциони образац зрачења.Због тога се такве антене не морају преоријентисати чак и ако се промени правац радија и антене.
Антене високе фреквенције од 3 - 30 МХз (ХФ) су обично конструисане као једноставне дугачке жице нанизане хоризонтално између заграда.Његова дужина је одређена таласном дужином (10 - 100 м).Ова врста антене је природно хоризонтално поларизована.
Вреди напоменути да је помињање овог опсега као „високе фреквенције“ почело пре неколико деценија, када је 30 МХз заиста била висока фреквенција.Иако се чини да је овај опис застарео, он је званична ознака Међународне уније за телекомуникације и још увек се широко користи.
Пожељна поларизација се може одредити на два начина: или коришћењем земаљских таласа за јачу сигнализацију кратког домета путем опреме за емитовање која користи опсег средњих таласа од 300 кХз - 3 МХз (МВ), или коришћењем небеских таласа за веће удаљености преко везе јоносфере.Уопштено говорећи, вертикално поларизоване антене имају боље ширење земаљских таласа, док хоризонтално поларизоване антене имају боље перформансе небеских таласа.
Кружна поларизација се широко користи за сателите јер се оријентација сателита у односу на земаљске станице и друге сателите стално мења.Ефикасност између антена за пренос и пријем је највећа када су обе кружно поларизоване, али линеарно поларизоване антене се могу користити са ЦП антенама, иако постоји фактор губитка поларизације.
Поларизација је такође важна за 5Г системе.Неки 5Г антенски низови са више улаза/више излаза (МИМО) постижу повећану пропусност коришћењем поларизације за ефикасније коришћење доступног спектра.Ово се постиже комбинацијом различитих поларизација сигнала и просторног мултиплексирања антена (просторна диверзитета).
Систем може да преноси два тока података јер су токови података повезани независним ортогонално поларизованим антенама и могу се независно повратити.Чак и ако постоји нека унакрсна поларизација због изобличења путање и канала, рефлексија, вишеструких путева и других несавршености, пријемник користи софистициране алгоритме за опоравак сваког оригиналног сигнала, што резултира ниским стопама грешке у биту (БЕР) и на крају побољшаним коришћењем спектра.
у закључку
Поларизација је важно својство антене које се често занемарује.Линеарна (укључујући хоризонталну и вертикалну) поларизација, коса поларизација, кружна поларизација и елиптична поларизација се користе за различите примене.Опсег РФ перформанси од краја до краја које антена може постићи зависи од њене релативне оријентације и поравнања.Стандардне антене имају различите поларизације и погодне су за различите делове спектра, обезбеђујући пожељну поларизацију за циљну примену.
Препоручени производи:
| RM-ДПХА2030-15 | ||
| Параметерс | Типично | Јединице |
| Фреквенцијски опсег | 20-30 | ГХз |
| Добитак | 15 Тип. | dBi |
| ВСВР | 1.3 Тип. | |
| Поларизација | Дуал Линеар | |
| Цросс Пол.Изолација | 60 Тип. | dB |
| Порт Исолатион | 70 Тип. | dB |
| Цоннецтор | СМА-Fемале | |
| Материјал | Al | |
| Финисхинг | Паинт | |
| Величина(Д*Ш*В) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Тежина | 0,074 | kg |
| RM-БДХА118-10 | ||
| Ставка | Спецификација | Јединица |
| Фреквенцијски опсег | 1-18 | ГХз |
| Добитак | 10 Тип. | dBi |
| ВСВР | 1.5 Тип. | |
| Поларизација | Линеар | |
| Цросс По.Изолација | 30 Тип. | dB |
| Цоннецтор | СМА-женски | |
| Финисхинг | Pаинт | |
| Материјал | Al | |
| Величина(Д*Ш*В) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Тежина | 0.603 | kg |
| RM-ЦДПХА218-15 | ||
| Параметерс | Типично | Јединице |
| Фреквенцијски опсег | 2-18 | ГХз |
| Добитак | 15 Тип. | dBi |
| ВСВР | 1.5 Тип. |
|
| Поларизација | Дуал Линеар |
|
| Цросс Пол.Изолација | 40 | dB |
| Порт Исолатион | 40 | dB |
| Цоннецтор | СМА-Ф |
|
| Површинска обрада | Pаинт |
|
| Величина(Д*Ш*В) | 276*147*147(±5) | mm |
| Тежина | 0.945 | kg |
| Материјал | Al |
|
| Радна температура | -40-+85 | °C |
| RM-БДПХА9395-22 | ||
| Параметерс | Типично | Јединице |
| Фреквенцијски опсег | 93-95 | ГХз |
| Добитак | 22 Тип. | dBi |
| ВСВР | 1.3 Тип. |
|
| Поларизација | Дуал Линеар |
|
| Цросс Пол.Изолација | 60 Тип. | dB |
| Порт Исолатион | 67 Тип. | dB |
| Цоннецтор | ВР10 |
|
| Материјал | Cu |
|
| Финисхинг | Златан |
|
| Величина(Д*Ш*В) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Тежина | 0,015 | kg |
Време поста: Апр-11-2024
