Jurutera elektronik mengetahui 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 elektromagnetisme, boleh dikaji pada tahap yang berbeza, daripada istilah yang agak kualitatif kepada persamaan kompleks.
Terdapat banyak aspek untuk perambatan tenaga elektromagnet, salah satunya ialah polarisasi, yang boleh mempunyai tahap impak atau kebimbangan yang berbeza-beza dalam aplikasi dan reka bentuk antenanya. Prinsip asas polarisasi digunakan untuk semua sinaran elektromagnet, termasuk RF/tanpa wayar, tenaga optik, dan sering digunakan dalam aplikasi optik.
Apakah 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 dengan arah perambatan gelombang satah.
Polarisasi merujuk kepada satah medan E dari perspektif penghantar 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 (berserenjang) 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 ditangkap, dan pemindahan tenaga dimaksimumkan apabila polarisasi sepadan.
Rajah 2: Polarisasi linear menyediakan dua pilihan polarisasi pada sudut tepat antara satu sama lain
Polarisasi serong antena adalah sejenis polarisasi linear. Seperti polarisasi mendatar dan menegak asas, polarisasi ini hanya masuk akal dalam persekitaran daratan. Polarisasi serong berada pada sudut ±45 darjah kepada satah rujukan mendatar. Walaupun ini sebenarnya hanyalah satu lagi bentuk polarisasi linear, istilah "linear" biasanya hanya merujuk kepada antena polarisasi mendatar atau menegak.
Walaupun terdapat beberapa kerugian, isyarat yang dihantar (atau diterima) oleh antena pepenjuru boleh dilaksanakan dengan hanya antena terkutub mendatar atau menegak. Antena terkutub serong berguna apabila polarisasi satu atau kedua-dua antena tidak diketahui atau berubah semasa digunakan.
Polarisasi pekeliling (CP) adalah lebih kompleks daripada polarisasi linear. Dalam mod ini, polarisasi yang diwakili oleh vektor medan E berputar apabila isyarat merambat. Apabila diputar ke kanan (melihat keluar dari pemancar), polarisasi bulat dipanggil polarisasi bulatan tangan kanan (RHCP); apabila diputar ke kiri, polarisasi bulatan kidal (LHCP) (Rajah 3)
Rajah 3: Dalam polarisasi bulat, vektor medan E gelombang elektromagnet berputar; putaran ini boleh menjadi tangan kanan atau kiri
Isyarat CP terdiri daripada dua gelombang ortogonal yang berada di luar fasa. Tiga syarat diperlukan untuk menjana isyarat CP. Medan E mesti terdiri daripada dua komponen ortogon; kedua-dua komponen mestilah 90 darjah daripada fasa dan sama dalam amplitud. Cara mudah untuk menjana CP ialah menggunakan antena heliks.
Polarisasi elips (EP) ialah sejenis CP. Gelombang terkutub eliptik ialah keuntungan yang dihasilkan oleh dua gelombang terpolarisasi linear, seperti gelombang CP. Apabila dua gelombang terkutub linear saling berserenjang dengan amplitud yang tidak sama digabungkan, gelombang terkutub elips terhasil.
Ketidakpadanan polarisasi antara antena diterangkan 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 berjulat daripada 0 dB (tiada kerugian) untuk antena yang dijajar dengan sempurna kepada dB (kehilangan tak terhingga) untuk antena ortogonal sempurna.
Walau bagaimanapun, pada realitinya, penjajaran (atau salah jajaran) polarisasi tidak sempurna kerana kedudukan mekanikal antena, gelagat pengguna, herotan saluran, pantulan berbilang laluan dan fenomena lain boleh menyebabkan herotan sudut medan elektromagnet yang dihantar. Pada mulanya, akan terdapat 10 - 30 dB atau lebih isyarat "kebocoran" polarisasi silang daripada polarisasi ortogon, yang dalam beberapa kes mungkin cukup 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 diingini dan PLF boleh berfungsi kedua-dua cara dengan mengganggu isyarat yang dikehendaki atau mengurangkan kekuatan isyarat yang dikehendaki.
Mengapa mengambil berat tentang polarisasi?
Polarisasi berfungsi dalam dua cara: lebih sejajar dua antena dan mempunyai polarisasi yang sama, lebih baik kekuatan isyarat yang diterima. Sebaliknya, penjajaran polarisasi yang lemah menjadikannya lebih sukar bagi penerima, sama ada bertujuan atau tidak berpuas hati, untuk menangkap cukup isyarat yang diminati. Dalam banyak kes, "saluran" mengganggu polarisasi yang dihantar, atau satu atau kedua-dua antena tidak berada dalam arah statik tetap.
Pilihan polarisasi untuk digunakan biasanya ditentukan oleh pemasangan atau keadaan atmosfera. Sebagai contoh, antena polarisasi mendatar akan berprestasi lebih baik dan mengekalkan polarisasinya apabila dipasang berhampiran siling; sebaliknya, antena terkutub menegak akan berprestasi 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 pelekap "biasa" (Rajah 4) dan selalunya diputar 90 darjah untuk menganggap polarisasi menegak apabila diperlukan atau untuk menyokong mod polarisasi pilihan (Rajah 5).
