Jurutera elektronik tahu bahawa antena menghantar dan menerima isyarat dalam bentuk gelombang tenaga elektromagnet (EM) yang diterangkan oleh persamaan Maxwell. Seperti kebanyakan topik, persamaan ini, dan perambatan, sifat-sifat elektromagnetisme, boleh dikaji pada tahap yang berbeza, daripada istilah yang agak kualitatif hingga persamaan yang kompleks.
Terdapat banyak aspek dalam perambatan tenaga elektromagnet, salah satunya ialah pengkutuban, yang boleh mempunyai pelbagai tahap impak atau kebimbangan dalam aplikasi dan reka bentuk antenanya. Prinsip asas pengkutuban terpakai kepada semua sinaran elektromagnet, termasuk RF/tanpa wayar, tenaga optik, dan sering digunakan dalam aplikasi optik.
Apakah itu polarisasi antena?
Sebelum memahami polarisasi, kita mesti terlebih dahulu memahami prinsip asas gelombang elektromagnet. Gelombang ini terdiri daripada medan elektrik (medan E) dan medan magnet (medan H) dan bergerak dalam satu arah. Medan E dan H adalah berserenjang antara satu sama lain dan arah perambatan gelombang satah.
Polarisasi merujuk kepada satah medan-E dari perspektif pemancar isyarat: untuk polarisasi mendatar, medan elektrik akan bergerak ke sisi dalam satah mendatar, manakala untuk polarisasi menegak, medan elektrik akan berayun ke atas dan ke bawah dalam satah menegak. (rajah 1).
Rajah 1: Gelombang tenaga elektromagnet terdiri daripada komponen medan E dan H yang saling berserenjang
Polarisasi linear dan polarisasi bulat
Mod polarisasi termasuk yang berikut:
Dalam polarisasi linear asas, dua polarisasi yang mungkin adalah ortogon (serenjang) antara satu sama lain (Rajah 2). Secara teorinya, antena penerima terkutub mendatar tidak akan "melihat" isyarat daripada antena terkutub menegak dan sebaliknya, walaupun kedua-duanya beroperasi pada frekuensi yang sama. Lebih baik ia diselaraskan, lebih banyak isyarat yang ditangkap dan pemindahan tenaga dimaksimumkan apabila polarisasi sepadan.
Rajah 2: Pengkutuban linear menyediakan dua pilihan pengkutuban pada sudut tepat antara satu sama lain
Pengkutuban serong antena adalah sejenis pengkutuban linear. Seperti pengkutuban mendatar dan menegak asas, pengkutuban ini hanya masuk akal dalam persekitaran daratan. Pengkutuban serong berada pada sudut ±45 darjah pada satah rujukan mendatar. Walaupun ini sebenarnya hanyalah satu lagi bentuk pengkutuban linear, istilah "linear" biasanya hanya merujuk kepada antena terkutub secara mendatar atau menegak.
Walaupun terdapat sedikit kehilangan, isyarat yang dihantar (atau diterima) oleh antena pepenjuru hanya boleh dilakukan dengan antena terkutub secara mendatar atau menegak. Antena terkutub serong berguna apabila pengkutuban satu atau kedua-dua antena tidak diketahui atau berubah semasa penggunaan.
Pengkutuban bulat (CP) adalah lebih kompleks daripada pengkutuban linear. Dalam mod ini, pengkutuban yang diwakili oleh vektor medan E berputar apabila isyarat merambat. Apabila diputar ke kanan (memandang keluar dari pemancar), pengkutuban bulat dipanggil pengkutuban bulat tangan kanan (RHCP); apabila diputar ke kiri, pengkutuban bulat tangan kiri (LHCP) (Rajah 3)
Rajah 3: Dalam pengkutuban bulat, vektor medan E bagi gelombang elektromagnet berputar; putaran ini boleh dilakukan dengan tangan kanan atau tangan kiri
Isyarat CP terdiri daripada dua gelombang ortogon yang berada di luar fasa. Tiga syarat diperlukan untuk menghasilkan isyarat CP. Medan E mesti terdiri daripada dua komponen ortogon; kedua-dua komponen tersebut mestilah 90 darjah di luar fasa dan sama amplitudnya. Cara mudah untuk menghasilkan CP adalah dengan menggunakan antena heliks.
Polarisasi elips (EP) ialah sejenis CP. Gelombang terkutub elips ialah gandaan yang dihasilkan oleh dua gelombang terkutub linear, seperti gelombang CP. Apabila dua gelombang terkutub linear yang saling berserenjang dengan amplitud yang tidak sama digabungkan, gelombang terkutub elips akan dihasilkan.
