Wahandisi wa kielektroniki wanajua kwamba antena hutuma na kupokea ishara katika mfumo wa mawimbi ya nishati ya sumakuumeme (EM) yaliyoelezwa na milinganyo ya Maxwell. Kama ilivyo kwa mada nyingi, milinganyo hii, na uenezaji, sifa za sumakuumeme, zinaweza kusomwa katika viwango tofauti, kuanzia maneno ya ubora hadi milinganyo tata.
Kuna vipengele vingi vya uenezaji wa nishati ya sumakuumeme, moja ikiwa ni upolarization, ambayo inaweza kuwa na viwango tofauti vya athari au wasiwasi katika matumizi na miundo yake ya antena. Kanuni za msingi za upolarization zinatumika kwa mionzi yote ya sumakuumeme, ikiwa ni pamoja na RF/wireless, nishati ya macho, na mara nyingi hutumika katika matumizi ya macho.
Upolarization wa antena ni nini?
Kabla ya kuelewa upolarization, lazima kwanza tuelewe kanuni za msingi za mawimbi ya sumakuumeme. Mawimbi haya yanaundwa na mashamba ya umeme (mashamba ya E) na mashamba ya sumaku (mashamba ya H) na husogea upande mmoja. Mashamba ya E na H yana mwelekeo mmoja kwa mwingine na upande wa uenezaji wa mawimbi ya ndege.
Upolarishaji hurejelea ndege ya uwanja wa E kutoka kwa mtazamo wa kisambaza mawimbi: kwa upolarishaji mlalo, uwanja wa umeme utasogea kando katika ndege ya mlalo, huku kwa upolarishaji wima, uwanja wa umeme utazunguka juu na chini katika ndege ya wima. (Mchoro 1).
Mchoro 1: Mawimbi ya nishati ya sumakuumeme yanajumuisha vipengele vya uwanja wa E na H vinavyozunguka pande zote mbili
Upolarishaji wa mstari na upolarishaji wa duara
Njia za polarization ni pamoja na zifuatazo:
Katika upolarishaji wa mstari wa msingi, upolarishaji mbili zinazowezekana ni za mlalo (zilizosimama) kwa kila mmoja (Mchoro 2). Kinadharia, antena inayopokea yenye upolarishaji mlalo haita "ona" ishara kutoka kwa antena yenye upolarishaji wima na kinyume chake, hata kama zote zinafanya kazi kwa masafa sawa. Kadiri zinavyopangiliwa vizuri, ndivyo ishara zaidi inavyonaswa, na uhamishaji wa nishati huongezeka wakati upolarishaji unapolingana.
Mchoro 2: Upolarishaji wa mstari hutoa chaguzi mbili za upolarishaji katika pembe za kulia kwa kila mmoja
Upolarishaji wa oblique wa antena ni aina ya upolarishaji wa mstari. Kama upolarishaji wa msingi wa mlalo na wima, upolarishaji huu una maana tu katika mazingira ya ardhini. Upolarishaji wa oblique uko kwenye pembe ya digrii ± 45 hadi ndege ya marejeleo ya mlalo. Ingawa hii ni aina nyingine tu ya upolarishaji wa mstari, neno "linear" kwa kawaida hurejelea antena zenye polari za mlalo au wima.
Licha ya hasara fulani, ishara zinazotumwa (au kupokelewa) na antena ya mlalo zinawezekana kwa antena zenye polari mlalo au wima pekee. Antena zenye polari zisizo na mlalo ni muhimu wakati upolarishaji wa antena moja au zote mbili haujulikani au hubadilika wakati wa matumizi.
Upolarishaji wa duara (CP) ni mgumu zaidi kuliko upolarishaji wa mstari. Katika hali hii, upolarishaji unaowakilishwa na vekta ya uwanja wa E huzunguka kadri ishara inavyoenea. Unapozungushwa kulia (ukiangalia kutoka kwa kipitisha), upolarishaji wa duara huitwa upolarishaji wa duara wa mkono wa kulia (RHCP); unapozungushwa kushoto, upolarishaji wa duara wa mkono wa kushoto (LHCP) (Mchoro 3)
Mchoro 3: Katika upolarishaji wa duara, vekta ya uwanja wa E ya wimbi la sumakuumeme huzunguka; mzunguko huu unaweza kuwa wa mkono wa kulia au wa kushoto
Ishara ya CP ina mawimbi mawili ya orthogonal ambayo hayako katika awamu. Masharti matatu yanahitajika ili kutoa ishara ya CP. Sehemu ya E lazima iwe na vipengele viwili vya orthogonal; vipengele hivyo viwili lazima viwe digrii 90 nje ya awamu na sawa katika amplitude. Njia rahisi ya kutoa CP ni kutumia antena ya helical.
Upolarishaji wa duaradufu (EP) ni aina ya CP. Mawimbi yenye polari ya duaradufu ni faida inayotokana na mawimbi mawili yenye polari ya mstari, kama mawimbi ya CP. Wakati mawimbi mawili yenye polari ya mstari yaliyosimama pande zote mbili yenye amplitude zisizo sawa yanapounganishwa, wimbi lenye polari ya mviringo huzalishwa.
