Поляризация антенналардың негізгі сипаттамаларының бірі болып табылады. Алдымен жазық толқындардың поляризациясын түсінуіміз керек. Содан кейін біз антеннаның поляризациясының негізгі түрлерін талқылай аламыз.
сызықтық поляризация
Біз жазық электромагниттік толқынның поляризациясын түсіне бастаймыз.
Жазық электромагниттік (ЭМ) толқынның бірнеше сипаттамалары бар. Біріншісі, қуат бір бағытта қозғалады (екі ортогональды бағытта өріс өзгермейді). Екіншіден, электр өрісі мен магнит өрісі бір-біріне перпендикуляр және бір-біріне ортогональ. Электр және магнит өрістері жазық толқынның таралу бағытына перпендикуляр. Мысал ретінде (1) теңдеуімен берілген бір жиілікті электр өрісін (Е өріс) қарастырайық. Электромагниттік өріс +z бағытында қозғалады. Электр өрісі +x бағытына бағытталған. Магнит өрісі +y бағытында.
(1) теңдеудегі белгілеуді сақтаңыз: . Бұл электр өрісінің нүктесі х бағытында екенін айтатын бірлік вектор (ұзындық векторы). Жазық толқын 1-суретте көрсетілген.
сурет 1. +z бағытында қозғалатын электр өрісінің графикалық көрінісі.
Поляризация – электр өрісінің ізі мен таралу формасы (контуры). Мысал ретінде жазық толқынның электр өрісінің теңдеуін (1) қарастырайық. Уақыт функциясы ретінде электр өрісі (X,Y,Z) = (0,0,0) болатын позицияны байқаймыз. Бұл өрістің амплитудасы 2-суретте уақыт бойынша бірнеше жағдайда көрсетілген. Өріс «F» жиілігінде тербеледі.
сурет 2. Әртүрлі уақыттағы электр өрісін (X, Y, Z) = (0,0,0) бақылаңыз.
Электр өрісі амплитудасы бойынша алға-артқа тербелетін бастапқыда байқалады. Электр өрісі әрқашан көрсетілген x осінің бойында болады. Электр өрісі бір сызық бойымен сақталатындықтан, бұл өрісті сызықты поляризацияланған деп айтуға болады. Сонымен қатар, егер X осі жерге параллель болса, бұл өріс де көлденең поляризацияланған деп сипатталады. Егер өріс Y осі бойымен бағытталған болса, толқынды тік поляризацияланған деп айтуға болады.
Сызықтық поляризацияланған толқындарды көлденең немесе тік ось бойымен бағыттаудың қажеті жоқ. Мысалы, 3-суретте көрсетілгендей сызық бойымен жатқан шектеуі бар электр өрісінің толқыны да сызықты поляризацияланған болады.
сурет 3. Траекториясы бұрыш болатын сызықты поляризацияланған толқынның электр өрісінің амплитудасы.
3-суреттегі электр өрісін (2) теңдеу арқылы сипаттауға болады. Енді электр өрісінің х және у компоненті бар. Екі компоненттің мөлшері бірдей.
(2) теңдеуіне қатысты ескеретін бір нәрсе - екінші кезеңдегі xy-компонент және электронды өрістер. Бұл екі компоненттің де барлық уақытта бірдей амплитудасы бар екенін білдіреді.
дөңгелек поляризация
Енді жазық толқынның электр өрісі (3) теңдеумен берілген деп есептейік:
Бұл жағдайда X және Y элементтері фазадан 90 градусқа шығады. Егер өріс бұрынғыдай (X, Y, Z) = (0,0,0) қайта бақыланса, электр өрісінің уақытқа қарсы қисығы төменде 4-суретте көрсетілгендей пайда болады.
Сурет 4. Электр өрісінің кернеулігі (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ домені. (3).
4-суреттегі электр өрісі шеңбер бойымен айналады. Өрістің бұл түрі дөңгелек поляризацияланған толқын ретінде сипатталады. Дөңгелек поляризация үшін келесі критерийлер орындалуы керек:
- Дөңгелек поляризацияға арналған стандарт
- Электр өрісінің екі ортогональды (перпендикуляр) құрамдас бөлігі болуы керек.
- Электр өрісінің ортогональды құраушыларының амплитудалары бірдей болуы керек.
- Квадратураның құрамдас бөліктері фазадан 90 градус болуы керек.
Толқын 4-сурет экранында қозғалатын болса, өрістің айналуы сағат тіліне қарсы және оң жақ айналмалы поляризацияланған (RHCP) деп аталады. Егер өріс сағат тілінің бағытымен бұрылса, өріс сол жақ айналмалы поляризация (LHCP) болады.
Эллиптикалық поляризация
Егер электр өрісінің екі перпендикуляр құрамдас бөлігі болса, фазадан 90 градус, бірақ шамасы бірдей болса, өріс эллиптикалық поляризацияланған болады. (4) теңдеумен сипатталған +z бағытында таралатын жазық толқынның электр өрісін қарастырсақ:
Электр өрісі векторының ұшы қабылданатын нүктенің локусы 5-суретте келтірілген
Сурет 5. Жедел эллиптикалық поляризация толқынының электр өрісі. (4).
