Polarisaasje is ien fan 'e basiseigenskippen fan antennes. Wy moatte earst de polarisaasje fan flakweagen begripe. Wy kinne dan de wichtichste soarten antennepolarisaasje beprate.
lineêre polarisaasje
Wy sille begjinne mei it begripen fan 'e polarisaasje fan in flak elektromagnetyske weach.
In planêre elektromagnetyske (EM) weach hat ferskate skaaimerken. De earste is dat de krêft yn ien rjochting reizget (gjin fjild feroaret yn twa ortogonale rjochtingen). Twadde, it elektryske fjild en it magnetyske fjild binne loodrecht op elkoar en ortogonaal op elkoar. Elektryske en magnetyske fjilden binne loodrecht op 'e rjochting fan 'e planêre weachpropagaasje. As foarbyld, beskôgje in elektrysk fjild mei ien frekwinsje (E-fjild) jûn troch fergeliking (1). It elektromagnetyske fjild reizget yn 'e +z-rjochting. It elektryske fjild is rjochte yn 'e +x-rjochting. It magnetyske fjild is yn 'e +y-rjochting.
Yn fergeliking (1), observearje de notaasje: . Dit is in ienheidsvektor (in fektor fan lingte), dy't seit dat it punt fan it elektryske fjild yn 'e x-rjochting is. De flakgolf wurdt yllustrearre yn figuer 1.
figuer 1. Grafyske foarstelling fan it elektryske fjild dat yn 'e +z-rjochting reizget.
Polarisaasje is de spoar- en ferspriedingsfoarm (kontoer) fan in elektrysk fjild. As foarbyld, beskôgje de fergeliking (1) foar it flakgolf-elektrysk fjild. Wy sille de posysje observearje wêr't it elektryske fjild (X,Y,Z) = (0,0,0) is as funksje fan tiid. De amplitude fan dit fjild is yn figuer 2 werjûn, op ferskate tiden yn 'e tiid. It fjild oscilleret op frekwinsje "F".
figuer 2. Observearje it elektryske fjild (X, Y, Z) = (0,0,0) op ferskillende tiden.
It elektryske fjild wurdt waarnommen by de oarsprong, en oscilleret hinne en wer yn amplitude. It elektryske fjild leit altyd lâns de oanjûne x-as. Om't it elektryske fjild lâns ien line ûnderhâlden wurdt, kin sein wurde dat dit fjild lineêr polarisearre is. Derneist, as de X-as parallel oan 'e grûn is, wurdt dit fjild ek omskreaun as horizontaal polarisearre. As it fjild lâns de Y-as oriïntearre is, kin sein wurde dat de weach fertikaal polarisearre is.
Lineêr polarisearre weagen hoege net lâns in horizontale of fertikale as rjochte te wêzen. Bygelyks, in elektryske fjildweach mei in beheining dy't lâns in line leit lykas werjûn yn figuer 3 soe ek lineêr polarisearre wêze.
ôfbylding 3. De amplitude fan it elektryske fjild fan in lineêr polarisearre weach waans trajekt in hoeke is.
It elektryske fjild yn figuer 3 kin beskreaun wurde troch fergeliking (2). No is der in x- en y-komponint fan it elektryske fjild. Beide komponinten binne gelyk yn grutte.
Ien ding om op te merken oer fergeliking (2) is de xy-komponint en elektroanyske fjilden yn 'e twadde etappe. Dit betsjut dat beide komponinten altyd deselde amplitude hawwe.
sirkelfoarmige polarisaasje
Nim no oan dat it elektryske fjild fan in flakgolf jûn wurdt troch fergeliking (3):
Yn dit gefal binne de X- en Y-eleminten 90 graden út faze. As it fjild wer waarnommen wurdt as (X, Y, Z) = (0,0,0) lykas earder, sil de elektryske fjild tsjin tiidkromme ferskine lykas hjirûnder werjûn yn figuer 4.
Figuer 4. Elektryske fjildsterkte (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ-domein. (3).
It elektryske fjild yn figuer 4 draait yn in sirkel. Dit type fjild wurdt omskreaun as in sirkelfoarmich polarisearre weach. Foar sirkelfoarmige polarisaasje moat oan de folgjende kritearia foldien wurde:
- Standert foar sirkelfoarmige polarisaasje
- It elektryske fjild moat twa ortogonale (perpendikulêre) komponinten hawwe.
- De ortogonale komponinten fan it elektryske fjild moatte gelikense amplitudes hawwe.
- De kwadratuurkomponinten moatte 90 graden út faze wêze.
As it fjild op it Wave Figure 4-skerm reizget, wurdt sein dat de fjildrotaasje tsjin de klok yn en rjochtshandige sirkelpolarisaasje (RHCP) is. As it fjild mei de klok mei draaid wurdt, sil it fjild linkshandige sirkelpolarisaasje (LHCP) hawwe.
