Polarization ni moja ya sifa za msingi za antena. Kwanza tunahitaji kuelewa polarization ya mawimbi ya ndege. Kisha tunaweza kujadili aina kuu za polarization ya antena.
ubaguzi wa mstari
Tutaanza kuelewa polarization ya wimbi la sumakuumeme ya ndege.
Wimbi la sumakuumeme la mpangilio (EM) lina sifa kadhaa. Ya kwanza ni kwamba nguvu husafiri kwa mwelekeo mmoja (hakuna shamba linalobadilika katika mwelekeo mbili wa orthogonal). Pili, shamba la umeme na shamba la magnetic ni perpendicular kwa kila mmoja na orthogonal kwa kila mmoja. Mashamba ya umeme na magnetic ni perpendicular kwa mwelekeo wa uenezi wa wimbi la ndege. Kwa mfano, fikiria uwanja wa umeme wa masafa moja (uga wa E) uliotolewa na mlinganyo (1). Sehemu ya sumakuumeme inasafiri kuelekea +z. Sehemu ya umeme inaelekezwa kwa mwelekeo + x. Sehemu ya sumaku iko katika mwelekeo wa +y.
Katika mlingano (1), angalia nukuu:. Hii ni vekta ya kitengo (vekta ya urefu), ambayo inasema kwamba sehemu ya uwanja wa umeme iko kwenye mwelekeo wa x. Wimbi la ndege linaonyeshwa kwenye Mchoro 1.
takwimu 1. Uwakilishi wa mchoro wa uwanja wa umeme unaosafiri katika mwelekeo wa +z.
Polarization ni sura ya ufuatiliaji na uenezi (contour) ya uwanja wa umeme. Kwa mfano, fikiria mlingano wa uwanja wa umeme wa wimbi la ndege (1). Tutazingatia mahali ambapo uwanja wa umeme ni (X,Y,Z) = (0,0,0) kama kipengele cha wakati. Amplitude ya uwanja huu imepangwa kwenye Mchoro 2, kwa matukio kadhaa kwa wakati. Sehemu inazunguka kwa mzunguko "F".
takwimu 2. Angalia shamba la umeme (X, Y, Z) = (0,0,0) kwa nyakati tofauti.
Sehemu ya umeme inazingatiwa kwa asili, ikizunguka na kurudi kwa amplitude. Sehemu ya umeme daima iko kwenye mhimili wa x ulioonyeshwa. Kwa kuwa uwanja wa umeme unadumishwa kando ya mstari mmoja, uwanja huu unaweza kusemwa kuwa umegawanywa kwa mstari. Zaidi ya hayo, ikiwa mhimili wa X ni sambamba na ardhi, uga huu pia unafafanuliwa kuwa uliogawanyika kwa mlalo. Ikiwa uwanja umeelekezwa kando ya mhimili wa Y, wimbi linaweza kusemwa kuwa limegawanywa kiwima.
Mawimbi ya mstari wa polarized hayahitaji kuelekezwa kwenye mhimili mlalo au wima. Kwa mfano, wimbi la uwanja wa umeme na kizuizi kilicho kando ya mstari kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3 pia inaweza kugawanywa kwa mstari.
picha 3. Amplitude ya uwanja wa umeme wa wimbi la polarized linearly ambao trajectory ni angle.
Sehemu ya umeme katika Mchoro 3 inaweza kuelezewa na equation (2). Sasa kuna sehemu ya x na y ya uwanja wa umeme. Vipengele vyote viwili ni sawa kwa ukubwa.
Jambo moja la kuzingatia kuhusu mlingano (2) ni sehemu ya xy na sehemu za kielektroniki katika hatua ya pili. Hii ina maana kwamba vipengele vyote viwili vina amplitude sawa wakati wote.
polarization ya mviringo
Sasa fikiria kuwa uwanja wa umeme wa wimbi la ndege hutolewa na equation (3):
Katika kesi hii, vipengele vya X- na Y ni digrii 90 nje ya awamu. Ikiwa uga utazingatiwa kama (X, Y, Z) = (0,0,0) tena kama hapo awali, uga wa umeme dhidi ya mpito wa wakati utaonekana kama inavyoonyeshwa hapa chini kwenye Mchoro 4.
Kielelezo 4. Nguvu ya uwanja wa umeme (X, Y, Z) = (0,0,0) kikoa cha EQ. (3).
Sehemu ya umeme katika Mchoro 4 inazunguka kwenye mduara. Aina hii ya uwanja inaelezewa kama wimbi la polarized circularly. Kwa polarization ya mviringo, vigezo vifuatavyo vinapaswa kufikiwa:
- Kiwango cha ubaguzi wa mviringo
- Sehemu ya umeme lazima iwe na vipengele viwili vya orthogonal (perpendicular).
- Vipengele vya orthogonal vya uwanja wa umeme lazima iwe na amplitudes sawa.
- Vipengele vya quadrature lazima iwe digrii 90 nje ya awamu.