Ketidakpadanan polarisasi antara antena digambarkan oleh faktor kehilangan polarisasi (PLF). Parameter ini dinyatakan dalam desibel (dB) dan merupakan fungsi perbezaan sudut polarisasi antara antena pemancar dan penerima. Secara teorinya, PLF boleh berkisar dari 0 dB (tiada kehilangan) untuk antena yang sejajar sempurna hingga dB tak terhingga (kehilangan tak terhingga) untuk antena ortogonal sempurna.
Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, penjajaran (atau ketidaksejajaran) polarisasi tidak sempurna kerana kedudukan mekanikal antena, tingkah laku pengguna, herotan saluran, pantulan berbilang laluan dan fenomena lain boleh menyebabkan beberapa herotan sudut medan elektromagnet yang dihantar. Pada mulanya, akan terdapat 10 - 30 dB atau lebih "kebocoran" polarisasi silang isyarat daripada polarisasi ortogon, yang dalam beberapa kes mungkin mencukupi untuk mengganggu pemulihan isyarat yang dikehendaki.
Sebaliknya, PLF sebenar untuk dua antena sejajar dengan polarisasi ideal mungkin 10 dB, 20 dB atau lebih tinggi, bergantung pada keadaan, dan mungkin menghalang pemulihan isyarat. Dalam erti kata lain, polarisasi silang yang tidak disengajakan dan PLF boleh berfungsi dengan kedua-dua cara dengan mengganggu isyarat yang diingini atau mengurangkan kekuatan isyarat yang diingini.
Mengapa perlu peduli tentang polarisasi?
Polarisasi berfungsi dalam dua cara: semakin sejajar dan mempunyai polarisasi yang sama, semakin baik kekuatan isyarat yang diterima. Sebaliknya, penjajaran polarisasi yang lemah menyukarkan penerima, sama ada yang disengajakan atau tidak berpuas hati, untuk menangkap isyarat yang diminati dengan secukupnya. Dalam banyak kes, "saluran" memesongkan polarisasi yang dihantar, atau satu atau kedua-dua antena tidak berada dalam arah statik yang tetap.
Pilihan polarisasi yang hendak digunakan biasanya ditentukan oleh keadaan pemasangan atau atmosfera. Contohnya, antena terkutub mendatar akan berfungsi dengan lebih baik dan mengekalkan polarisasinya apabila dipasang berhampiran siling; sebaliknya, antena terkutub menegak akan berfungsi dengan lebih baik dan mengekalkan prestasi polarisasinya apabila dipasang berhampiran dinding sisi.
Antena dipol yang digunakan secara meluas (biasa atau dilipat) dikutubkan secara mendatar dalam orientasi pemasangan "normal" (Rajah 4) dan sering diputar 90 darjah untuk menganggap pengutuban menegak apabila diperlukan atau untuk menyokong mod pengutuban pilihan (Rajah 5).
Rajah 4: Antena dipol biasanya dipasang secara mendatar pada tiangnya untuk memberikan polarisasi mendatar
Rajah 5: Bagi aplikasi yang memerlukan polarisasi menegak, antena dipol boleh dipasang dengan sewajarnya di tempat antena menangkap
Polarisasi menegak biasanya digunakan untuk radio mudah alih pegang tangan, seperti yang digunakan oleh responden pertama, kerana banyak reka bentuk antena radio terkutub menegak juga menyediakan corak sinaran omnidirectional. Oleh itu, antena sedemikian tidak perlu diubah orientasinya walaupun arah radio dan antena berubah.
Antena frekuensi tinggi (HF) 3 - 30 MHz biasanya dibina sebagai wayar panjang ringkas yang dirangkai secara mendatar di antara kurungan. Panjangnya ditentukan oleh panjang gelombang (10 - 100 m). Antena jenis ini secara semula jadi terkutub secara mendatar.
Perlu diingatkan bahawa merujuk kepada jalur ini sebagai "frekuensi tinggi" bermula beberapa dekad yang lalu, apabila 30 MHz sememangnya frekuensi tinggi. Walaupun penerangan ini kini kelihatan ketinggalan zaman, ia merupakan gelaran rasmi oleh Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa dan masih digunakan secara meluas.