Rajah 4: Antena dipol biasanya dipasang secara mendatar pada tiangnya untuk menyediakan polarisasi mendatar
Rajah 5: Untuk aplikasi yang memerlukan polarisasi menegak, antena dipol boleh dipasang dengan sewajarnya di mana antena menangkap
Polarisasi menegak biasanya digunakan untuk radio mudah alih pegang tangan, seperti yang digunakan oleh responden pertama, kerana banyak reka bentuk antena radio terpolarisasi menegak juga menyediakan corak sinaran omnidirectional. Oleh itu, antena sedemikian tidak perlu diorientasikan semula walaupun arah radio dan antena berubah.
Antena frekuensi tinggi (HF) 3 - 30 MHz biasanya dibina sebagai wayar panjang ringkas yang dirangkai secara mendatar antara kurungan. Panjangnya ditentukan oleh panjang gelombang (10 - 100 m). Antena jenis ini secara semula jadi terkutub mendatar.
Perlu diingat bahawa merujuk kepada jalur ini sebagai "frekuensi tinggi" bermula beberapa dekad yang lalu, apabila 30 MHz sememangnya frekuensi tinggi. Walaupun perihalan ini kini nampaknya sudah lapuk, ia adalah sebutan rasmi oleh Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa dan masih digunakan secara meluas.
Polarisasi pilihan boleh ditentukan dalam dua cara: sama ada menggunakan gelombang tanah untuk isyarat jarak dekat yang lebih kuat oleh peralatan penyiaran menggunakan jalur gelombang sederhana (MW) 300 kHz - 3 MHz, atau menggunakan gelombang langit untuk jarak yang lebih jauh melalui Pautan ionosfera. Secara umumnya, antena terpolarisasi menegak mempunyai perambatan gelombang tanah yang lebih baik, manakala antena terpolarisasi mendatar mempunyai prestasi gelombang langit yang lebih baik.
Polarisasi bulat digunakan secara meluas untuk satelit kerana orientasi satelit berbanding stesen bumi dan satelit lain sentiasa berubah. Kecekapan antara antena penghantaran dan penerimaan adalah paling besar apabila kedua-duanya terkutub bulat, tetapi antena terkutub linear boleh digunakan dengan antena CP, walaupun terdapat faktor kehilangan polarisasi.
Polarisasi juga penting untuk sistem 5G. Beberapa tatasusunan antena berbilang-input/berbilang-output (MIMO) 5G mencapai daya pemprosesan yang lebih tinggi dengan menggunakan polarisasi untuk menggunakan spektrum yang tersedia dengan lebih cekap. Ini dicapai menggunakan gabungan polarisasi 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 beberapa polarisasi silang wujud disebabkan 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 Penggunaan spektrum yang lebih baik.
kesimpulannya
Polarisasi adalah 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 relatif dan penjajarannya. Antena standard mempunyai polarisasi yang berbeza dan sesuai untuk bahagian spektrum yang berbeza, memberikan polarisasi pilihan untuk aplikasi sasaran.
Produk Disyorkan：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parameter | tipikal | Unit |
| Julat Kekerapan | 20-30 | GHz |
| Keuntungan | 15 Jenis. | dBi |
| VSWR | 1.3 Jenis. | |
| Polarisasi | Dwi Linear | |
| Cross Pol. Pengasingan | 60 Taip. | dB |
| Pengasingan Pelabuhan | 70 Taip. | dB |
| Penyambung | SMA-Fjantan | |
| bahan | Al | |
| Penamat | Cat | |
| Saiz(L*W*H) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Berat badan | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| item | Spesifikasi | Unit |
| Julat Kekerapan | 1-18 | GHz |
| Keuntungan | 10 Jenis. | dBi |
| VSWR | 1.5 Jenis. | |
| Polarisasi | Linear | |
| Cross Po. Pengasingan | 30 Jenis. | dB |
| Penyambung | SMA-Perempuan | |
| Penamat | Ptidak | |
| bahan | Al | |
| Saiz(L*W*H) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Berat badan | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parameter | tipikal | Unit |
| Julat Kekerapan | 2-18 | GHz |
| Keuntungan | 15 Jenis. | dBi |
| VSWR | 1.5 Jenis. |
|
| Polarisasi | Dwi Linear |
|
| Cross Pol. Pengasingan | 40 | dB |
| Pengasingan Pelabuhan | 40 | dB |
| Penyambung | SMA-F |
|
| Rawatan Permukaan | Ptidak |
|
| Saiz(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| Berat badan | 0.945 | kg |
| bahan | Al |
|
| Suhu Operasi | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parameter | tipikal | Unit |
| Julat Kekerapan | 93-95 | GHz |
| Keuntungan | 22 Jenis. | dBi |
| VSWR | 1.3 Jenis. |
|
| Polarisasi | Dwi Linear |
|
| Cross Pol. Pengasingan | 60 Taip. | dB |
| Pengasingan Pelabuhan | 67 Taip. | dB |
| Penyambung | WR10 |
|
| bahan | Cu |
|
| Penamat | emas |
|
| Saiz(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Berat badan | 0.015 | kg |
Masa siaran: Apr-11-2024
