Polariséierung ass eng vun de Basischarakteristike vun Antennen. Mir mussen als éischt d'Polariséierung vu Fligerwellen verstoen. Mir kënnen dann d'Haaptarten vun der Antennepolariséierung diskutéieren.
linear Polariséierung
Mir fänken un d'Polariséierung vun enger fliger elektromagnetescher Welle ze verstoen.
Eng planar elektromagnetesch (EM) Welle huet verschidde Charakteristiken. Déi éischt ass datt d'Kraaft an eng Richtung reest (kee Feld ännert sech an zwou orthogonal Richtungen). Zweetens, d'elektrescht Feld an d'Magnéitfeld sinn senkrecht openeen an orthogonal zueneen. Elektresch a magnetesch Felder si senkrecht zu der Richtung vun der Ausbreedung vu Fligerwellen. Als Beispill betruecht en eenzegfrequenz elektrescht Feld (E Feld) dat vun der Equatioun (1) gëtt. D'elektromagnetescht Feld reest an der +z Richtung. D'elektrescht Feld ass an der +x Richtung geriicht. D'Magnéitfeld ass an der +y Richtung.
An der Equatioun (1), observéiert d'Notatioun:. Dëst ass en Eenheetsvektor (e Vektor vu Längt), dee seet datt den elektresche Feldpunkt an der x Richtung ass. D'Fligerwelle gëtt an der Figur 1 illustréiert.
Figur 1. Grafesch Representatioun vum elektresche Feld an der +z Richtung reest.
Polariséierung ass d'Spuer- a Verbreedungsform (Kontur) vun engem elektresche Feld. Als Beispill, betruecht d'Flächwellen elektresch Feldgleichung (1). Mir beobachten d'Positioun wou dat elektrescht Feld (X,Y,Z) = (0,0,0) als Funktioun vun der Zäit ass. D'Amplitude vun dësem Feld ass an der Figur 2 geplot, a verschiddene Fäll an der Zäit. D'Feld oszilléiert mat der Frequenz "F".
Figur 2. Observéiert d'elektrescht Feld (X, Y, Z) = (0,0,0) zu verschiddenen Zäiten.
Dat elektrescht Feld gëtt um Urspronk beobachtet, an der Amplitude hin an hier oszilléiert. D'elektrescht Feld ass ëmmer laanscht déi ugewisen X-Achs. Zënter dem elektresche Feld laanscht eng eenzeg Linn behalen ass, kann dëst Feld gesot ginn linear polariséiert ze sinn. Zousätzlech, wann d'X-Achs parallel zum Buedem ass, gëtt dëst Feld och als horizontal polariséiert beschriwwen. Wann d'Feld laanscht d'Y-Achs orientéiert ass, kann d'Welle gesot ginn datt se vertikal polariséiert sinn.
Linear polariséiert Wellen mussen net laanscht eng horizontal oder vertikal Achs geriicht ginn. Zum Beispill, eng elektresch Feldwelle mat enger Aschränkung, déi laanscht eng Linn läit, wéi an der Figur 3 gewisen, wier och linear polariséiert.
Bild 3. D'elektrescht Feld Amplitude vun enger linear polariséierter Welle, där hir Streck e Wénkel ass.
D'elektrescht Feld an der Figur 3 kann duerch Equatioun beschriwwe ginn (2). Elo gëtt et en x- an y-Komponent vum elektresche Feld. Béid Komponente si gläich an der Gréisst.
Eng Saach ze notéieren iwwer Equatioun (2) ass d'xy-Komponenten an elektronesch Felder an der zweeter Stuf. Dëst bedeit datt béid Komponenten zu all Moment déiselwecht Amplituden hunn.
kreesfërmeg Polariséierung
Gitt elo un datt d'elektrescht Feld vun enger Fligerwelle vun der Equatioun (3) uginn ass:
An dësem Fall sinn d'X- an Y-Elementer 90 Grad aus der Phase. Wann d'Feld als (X, Y, Z) = (0,0,0) erëm beobachtet gëtt wéi virdrun, erschéngt d'elektrescht Feld versus Zäitkurve wéi hei ënnen an der Figur 4.
Figur 4. Elektresch Feldkraaft (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ Domain. (3).
D'elektrescht Feld an der Figur 4 rotéiert an engem Krees. Dës Zort Feld gëtt als kreesfërmeg polariséiert Welle beschriwwen. Fir kreesfërmeg Polariséierung mussen déi folgend Critèren erfëllt sinn:
- Standard fir kreesfërmeg Polariséierung
- D'elektrescht Feld muss zwee orthogonal (senkrecht) Komponenten hunn.
- Déi orthogonal Komponente vum elektresche Feld musse gläich Amplituden hunn.
- D'Quadratkomponente mussen 90 Grad aus der Phase sinn.
Wann Dir op der Wave Figure 4 Écran reest, gëtt d'Feldrotatioun gesot datt se géint d'Auer a riets-Hand kreesfërmeg polariséiert sinn (RHCP). Wann d'Feld an enger Richtung rotéiert ass, gëtt d'Feld lénkshand kreesfërmeg Polariséierung (LHCP).