Сағат тіліне қарсы бағытта қозғалатын 5-суреттегі өріс экраннан шығып кетсе, оң жақ эллиптикалық болады. Егер электр өрісінің векторы қарама-қарсы бағытта айналса, өріс сол жақ эллипстік поляризацияланған болады.
Сонымен қатар, эллиптикалық поляризация оның эксцентриктігін білдіреді. Эксцентриситеттің үлкен және кіші осьтердің амплитудасына қатынасы. Мысалы, (4) теңдеудегі толқын эксцентриситеті 1/0,3= 3,33. Эллиптикалық поляризацияланған толқындар әрі қарай негізгі ось бағытымен сипатталады. Толқындық теңдеу (4) негізінен х осінен тұратын оське ие. Негізгі ось кез келген жазықтық бұрышта болуы мүмкін екенін ескеріңіз. X, Y немесе Z осіне сәйкес келу үшін бұрыш қажет емес. Соңында, дөңгелек және сызықтық поляризацияның екеуі де эллиптикалық поляризацияның ерекше жағдайлары екенін атап өткен жөн. 1,0 эксцентрлік эллиптикалық поляризацияланған толқын - дөңгелек поляризацияланған толқын. Шексіз эксцентриситетпен эллиптикалық поляризацияланған толқындар. Сызықтық поляризацияланған толқындар.
Антеннаның поляризациясы
Енді біз поляризацияланған жазық толқынды электромагниттік өрістерді білетіндіктен, антеннаның поляризациясы жай ғана анықталған.
Антеннаның поляризациясы Антеннаның алыс өрісті бағалауы, нәтижесінде сәулеленген өрістің поляризациясы. Сондықтан антенналар жиі «сызықтық поляризацияланған» немесе «оң қолды дөңгелек поляризацияланған антенналар» ретінде тізімделеді.
Бұл қарапайым тұжырымдама антенналық байланыстар үшін маңызды. Біріншіден, көлденең поляризацияланған антенна тігінен поляризацияланған антеннамен байланыспайды. Өзара әрекеттестік теоремасының арқасында антенна дәл осындай жолмен жібереді және қабылдайды. Сондықтан тік поляризацияланған антенналар тік поляризацияланған өрістерді жібереді және қабылдайды. Сондықтан, тік поляризацияланған көлденең поляризацияланған антеннаны жеткізуге тырыссаңыз, қабылдау болмайды.
Жалпы жағдайда бір-біріне қатысты бұрышпен ( ) бұрылған екі сызықты поляризацияланған антенналар үшін осы поляризацияның сәйкессіздігінен болатын қуат жоғалуы поляризацияны жоғалту коэффициентімен (PLF) сипатталады:
Сондықтан, егер екі антеннаның поляризациясы бірдей болса, олардың сәулеленетін электрон өрістерінің арасындағы бұрыш нөлге тең болады және поляризацияның сәйкессіздігінен қуат жоғалуы болмайды. Егер бір антенна тігінен поляризацияланса, екіншісі көлденең поляризацияланса, бұрыш 90 градус болады және қуат берілмейді.
ЕСКЕРТПЕ: Телефонды басыңыздың үстінен әртүрлі бұрыштарға жылжыту кейде қабылдауды неге арттыруға болатынын түсіндіреді. Ұялы телефон антенналары әдетте сызықты поляризацияланған, сондықтан телефонды айналдыру жиі телефонның поляризациясына сәйкес келеді, осылайша қабылдауды жақсартады.
Шеңбер поляризациясы көптеген антенналардың қалаулы сипаттамасы болып табылады. Екі антенна да айналмалы поляризацияланған және поляризацияның сәйкес келмеуіне байланысты сигналдың жоғалуынан зардап шекпейді. GPS жүйелерінде қолданылатын антенналар оң жақтағы дөңгелек поляризацияланған.
Енді сызықты поляризацияланған антенна дөңгелек поляризацияланған толқындарды қабылдайды делік. Сонымен қатар, дөңгелек поляризацияланған антенна сызықтық поляризацияланған толқындарды қабылдауға әрекет жасайды деп есептейік. Нәтижесінде поляризацияны жоғалту коэффициенті қандай?
Еске салайық, дөңгелек поляризация шын мәнінде екі ортогональды сызықты поляризацияланған толқындар, фазадан 90 градус. Демек, сызықты поляризацияланған (LP) антенна тек қана айналмалы поляризацияланған (CP) толқын фазасының құрамдас бөлігін алады. Демек, LP антеннасының поляризациялық сәйкессіздік жоғалуы 0,5 (-3дБ) болады. Бұл LP антеннасы қай бұрышқа бұрылғанына қарамастан дұрыс. сондықтан:
Поляризацияны жоғалту коэффициентін кейде поляризация тиімділігі, антеннаның сәйкес келмеу коэффициенті немесе антеннаны қабылдау коэффициенті деп атайды. Бұл атаулардың барлығы бір ұғымды білдіреді.
Жіберу уақыты: 22 желтоқсан 2023 ж
