Электроника инженерлері антенналардың Максвелл теңдеулерімен сипатталатын электромагниттік (ЭМ) энергия толқындары түрінде сигналдарды жіберетінін және қабылдайтынын біледі. Көптеген тақырыптардағыдай, бұл теңдеулер және электромагнетизмнің таралу қасиеттері салыстырмалы түрде сапалық терминдерден күрделі теңдеулерге дейін әртүрлі деңгейлерде зерттелуі мүмкін.
Электромагниттік энергияның таралуының көптеген аспектілері бар, олардың бірі - поляризация, ол қолданбаларда және олардың антенналарының конструкцияларында әртүрлі дәрежедегі әсер етуі немесе алаңдаушылығы болуы мүмкін. Поляризацияның негізгі принциптері барлық электромагниттік сәулеленуге, соның ішінде РФ/сымсыз, оптикалық энергияға қолданылады және көбінесе оптикалық қолданбаларда қолданылады.
Антеннаның поляризациясы дегеніміз не?
Поляризацияны түсінбес бұрын, алдымен электромагниттік толқындардың негізгі принциптерін түсінуіміз керек. Бұл толқындар электр өрістерінен (E өрістері) және магнит өрістерінен (H өрістері) тұрады және бір бағытта қозғалады. E және H өрістері бір-біріне және жазық толқынның таралу бағытына перпендикуляр.
Поляризация сигнал таратқыш тұрғысынан E-өріс жазықтығына қатысты: көлденең поляризация үшін электр өрісі көлденең жазықтықта көлденең қозғалады, ал тік поляризация үшін электр өрісі тік жазықтықта жоғары және төмен тербеледі (1-сурет).
1-сурет: Электромагниттік энергия толқындары өзара перпендикуляр E және H өріс компоненттерінен тұрады
Сызықтық поляризация және дөңгелек поляризация
Поляризация режимдеріне мыналар кіреді:
Негізгі сызықтық поляризацияда екі мүмкін поляризация бір-біріне ортогоналды (перпендикуляр) болады (2-сурет). Теория жүзінде, көлденең поляризацияланған қабылдау антеннасы тігінен поляризацияланған антеннадан келетін сигналды «көрмейді» және керісінше, екеуі де бірдей жиілікте жұмыс істесе де. Олар неғұрлым жақсы тураланған болса, соғұрлым көп сигнал алынады және поляризациялар сәйкес келгенде энергия берілуі барынша артады.
2-сурет: Сызықтық поляризация бір-біріне тік бұрышта орналасқан екі поляризация нұсқасын ұсынады
Антеннаның көлбеу поляризациясы сызықтық поляризацияның бір түрі болып табылады. Негізгі көлденең және тік поляризация сияқты, бұл поляризация тек жер үсті ортасында ғана мағыналы. Қиғаш поляризация көлденең тірек жазықтығына ±45 градус бұрышта болады. Бұл шын мәнінде сызықтық поляризацияның тағы бір түрі болғанымен, «сызықтық» термині әдетте тек көлденең немесе тігінен поляризацияланған антенналарды білдіреді.
Кейбір шығындарға қарамастан, диагональды антенна арқылы жіберілетін (немесе қабылданған) сигналдар тек көлденең немесе тігінен поляризацияланған антенналармен мүмкін. Қиғаш поляризацияланған антенналар бір немесе екі антеннаның поляризациясы белгісіз болғанда немесе пайдалану кезінде өзгерген кезде пайдалы.
Шеңберлік поляризация (ШП) сызықтық поляризацияға қарағанда күрделірек. Бұл режимде E өрісі векторымен көрсетілген поляризация сигнал таралған кезде айналады. Оңға бұрылғанда (таратқыштан қараған кезде), шеңберлік поляризация оң қолмен айналдырылған дөңгелек поляризация (RHCP) деп аталады; солға бұрылғанда, сол қолмен айналдырылған дөңгелек поляризация (LHCP) (3-сурет)
3-сурет: Дөңгелек поляризацияда электромагниттік толқынның E өріс векторы айналады; бұл айналу оңға немесе солға болуы мүмкін.
CP сигналы фазадан тыс екі ортогоналды толқыннан тұрады. CP сигналын жасау үшін үш шарт қажет. E өрісі екі ортогоналды компоненттен тұруы керек; екі компонент фазадан 90 градусқа тыс және амплитудасы тең болуы керек. CP генерациялаудың қарапайым тәсілі - спиральды антеннаны пайдалану.
Эллиптикалық поляризация (ЭП) - CP түрі. Эллиптикалық поляризацияланған толқындар - CP толқындары сияқты екі сызықтық поляризацияланған толқындар тудыратын күшейту. Амплитудалары тең емес екі өзара перпендикуляр сызықтық поляризацияланған толқындар біріктірілгенде, эллиптикалық поляризацияланған толқын пайда болады.