Ukosefu wa uwiano wa polarizing kati ya antena unaelezewa na kipengele cha upotevu wa polarizing (PLF). Kigezo hiki kinaonyeshwa katika desibeli (dB) na ni kazi ya tofauti katika pembe ya polarizing kati ya antena zinazopitisha na kupokea. Kinadharia, PLF inaweza kuanzia 0 dB (hakuna hasara) kwa antena iliyopangwa kikamilifu hadi dB isiyo na kikomo (upotevu usio na kikomo) kwa antena iliyo na mfuatano kamili.
Hata hivyo, kwa kweli, mpangilio (au upotoshaji) wa upolarishaji si kamili kwa sababu nafasi ya kiufundi ya antena, tabia ya mtumiaji, upotoshaji wa njia, tafakari za njia nyingi, na matukio mengine yanaweza kusababisha upotoshaji wa pembe wa uwanja wa sumakuumeme unaopitishwa. Hapo awali, kutakuwa na "uvujaji" wa 10 - 30 dB au zaidi wa "uvujaji" wa upolarishaji wa ishara kutoka kwa upolarishaji wa orthogonal, ambao katika baadhi ya matukio unaweza kutosha kuingilia urejeshaji wa ishara inayotakiwa.
Kwa upande mwingine, PLF halisi kwa antena mbili zilizopangwa zenye upolarishaji bora inaweza kuwa 10 dB, 20 dB, au zaidi, kulingana na hali, na inaweza kuzuia urejeshaji wa mawimbi. Kwa maneno mengine, upolarishaji mtambuka usiokusudiwa na PLF zinaweza kufanya kazi pande zote mbili kwa kuingilia mawimbi yanayotakiwa au kupunguza nguvu ya mawimbi yanayotakiwa.
Kwa nini ujali kuhusu upolarization?
Upolarishaji hufanya kazi kwa njia mbili: kadiri antena mbili zilivyopangiliwa zaidi na zinavyo na upolarishaji sawa, ndivyo nguvu ya ishara inayopokelewa inavyokuwa bora zaidi. Kinyume chake, upangiliaji duni wa upolarishaji hufanya iwe vigumu zaidi kwa wapokeaji, iwe wamekusudiwa au hawajaridhika, kunasa ishara ya kutosha inayowavutia. Mara nyingi, "chaneli" hupotosha upolarishaji unaopitishwa, au antena moja au zote mbili haziko katika mwelekeo tuli usiobadilika.
Chaguo la upolarishaji wa kutumia kwa kawaida huamuliwa na usakinishaji au hali ya angahewa. Kwa mfano, antena yenye upolarishaji mlalo itafanya kazi vizuri zaidi na kudumisha upolarishaji wake inapowekwa karibu na dari; kinyume chake, antena yenye upolarishaji wima itafanya kazi vizuri zaidi na kudumisha utendaji wake wa upolarishaji inapowekwa karibu na ukuta wa pembeni.
Antena ya dipole inayotumika sana (wazi au kukunjwa) imegawanywa kwa mlalo katika mwelekeo wake wa "kawaida" wa kupachika (Mchoro 4) na mara nyingi huzungushwa digrii 90 ili kudhani ugawaji wima inapohitajika au kusaidia hali inayopendelewa ya ugawaji (Mchoro 5).
Mchoro 4: Antena ya dipole kwa kawaida huwekwa mlalo kwenye mlingoti wake ili kutoa upolarishaji mlalo
Mchoro 5: Kwa matumizi yanayohitaji upolarishaji wima, antena ya dipole inaweza kuwekwa ipasavyo pale antena inaposhika
Upolarishaji wima hutumiwa kwa kawaida kwa redio za mkononi zinazoshikiliwa mkononi, kama zile zinazotumiwa na watoa huduma za kwanza, kwa sababu miundo mingi ya antena za redio zenye polari wima pia hutoa muundo wa mionzi ya pande zote. Kwa hivyo, antena kama hizo hazihitaji kuelekezwa upya hata kama mwelekeo wa redio na antena unabadilika.
Antena za masafa ya masafa ya juu ya 3 - 30 MHz (HF) kwa kawaida hujengwa kama waya rahisi ndefu zilizounganishwa pamoja kwa usawa kati ya mabano. Urefu wake huamuliwa na urefu wa wimbi (mita 10 - 100). Aina hii ya antena imegawanywa kwa usawa kiasili.
Inafaa kuzingatia kwamba kurejelea bendi hii kama "masafa ya juu" kulianza miongo kadhaa iliyopita, wakati 30 MHz ilikuwa masafa ya juu kweli. Ingawa maelezo haya sasa yanaonekana kuwa ya kizamani, ni jina rasmi na Umoja wa Kimataifa wa Mawasiliano ya Simu na bado linatumika sana.