Pengkutuban pilihan boleh ditentukan dalam dua cara: sama ada menggunakan gelombang darat untuk isyarat jarak pendek yang lebih kuat melalui peralatan siaran menggunakan jalur gelombang sederhana (MW) 300 kHz - 3 MHz, atau menggunakan gelombang langit untuk jarak yang lebih jauh melalui Pautan ionosfera. Secara amnya, antena terkutub menegak mempunyai perambatan gelombang darat yang lebih baik, manakala antena terkutub mendatar mempunyai prestasi gelombang langit yang lebih baik.
Pengkutuban bulat digunakan secara meluas untuk satelit kerana orientasi satelit relatif kepada stesen darat dan satelit lain sentiasa berubah. Kecekapan antara antena pemancar dan penerima adalah paling tinggi apabila kedua-duanya terkutub secara bulat, tetapi antena terkutub secara linear boleh digunakan dengan antena CP, walaupun terdapat faktor kehilangan pengkutuban.
Pengkutuban juga penting untuk sistem 5G. Sesetengah susunan antena berbilang input/berbilang output (MIMO) 5G mencapai peningkatan daya pemprosesan dengan menggunakan pengkutuban untuk menggunakan spektrum yang tersedia dengan lebih cekap. Ini dicapai menggunakan gabungan pengkutuban isyarat yang berbeza dan pemultipleksan ruang antena (kepelbagaian ruang).
Sistem ini boleh menghantar dua aliran data kerana aliran data disambungkan oleh antena terkutub ortogon bebas dan boleh dipulihkan secara bebas. Walaupun terdapat beberapa polarisasi silang disebabkan oleh herotan laluan dan saluran, pantulan, berbilang laluan dan ketidaksempurnaan lain, penerima menggunakan algoritma yang canggih untuk memulihkan setiap isyarat asal, menghasilkan kadar ralat bit (BER) yang rendah dan akhirnya meningkatkan Penggunaan spektrum.
sebagai kesimpulan
Polarisasi merupakan sifat antena penting yang sering diabaikan. Polarisasi linear (termasuk mendatar dan menegak), polarisasi serong, polarisasi bulat dan polarisasi elips digunakan untuk aplikasi yang berbeza. Julat prestasi RF hujung ke hujung yang boleh dicapai oleh antena bergantung pada orientasi dan penjajaran relatifnya. Antena standard mempunyai polarisasi yang berbeza dan sesuai untuk bahagian spektrum yang berbeza, memberikan polarisasi pilihan untuk aplikasi sasaran.
Produk yang Disyorkan：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parameter | Tipikal | Unit |
| Julat Frekuensi | 20-30 | GHz |
| Keuntungan | 15 Tipikal. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tipikal. | |
| Polarisasi | Dwi Linear | |
| Pengasingan Silang Pol. | 60 Tipikal. | dB |
| Pengasingan Pelabuhan | 70 Tipikal. | dB |
| Penyambung | SMA-Femel | |
| Bahan | Al | |
| Penamat | Cat | |
| Saiz(P*L*T) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Berat | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Barang | Spesifikasi | Unit |
| Julat Frekuensi | 1-18 | GHz |
| Keuntungan | 10 Tipikal. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipikal. | |
| Polarisasi | Linear | |
| Pengasingan Cross Po. | 30 Tipikal. | dB |
| Penyambung | SMA-Perempuan | |
| Penamat | Pbukan | |
| Bahan | Al | |
| Saiz(P*L*T) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Berat | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parameter | Tipikal | Unit |
| Julat Frekuensi | 2-18 | GHz |
| Keuntungan | 15 Tipikal. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipikal. |
|
| Polarisasi | Dwi Linear |
|
| Pengasingan Silang Pol. | 40 | dB |
| Pengasingan Pelabuhan | 40 | dB |
| Penyambung | SMA-F |
|
| Rawatan Permukaan | Pbukan |
|
| Saiz(P*L*T) | 276*147*147(±5) | mm |
| Berat | 0.945 | kg |
| Bahan | Al |
|
| Suhu Operasi | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parameter | Tipikal | Unit |
| Julat Frekuensi | 93-95 | GHz |
| Keuntungan | 22 Tipikal. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tipikal. |
|
| Polarisasi | Dwi Linear |
|
| Pengasingan Silang Pol. | 60 Tipikal. | dB |
| Pengasingan Pelabuhan | 67 Tipikal. | dB |
| Penyambung | WR10 |
|
| Bahan | Cu |
|
| Penamat | Emas |
|
| Saiz(P*L*T) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Berat | 0.015 | kg |
Masa siaran: 11-Apr-2024