Антенналар арасындағы поляризация сәйкессіздігі поляризация шығын коэффициентімен (PLF) сипатталады. Бұл параметр децибелмен (дБ) өрнектеледі және таратушы және қабылдаушы антенналар арасындағы поляризация бұрышының айырмашылығының функциясы болып табылады. Теориялық тұрғыдан алғанда, PLF мінсіз тураланған антенна үшін 0 дБ-ден (шығынсыз) мінсіз ортогоналды антенна үшін шексіз дБ-ге (шексіз шығын) дейін болуы мүмкін.
Алайда, шын мәнінде, поляризацияның туралануы (немесе тураланбауы) мінсіз емес, себебі антеннаның механикалық орналасуы, пайдаланушының әрекеті, арнаның бұрмалануы, көп жолды шағылысулар және басқа да құбылыстар берілетін электромагниттік өрістің бұрыштық бұрмалануын тудыруы мүмкін. Бастапқыда ортогоналды поляризациядан 10-30 дБ немесе одан да көп сигналдың көлденең поляризация «ағып кетуі» болады, бұл кейбір жағдайларда қажетті сигналдың қалпына келуіне кедергі келтіру үшін жеткілікті болуы мүмкін.
Керісінше, идеалды поляризациясы бар екі тураланған антенна үшін нақты PLF мән-жайларға байланысты 10 дБ, 20 дБ немесе одан жоғары болуы мүмкін және сигналдың қалпына келуіне кедергі келтіруі мүмкін. Басқаша айтқанда, күтпеген айқаспалы поляризация және PLF қажетті сигналға кедергі келтіру немесе қажетті сигнал күшін төмендету арқылы екі жолмен де жұмыс істей алады.
Неліктен поляризацияға мән беру керек?
Поляризация екі жолмен жұмыс істейді: екі антеннаның поляризациясы неғұрлым көп болса және бірдей болса, қабылданған сигналдың күші соғұрлым жақсы болады. Керісінше, поляризацияның нашар туралануы мақсатты немесе қанағаттанбаған қабылдағыштардың қызығушылық тудыратын сигналды жеткілікті түрде қабылдауын қиындатады. Көп жағдайда «арна» берілетін поляризацияны бұрмалайды немесе бір немесе екі антенна да бекітілген статикалық бағытта болмайды.
Қай поляризацияны қолдануды таңдау әдетте орнату немесе атмосфералық жағдайлармен анықталады. Мысалы, көлденең поляризацияланған антенна төбеге жақын орнатылған кезде жақсы жұмыс істейді және поляризациясын сақтайды; керісінше, тігінен поляризацияланған антенна бүйір қабырғаға жақын орнатылған кезде жақсы жұмыс істейді және поляризациясын сақтайды.
Кеңінен қолданылатын дипольді антенна (қарапайым немесе бүктелген) өзінің «қалыпты» бекіту бағытында көлденең поляризацияланған (4-сурет) және қажет болған жағдайда тік поляризацияны қабылдау немесе қолайлы поляризация режимін қолдау үшін жиі 90 градусқа бұрылады (5-сурет).
4-сурет: Дипольдік антенна әдетте көлденең поляризацияны қамтамасыз ету үшін діңгегіне көлденең орнатылады
5-сурет: Тік поляризацияны қажет ететін қолданбалар үшін дипольдік антеннаны антенна ұсталатын жерге сәйкесінше орнатуға болады
Тік поляризация көбінесе қолмен ұсталатын мобильді радиолар үшін қолданылады, мысалы, алғашқы көмек көрсетушілер пайдаланатындар үшін, себебі көптеген тігінен поляризацияланған радиоантенна конструкциялары барлық бағыттағы сәулелену үлгісін қамтамасыз етеді. Сондықтан, мұндай антенналарды радио мен антеннаның бағыты өзгерсе де қайта бағыттаудың қажеті жоқ.
3-30 МГц жоғары жиілікті (HF) антенналар әдетте кронштейндер арасында көлденеңінен біріктірілген қарапайым ұзын сымдар түрінде жасалады. Оның ұзындығы толқын ұзындығымен (10-100 м) анықталады. Антеннаның бұл түрі табиғи түрде көлденең поляризацияланған.
Айта кету керек, бұл диапазонды «жоғары жиілік» деп атау ондаған жылдар бұрын, 30 МГц шынымен де жоғары жиілік болған кезде басталған. Бұл сипаттама қазір ескірген болып көрінгенімен, ол Халықаралық электрбайланыс одағының ресми белгісі болып табылады және әлі күнге дейін кеңінен қолданылады.
Қалаған поляризацияны екі жолмен анықтауға болады: 300 кГц - 3 МГц орташа толқын (МВт) диапазонын пайдаланатын хабар тарату жабдығы арқылы күштірек қысқа қашықтықтағы сигнал беру үшін жер толқындарын пайдалану немесе ионосфера байланысы арқылы ұзақ қашықтыққа аспан толқындарын пайдалану. Жалпы алғанда, тігінен поляризацияланған антенналар жер толқындарының таралуын жақсартады, ал көлденеңінен поляризацияланған антенналар аспан толқындарының өнімділігін жақсартады.