Upolarishaji unaopendelewa unaweza kuamuliwa kwa njia mbili: ama kutumia mawimbi ya ardhini kwa ajili ya mawimbi yenye nguvu zaidi ya masafa mafupi kwa kutumia vifaa vya utangazaji vinavyotumia bendi ya wimbi la kati la 300 kHz - 3 MHz (MW), au kutumia mawimbi ya anga kwa umbali mrefu kupitia Kiungo cha ionosphere. Kwa ujumla, antena zenye polari wima zina uenezaji bora wa wimbi la ardhini, huku antena zenye polari mlalo zina utendaji bora wa wimbi la anga.
Upolarishaji wa duara hutumika sana kwa satelaiti kwa sababu mwelekeo wa satelaiti ukilinganisha na vituo vya ardhini na satelaiti zingine hubadilika kila mara. Ufanisi kati ya antena za kusambaza na kupokea ni mkubwa zaidi wakati zote mbili zimepolarishwa kwa duara, lakini antena zenye polari za mstari zinaweza kutumika na antena za CP, ingawa kuna kipengele cha upotevu wa polarishaji.
Upolarishaji pia ni muhimu kwa mifumo ya 5G. Baadhi ya safu za antena za 5G zenye ingizo nyingi/matokeo mengi (MIMO) hufikia ongezeko la upitishaji kwa kutumia upolarishaji ili kutumia wigo unaopatikana kwa ufanisi zaidi. Hii inafanikiwa kwa kutumia mchanganyiko wa upolarishaji tofauti wa mawimbi na upolarishaji wa anga wa antena (utofauti wa anga).
Mfumo unaweza kusambaza mitiririko miwili ya data kwa sababu mitiririko ya data imeunganishwa na antena huru zenye polari za orthogonally na zinaweza kurejeshwa kwa kujitegemea. Hata kama kuna upolarishaji mtambuka kutokana na upotoshaji wa njia na njia, tafakari, njia nyingi, na kasoro zingine, kipokezi hutumia algoriti za kisasa kurejesha kila ishara asili, na kusababisha viwango vya chini vya makosa ya biti (BER) na hatimaye Utumiaji bora wa wigo.
kwa kumalizia
Upolarishaji ni sifa muhimu ya antena ambayo mara nyingi hupuuzwa. Upolarishaji wa mstari (ikiwa ni pamoja na mlalo na wima), upolarishaji wa oblique, upolarishaji wa mviringo na upolarishaji wa mviringo hutumiwa kwa matumizi tofauti. Aina mbalimbali za utendaji wa RF wa mwisho hadi mwisho ambao antena inaweza kufikia hutegemea mwelekeo wake na mpangilio wake. Antena za kawaida zina upolarishaji tofauti na zinafaa kwa sehemu tofauti za wigo, na kutoa upolarishaji unaopendelewa kwa matumizi lengwa.
Bidhaa Zinazopendekezwa:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Vigezo | Kawaida | Vitengo |
| Masafa ya Masafa | 20-30 | GHz |
| Faida | 15 Aina. | dBi |
| VSWR | 1.3 Aina. | |
| Upolarization | Mbili Mstari | |
| Kutengwa kwa Pol. Msalaba | Aina 60. | dB |
| Kutengwa kwa Bandari | Aina 70. | dB |
| Kiunganishi | SMA-Fbarua pepe | |
| Nyenzo | Al | |
| Kumaliza | Rangi | |
| Ukubwa(L*W*H) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Uzito | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Bidhaa | Vipimo | Kitengo |
| Masafa ya Masafa | 1-18 | GHz |
| Faida | 10 Aina. | dBi |
| VSWR | 1.5 Aina. | |
| Upolarization | Mstari | |
| Kutengwa kwa Msalaba wa Po. | Aina 30. | dB |
| Kiunganishi | SMA-Mwanamke | |
| Kumaliza | Psinto | |
| Nyenzo | Al | |
| Ukubwa(L*W*H) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Uzito | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Vigezo | Kawaida | Vitengo |
| Masafa ya Masafa | 2-18 | GHz |
| Faida | 15 Aina. | dBi |
| VSWR | 1.5 Aina. |
|
| Upolarization | Mbili Mstari |
|
| Kutengwa kwa Pol. Msalaba | 40 | dB |
| Kutengwa kwa Bandari | 40 | dB |
| Kiunganishi | SMA-F |
|
| Matibabu ya Uso | Psinto |
|
| Ukubwa(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| Uzito | 0.945 | kg |
| Nyenzo | Al |
|
| Joto la Uendeshaji | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Vigezo | Kawaida | Vitengo |
| Masafa ya Masafa | 93-95 | GHz |
| Faida | 22 Aina. | dBi |
| VSWR | 1.3 Aina. |
|
| Upolarization | Mbili Mstari |
|
| Kutengwa kwa Pol. Msalaba | Aina 60. | dB |
| Kutengwa kwa Bandari | Aina ya 67. | dB |
| Kiunganishi | WR10 |
|
| Nyenzo | Cu |
|
| Kumaliza | Dhahabu |
|
| Ukubwa(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Uzito | 0.015 | kg |
Muda wa chapisho: Aprili-11-2024
