Поляризация - антенналардың негізгі сипаттамаларының бірі. Алдымен жазық толқындардың поляризациясын түсінуіміз керек. Содан кейін антеннаның поляризациясының негізгі түрлерін талқылай аламыз.
сызықтық поляризация
Біз жазық электромагниттік толқынның поляризациясын түсіне бастаймыз.
Жазық электромагниттік (ЭЭ) толқынның бірнеше сипаттамалары бар. Біріншісі, қуат бір бағытта таралады (екі ортогональды бағытта өріс өзгермейді). Екіншіден, электр өрісі мен магнит өрісі бір-біріне перпендикуляр және бір-біріне ортогональды. Электр және магнит өрістері жазық толқынның таралу бағытына перпендикуляр. Мысал ретінде (1) теңдеуімен берілген бір жиілікті электр өрісін (E өрісі) қарастырайық. Электромагниттік өріс +z бағытында таралады. Электр өрісі +x бағытында бағытталған. Магнит өрісі +y бағытында.
(1) теңдеуде келесі белгіні орындаңыз: . Бұл бірлік вектор (ұзындық векторы), ол электр өрісінің нүктесі x бағытында екенін көрсетеді. Жазық толқын 1-суретте көрсетілген.
1-сурет. +z бағытында қозғалатын электр өрісінің графикалық көрінісі.
Поляризация - электр өрісінің ізі мен таралу пішіні (контуры). Мысал ретінде жазық толқынды электр өрісінің теңдеуін (1) қарастырайық. Электр өрісінің уақыт функциясы ретінде (X,Y,Z) = (0,0,0) болатын орнын байқаймыз. Бұл өрістің амплитудасы 2-суретте уақыттың бірнеше реттік тізбегінде көрсетілген. Өріс «F» жиілігінде тербеледі.
2-сурет. Әртүрлі уақыт аралығындағы электр өрісінің (X, Y, Z) = (0,0,0) мәнін бақылаңыз.
Электр өрісі бас нүктесінде байқалады, амплитудасы бойынша алға және артқа тербеледі. Электр өрісі әрқашан көрсетілген x осі бойымен болады. Электр өрісі бір сызық бойымен сақталатындықтан, бұл өрісті сызықтық поляризацияланған деп айтуға болады. Сонымен қатар, егер X осі жерге параллель болса, бұл өрісті көлденең поляризацияланған деп те сипаттайды. Егер өріс Y осі бойымен бағытталған болса, толқынды тігінен поляризацияланған деп айтуға болады.
Сызықтық поляризацияланған толқындарды көлденең немесе тік ось бойымен бағыттаудың қажеті жоқ. Мысалы, 3-суретте көрсетілгендей, сызық бойымен жататын шектеуі бар электр өрісінің толқыны да сызықтық поляризацияланған болар еді.
3-сурет. Траекториясы бұрыш болып табылатын сызықтық поляризацияланған толқынның электр өрісінің амплитудасы.
3-суреттегі электр өрісін (2) теңдеуімен сипаттауға болады. Енді электр өрісінің x және y компоненттері бар. Екі компоненттің де өлшемдері бірдей.
(2) теңдеу туралы айта кететін бір нәрсе - екінші кезеңдегі xy-компоненттік және электрондық өрістер. Бұл екі компоненттің де амплитудасы әрқашан бірдей екенін білдіреді.
дөңгелек поляризация
Енді жазық толқынның электр өрісі (3) теңдеуімен берілген деп есептейік:
Бұл жағдайда X және Y элементтері фазадан 90 градусқа ауытқиды. Егер өріс бұрынғыдай қайтадан (X, Y, Z) = (0,0,0) ретінде байқалса, электр өрісінің уақытқа қатысты қисығы төменде 4-суретте көрсетілгендей пайда болады.
4-сурет. Электр өрісінің кернеулігі (X, Y, Z) = (0,0,0) теңдеу аймағы. (3).
4-суреттегі электр өрісі шеңбер бойымен айналады. Өрістің бұл түрі шеңбер бойымен поляризацияланған толқын ретінде сипатталады. Дөңгелек поляризация үшін келесі критерийлер орындалуы керек:
- Дөңгелек поляризация үшін стандарт
- Электр өрісінің екі ортогоналды (перпендикуляр) компоненті болуы керек.
- Электр өрісінің ортогоналды компоненттерінің амплитудалары тең болуы керек.
- Квадратура компоненттері фазадан 90 градусқа ауытқуы керек.
Егер Wave Figure 4 экранында қозғалса, өрістің айналуы сағат тіліне қарсы және оңға қарай дөңгелек поляризацияланған (RHCP) деп аталады. Егер өріс сағат тілімен бұрылса, өріс солға қарай дөңгелек поляризацияланған (LHCP) болады.
Эллиптикалық поляризация
Егер электр өрісінің фазадан 90 градусқа ауытқып, бірақ шамалары бірдей екі перпендикуляр компоненті болса, өріс эллипстік поляризацияланған болады. (4) теңдеуімен сипатталатын +z бағытында қозғалатын жазық толқынның электр өрісін ескере отырып:
Электр өрісі векторының ұшы қабылдайтын нүктенің геометриялық орны 5-суретте көрсетілген.