Elliptyske polarisaasje
As it elektryske fjild twa loodrechte komponinten hat, 90 graden út faze mar fan gelikense grutte, sil it fjild elliptysk polarisearre wêze. As wy it elektryske fjild fan in flakgolf beskôgje dy't yn 'e +z-rjochting beweecht, beskreaun troch Fergeliking (4):
De lokaasje fan it punt dêr't de tip fan 'e elektryske fjildvektor oannimme sil, wurdt jûn yn figuer 5
Figuer 5. Prompt elliptyske polarisaasjewelle elektrysk fjild. (4).
It fjild yn figuer 5, dat tsjin de klok yn beweecht, soe rjochtshandig elliptysk wêze as it út it skerm beweecht. As de elektryske fjildvektor yn 'e tsjinoerstelde rjochting draait, sil it fjild linkshandig elliptysk polarisearre wêze.
Fierder ferwiist elliptyske polarisaasje nei syn eksintrisiteit. De ferhâlding fan eksintrisiteit ta de amplitude fan 'e haad- en lytse assen. Bygelyks, de weacheksintrisiteit út fergeliking (4) is 1/0.3 = 3.33. Elliptysk polarisearre weagen wurde fierder beskreaun troch de rjochting fan 'e haadas. De weachfergeliking (4) hat in as dy't primêr bestiet út de x-as. Tink derom dat de haadas ûnder elke plane hoeke kin wêze. De hoeke is net fereaske om te passen op 'e X-, Y- of Z-as. Ta beslút is it wichtich om te notearjen dat sawol sirkelfoarmige as lineêre polarisaasje spesjale gefallen binne fan elliptyske polarisaasje. 1.0 eksintryske elliptyske polarisearre weach is in sirkelfoarmich polarisearre weach. Elliptysk polarisearre weagen mei ûneinige eksintrisiteit. Lineêr polarisearre weagen.
Antennepolarisaasje
No't wy bewust binne fan polarisearre flakgolf elektromagnetyske fjilden, is de polarisaasje fan in antenne ienfâldich definiearre.
Antennepolarisaasje In fierfjildevaluaasje fan 'e antenne, de polarisaasje fan it resultearjende útstrielde fjild. Dêrom wurde antennes faak neamd as "lineêr polarisearre" of "rjochtshandige sirkelpolarisearre antennes".
Dit ienfâldige konsept is wichtich foar antennekommunikaasje. Earst sil in horizontaal polarisearre antenne net kommunisearje mei in fertikaal polarisearre antenne. Fanwegen de resiprositeitsteorema stjoert en ûntfangt de antenne op presys deselde wize. Dêrom stjoere en ûntfange fertikaal polarisearre antennes fertikaal polarisearre fjilden. Dêrom, as jo besykje in fertikaal polarisearre horizontaal polarisearre antenne oer te bringen, sil der gjin ûntfangst wêze.
Yn it algemiene gefal, foar twa lineêr polarisearre antennes dy't relatyf oan elkoar draaid binne oer in hoeke ( ), sil it ferlies fan fermogen troch dizze polarisaasjemismatch beskreaun wurde troch de polarisaasjeferliesfaktor (PLF):
Dêrom, as twa antennes deselde polarisaasje hawwe, is de hoeke tusken har útstrieljende elektronfjilden nul en is der gjin ferlies fan fermogen fanwegen polarisaasjemismatch. As ien antenne fertikaal polarisearre is en de oare horizontaal polarisearre is, is de hoeke 90 graden, en sil der gjin fermogen oerdroegen wurde.
OPMERKING: It bewegen fan 'e tillefoan boppe jo holle yn ferskate hoeken ferklearret wêrom't de ûntfangst soms ferbettere wurde kin. Antennes fan mobile tillefoans binne meastentiids lineêr polarisearre, dus it draaien fan 'e tillefoan kin faak oerienkomme mei de polarisaasje fan 'e tillefoan, wêrtroch't de ûntfangst ferbettere wurdt.
Sirkulêre polarisaasje is in winsklike eigenskip fan in protte antennes. Beide antennes binne sirkulêr polarisearre en hawwe gjin lêst fan sinjaalferlies fanwegen polarisaasjemismatch. Antennes dy't brûkt wurde yn GPS-systemen binne rjochts sirkulêr polarisearre.
Nim no oan dat in lineêr polarisearre antenne sirkulêr polarisearre weagen ûntfangt. Nim op deselde wize oan dat in sirkulêr polarisearre antenne besiket lineêr polarisearre weagen te ûntfangen. Wat is de resultearjende polarisaasjeferliesfaktor?
Tink derom dat sirkulêre polarisaasje eins twa ortogonale lineêr polarisearre weagen binne, 90 graden út faze. Dêrom sil in lineêr polarisearre (LP) antenne allinich de sirkulêr polarisearre (CP) weachfazekomponint ûntfange. Dêrom sil de LP-antenne in ferlies fan polarisaasjemismatch hawwe fan 0,5 (-3dB). Dit is wier, nettsjinsteande hokker hoeke de LP-antenne draaid wurdt. dêrom:
Polarisaasjeferliesfaktor wurdt soms oantsjutten as polarisaasje-effisjinsje, antenne-mismatchfaktor of antenne-ûntfangstfaktor. Al dizze nammen ferwize nei itselde konsept.
Pleatsingstiid: 22 desimber 2023