Elliptesch Polariséierung
Wann dat elektrescht Feld zwee senkrecht Bestanddeeler huet, 90 Grad aus der Phas, awer vun der selwechter Gréisst, gëtt d'Feld elliptesch polariséiert. Betruecht d'elektrescht Feld vun enger Fligerwelle déi an der +z Richtung reest, beschriwwe vun der Equatioun (4):
De Lokus vum Punkt, op deem den Tipp vum elektresche Feldvektor iwwerhëlt, gëtt an der Figur 5 uginn
Figur 5. Prompt elliptesch Polarisatioun Wave elektrescht Feld. (4).
D'Feld an der Figur 5, reest an enger Richtung géint d'Auer, wier rietshand elliptesch wann Dir aus dem Bildschierm reest. Wann den elektresche Feldvektor an déi entgéintgesate Richtung rotéiert, gëtt d'Feld lénkshand elliptesch polariséiert.
Ausserdeem bezitt elliptesch Polariséierung op seng Exzentrizitéit. D'Verhältnis vun der Exzentrizitéit zu der Amplitude vun den Haapt- a Klengachsen. Zum Beispill ass d'Wellenexzentrizitéit vun der Equatioun (4) 1/0,3 = 3,33. Elliptesch polariséiert Welle gi weider duerch d'Richtung vun der Haaptachs beschriwwen. D'Wellengleichung (4) huet eng Achs, déi haaptsächlech aus der x-Achs besteet. Bedenkt datt d'Haaptachs op all Plangwénkel ka sinn. De Wénkel ass net erfuerderlech fir d'X, Y oder Z Achs ze passen. Schlussendlech ass et wichteg ze bemierken datt béid kreesfërmeg a linear Polariséierung speziell Fäll vun elliptesch Polariséierung sinn. 1.0 exzentresch elliptesch polariséiert Welle ass eng kreesfërmeg polariséiert Welle. Elliptesch polariséiert Wellen mat onendlecher Exzentrizitéit. Linear polariséiert Wellen.
Antenne Polarisatioun
Elo, datt mir eis bewosst sinn iwwer polariséiert Fligerwellen elektromagnetesch Felder, ass d'Polariséierung vun enger Antenne einfach definéiert.
Antenne Polarisatioun Eng Antenne Wäitfeld Evaluatioun, d'Polariséierung vum resultéierende Stralungsfeld. Dofir ginn Antennen dacks als "linear polariséiert" oder "rietshand kreesfërmeg polariséiert Antennen" opgelëscht.
Dëst einfacht Konzept ass wichteg fir Antennekommunikatioun. Als éischt wäert eng horizontal polariséiert Antenne net mat enger vertikal polariséierter Antenne kommunizéieren. Wéinst dem Géigesäitegkeetstheorem iwwerdréit a kritt d'Antenne genee déiselwecht Manéier. Dofir vermëttelen a kréien vertikal polariséiert Antennen vertikal polariséiert Felder. Dofir, wann Dir probéiert eng vertikal polariséiert horizontal polariséiert Antenne ze vermëttelen, gëtt et keng Empfang.
Am allgemenge Fall, fir zwou linear polariséiert Antennen, déi relativ zuenee mat engem Wénkel rotéiert sinn ( ), gëtt de Kraaftverloscht wéinst dësem Polariséierungsmëssmatch duerch de Polariséierungsverloschtfaktor (PLF) beschriwwe ginn:
Dofir, wann zwou Antennen déiselwecht Polariséierung hunn, ass de Wénkel tëscht hire Stralungselektronenfelder null an et gëtt kee Kraaftverloscht wéinst Polariséierungsmëssmatch. Wann eng Antenne vertikal polariséiert ass an déi aner horizontal polariséiert ass, ass de Wénkel 90 Grad, a keng Kraaft gëtt transferéiert.
NOTÉIERT: Den Telefon iwwer Äre Kapp a verschiddene Winkelen bewegt erkläert firwat d'Empfang heiansdo erhéicht ka ginn. Handysantennen sinn normalerweis linear polariséiert, sou datt den Telefon rotéiere kann dacks mat der Polariséierung vum Telefon passen, sou datt d'Empfang verbessert gëtt.
Kreesfërmeg Polariséierung ass eng wënschenswäert Charakteristik vu villen Antennen. Béid Antennen si kreesfërmeg polariséiert a leiden net ënner Signalverloscht wéinst Polariséierungsmëssmatch. Antennen, déi a GPS Systemer benotzt ginn, si riets kreesfërmeg polariséiert.
Huelt elo un datt eng linear polariséiert Antenne kreesfërmeg polariséiert Wellen kritt. Äquivalent, ugeholl datt eng kreesfërmeg polariséiert Antenne probéiert linear polariséiert Wellen ze kréien. Wat ass de resultéierende Polariséierungsverloschtfaktor?
Denkt drun datt d'kreesfërmeg Polariséierung tatsächlech zwou orthogonal linear polariséiert Wellen ass, 90 Grad aus der Phase. Dofir kritt eng linear polariséiert (LP) Antenne nëmmen déi kreesfërmeg polariséiert (CP) Wellephasekomponent. Dofir wäert d'LP Antenne e Polariséierungsmëssmatchverloscht vun 0,5 (-3dB) hunn. Dëst ass wouer egal wéi engem Wénkel d'LP Antenne rotéiert ass. dofir:
Polariséierungsverloschtfaktor gëtt heiansdo als Polariséierungseffizienz bezeechent, Antenne-Mëssmatchfaktor oder Antenneempfangsfaktor. All dës Nimm bezéien sech op datselwecht Konzept.
Post Zäit: Dez-22-2023