5-сурет. Эллиптикалық поляризация толқынының электр өрісінің легі. (4).
5-суреттегі өріс сағат тіліне қарсы бағытта қозғалса, экраннан тыс қозғалса, оңға бағытталған эллипстік болады. Егер электр өрісінің векторы қарама-қарсы бағытта айналса, өріс солға бағытталған эллипстік поляризацияланған болады.
Сонымен қатар, эллиптикалық поляризация оның эксцентриситетін білдіреді. Эксцентриситеттің үлкен және кіші осьтердің амплитудасына қатынасы. Мысалы, (4) теңдеуден толқын эксцентриситеті 1/0,3 = 3,33 құрайды. Эллиптикалық поляризацияланған толқындар үлкен осьтің бағытымен сипатталады. (4) толқын теңдеуінің осі негізінен x осінен тұрады. Негізгі ось кез келген жазықтық бұрышында болуы мүмкін екенін ескеріңіз. Бұрыш X, Y немесе Z осіне сәйкес келу үшін қажет емес. Соңында, дөңгелек және сызықтық поляризация эллиптикалық поляризацияның ерекше жағдайлары екенін ескеру маңызды. 1.0 эксцентристикалық эллиптикалық поляризацияланған толқын - дөңгелек поляризацияланған толқын. Шексіз эксцентриситеті бар эллиптикалық поляризацияланған толқындар. Сызықтық поляризацияланған толқындар.
Антеннаның поляризациясы
Енді біз поляризацияланған жазық толқынды электромагниттік өрістер туралы білетіндіктен, антеннаның поляризациясы қарапайым түрде анықталады.
Антеннаның поляризациясы Антеннаның алыс өрісін бағалау, нәтижесінде пайда болған сәулелену өрісінің поляризациясы. Сондықтан антенналар көбінесе «сызықтық поляризацияланған» немесе «оң жақ дөңгелек поляризацияланған антенналар» деп аталады.
Бұл қарапайым тұжырымдама антенна байланысы үшін маңызды. Біріншіден, көлденең поляризацияланған антенна тігінен поляризацияланған антеннамен байланыспайды. Өзара әрекеттесу теоремасына байланысты антенна дәл солай таратады және қабылдайды. Сондықтан, тігінен поляризацияланған антенналар тігінен поляризацияланған өрістерді таратады және қабылдайды. Сондықтан, егер сіз тігінен поляризацияланған көлденең поляризацияланған антеннаны беруге тырыссаңыз, қабылдау болмайды.
Жалпы жағдайда, бір-біріне қатысты бұрышпен ( ) бұрылған екі сызықтық поляризацияланған антенна үшін, осы поляризация сәйкессіздігінен туындаған қуат шығыны поляризация шығын коэффициентімен (PLF) сипатталады:
Сондықтан, егер екі антеннаның поляризациясы бірдей болса, олардың сәулеленетін электрон өрістері арасындағы бұрыш нөлге тең және поляризация сәйкессіздігіне байланысты қуат шығыны болмайды. Егер бір антенна тігінен поляризацияланған, ал екіншісі көлденеңінен поляризацияланған болса, бұрыш 90 градус болады және қуат берілмейді.
ЕСКЕРТПЕ: Телефонды басыңыздың үстінен әртүрлі бұрыштарға жылжыту қабылдаудың кейде неліктен күшейтілетінін түсіндіреді. Ұялы телефон антенналары әдетте сызықтық поляризацияланған, сондықтан телефонды айналдыру көбінесе телефонның поляризациясына сәйкес келеді, осылайша қабылдауды жақсартады.
Шеңберлік поляризация көптеген антенналардың қалаулы сипаттамасы болып табылады. Екі антенна да шеңбер бойымен поляризацияланған және поляризация сәйкессіздігіне байланысты сигнал жоғалмайды. GPS жүйелерінде қолданылатын антенналар оң жақ шеңбер бойымен поляризацияланған.
Енді сызықтық поляризацияланған антенна дөңгелек поляризацияланған толқындарды қабылдайды деп есептейік. Сол сияқты, дөңгелек поляризацияланған антенна сызықтық поляризацияланған толқындарды қабылдауға тырысады деп есептейік. Нәтижесіндегі поляризацияның жоғалу коэффициенті қандай?
Естеріңізге сала кетейік, дөңгелек поляризация іс жүзінде фазадан 90 градусқа ауытқыған екі ортогональды сызықтық поляризацияланған толқындар болып табылады. Сондықтан, сызықтық поляризацияланған (LP) антенна тек дөңгелек поляризацияланған (CP) толқын фазалық компонентін қабылдайды. Сондықтан, LP антеннасында поляризация сәйкессіздігінің жоғалуы 0,5 (-3 дБ) болады. Бұл LP антеннасы қандай бұрышта бұрылғанына қарамастан дұрыс. сондықтан:
Поляризацияның жоғалу коэффициенті кейде поляризация тиімділігі, антеннаның сәйкес келмеу коэффициенті немесе антеннаның қабылдау коэффициенті деп аталады. Бұл атаулардың барлығы бір ұғымды білдіреді.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 22 желтоқсан