Жер серіктері үшін шеңберлік поляризация кеңінен қолданылады, себебі жер серігінің жердегі станцияларға және басқа жер серіктеріне қатысты бағыты үнемі өзгеріп отырады. Тарату және қабылдау антенналары арасындағы тиімділік екеуі де шеңберлік поляризацияланған кезде ең жоғары болады, бірақ сызықтық поляризацияланған антенналарды CP антенналарымен пайдалануға болады, дегенмен поляризацияның жоғалу коэффициенті бар.
Поляризация 5G жүйелері үшін де маңызды. Кейбір 5G көп кірісті/көп шығысты (MIMO) антенна массивтері қолжетімді спектрді тиімдірек пайдалану үшін поляризацияны пайдалану арқылы өткізу қабілетін арттырады. Бұған әртүрлі сигнал поляризациялары мен антенналардың кеңістіктік мультиплекстеуінің (кеңістіктік әртүрлілік) үйлесімі арқылы қол жеткізіледі.
Жүйе екі деректер ағынын жібере алады, себебі деректер ағындары тәуелсіз ортогоналды поляризацияланған антенналар арқылы қосылған және оларды тәуелсіз қалпына келтіруге болады. Жол мен арнаның бұрмалануына, шағылысуларына, көп жолдылығына және басқа да кемшіліктерге байланысты кейбір айқас поляризация болғанның өзінде, қабылдағыш әрбір бастапқы сигналды қалпына келтіру үшін күрделі алгоритмдерді қолданады, бұл бит қателіктерінің төмен деңгейіне (BER) және сайып келгенде спектрді пайдалануды жақсартуға әкеледі.
қорытындысында
Поляризация - жиі назардан тыс қалатын антеннаның маңызды қасиеті. Әртүрлі қолданбалар үшін сызықтық (көлденең және тік қоса алғанда) поляризация, қиғаш поляризация, дөңгелек поляризация және эллиптикалық поляризация қолданылады. Антеннаның қол жеткізе алатын толық радиожиілік өнімділік диапазоны оның салыстырмалы бағыты мен туралануына байланысты. Стандартты антенналар әртүрлі поляризацияға ие және спектрдің әртүрлі бөліктеріне жарамды, бұл мақсатты қолданба үшін қолайлы поляризацияны қамтамасыз етеді.
Ұсынылатын өнімдер:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Параметрлер | Әдеттегі | Бірліктер |
| Жиілік диапазоны | 20-30 | ГГц |
| Пайда | 15 түрі. | dBi |
| VSWR | 1.3 Түрі. | |
| Поляризация | Қос Сызықтық | |
| Айқас полюсті оқшаулау | 60 түрі. | dB |
| Портты оқшаулау | 70 түрі. | dB |
| Қосқыш | SMA-Fэмаль | |
| Материал | Al | |
| Аяқтау | Бояу | |
| Өлшемі(Т*Е*Б) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Салмақ | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Тауар | Техникалық сипаттама | Бірлік |
| Жиілік диапазоны | 1-18 | ГГц |
| Пайда | 10 Түрі. | dBi |
| VSWR | 1,5 тип. | |
| Поляризация | Сызықтық | |
| Кросс-По оқшаулауы | 30 түрі. | dB |
| Қосқыш | SMA-әйел | |
| Аяқтау | Pболмашы | |
| Материал | Al | |
| Өлшемі(Т*Е*Б) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Салмақ | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Параметрлер | Әдеттегі | Бірліктер |
| Жиілік диапазоны | 2-18 | ГГц |
| Пайда | 15 түрі. | dBi |
| VSWR | 1,5 тип. |
|
| Поляризация | Қос Сызықтық |
|
| Айқас полюсті оқшаулау | 40 | dB |
| Портты оқшаулау | 40 | dB |
| Қосқыш | SMA-F |
|
| Беттік өңдеу | Pболмашы |
|
| Өлшемі(Т*Е*Б) | 276*147*147(±5) | mm |
| Салмақ | 0,945 | kg |
| Материал | Al |
|
| Жұмыс температурасы | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Параметрлер | Әдеттегі | Бірліктер |
| Жиілік диапазоны | 93-95 | ГГц |
| Пайда | 22 Түрі. | dBi |
| VSWR | 1.3 Түрі. |
|
| Поляризация | Қос Сызықтық |
|
| Айқас полюсті оқшаулау | 60 түрі. | dB |
| Портты оқшаулау | 67 Түрі. | dB |
| Қосқыш | WR10 |
|
| Материал | Cu |
|
| Аяқтау | Алтын |
|
| Өлшемі(Т*Е*Б) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Салмақ | 0,015 | kg |
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 11 сәуір