Iwapo unasafiri kwenye skrini ya Wimbi Kielelezo cha 4, mzunguko wa uga unasemekana kuwa kinyume na mwendo wa saa na wa mkono wa kulia uliogawanyika kwa uduara (RHCP). Ikiwa uga utazungushwa kwa mwelekeo wa saa, uga utakuwa wa mkono wa kushoto wa polarization ya duara (LHCP).
Polarization ya mviringo
Ikiwa uwanja wa umeme una vipengele viwili vya perpendicular, digrii 90 nje ya awamu lakini ya ukubwa sawa, uwanja huo utakuwa polarized elliptically. Kwa kuzingatia uga wa umeme wa wimbi la ndege linalosafiri kuelekea +z, lililofafanuliwa na Equation (4):
Eneo la mahali ambapo ncha ya vekta ya uwanja wa umeme itachukua imetolewa kwenye Mchoro 5.
Kielelezo 5. Sehemu ya umeme ya wimbi la polarization ya elliptical. (4).
Sehemu iliyo kwenye Kielelezo 5, inayosafiri kuelekea kinyume cha saa, itakuwa na umbo la duara la mkono wa kulia ikiwa inasafiri nje ya skrini. Ikiwa vekta ya uwanja wa umeme itazunguka kwa mwelekeo tofauti, uwanja utakuwa wa mkono wa kushoto uliowekwa mviringo.
Zaidi ya hayo, mgawanyiko wa duaradufu unarejelea usawa wake. Uwiano wa usawa kwa amplitude ya shoka kuu na ndogo. Kwa mfano, usawa wa wimbi kutoka kwa mlinganyo (4) ni 1/0.3= 3.33. Mawimbi ya polarized ya elliptically yanaelezewa zaidi na mwelekeo wa mhimili mkuu. Mlinganyo wa wimbi (4) una mhimili unaojumuisha mhimili wa x. Kumbuka kwamba mhimili mkubwa unaweza kuwa katika pembe yoyote ya ndege. Pembe haihitajiki ili kutoshea mhimili wa X, Y au Z. Hatimaye, ni muhimu kutambua kwamba polarization ya mviringo na ya mstari ni matukio maalum ya polarization ya elliptical. 1.0 eccentric elliptically polarized wave ni circularly polarized wave. Mawimbi yaliyogawanyika kwa umbo la mviringo yenye usawaziko usio na kikomo. Mawimbi ya polarized linearly.
Polarization ya antenna
Kwa kuwa sasa tunafahamu sehemu za sumaku-umeme za mawimbi ya ndege iliyogawanyika, mgawanyiko wa antena unafafanuliwa kwa urahisi.
Uchanganuzi wa Antena Tathmini ya uwanja wa mbali, mgawanyiko wa uwanja unaotokana na mionzi. Kwa hivyo, antena mara nyingi huorodheshwa kama "antena zilizogawanywa kwa mstari" au "antena zilizowekwa mviringo za mkono wa kulia".
Dhana hii rahisi ni muhimu kwa mawasiliano ya antenna. Kwanza, antena ya polarized kwa usawa haitawasiliana na antena ya polarized wima. Kwa sababu ya nadharia ya usawa, antena hupitisha na kupokea kwa njia ile ile. Kwa hivyo, antena zilizowekwa kiwima husambaza na kupokea sehemu zilizogawanywa kiwima. Kwa hiyo, ukijaribu kufikisha antenna ya polarized vertically usawa, hakutakuwa na mapokezi.
Katika hali ya jumla, kwa antena mbili zilizogawanywa kwa mstari zilizozungushwa kulingana na kila mmoja kwa pembe ( ), upotevu wa nishati kwa sababu ya kutolingana huku kwa ubaguzi utaelezewa na kipengele cha hasara ya polarization (PLF):
Kwa hivyo, ikiwa antena mbili zina mgawanyiko sawa, pembe kati ya sehemu za elektroni zinazoangazia ni sifuri na hakuna upotevu wa nguvu kutokana na kutolingana kwa ubaguzi. Ikiwa antena moja imegawanywa kwa wima na nyingine imegawanywa kwa usawa, pembe ni digrii 90, na hakuna nguvu itahamishwa.
KUMBUKA: Kusogeza simu juu ya kichwa chako kwa pembe tofauti kunaelezea kwa nini mapokezi yanaweza kuongezeka wakati mwingine. Antena za simu za mkononi kwa kawaida huwa na polarized, kwa hivyo kuzungusha simu mara nyingi kunaweza kuendana na mgawanyiko wa simu, hivyo kuboresha mapokezi.
Polarization ya mviringo ni sifa ya kuhitajika ya antena nyingi. Antena zote mbili zimegawanyika kwa umbo la mviringo na haziteseka kutokana na kupoteza mawimbi kutokana na kutolingana kwa ubaguzi. Antena zinazotumiwa katika mifumo ya GPS zimegawanywa kwa mviringo kwa mkono wa kulia.
Sasa chukulia kwamba antena ya polarized linearly inapokea mawimbi ya polarized mviringo. Sawa, chukulia kwamba antena iliyo na polarized circularly inajaribu kupokea mawimbi ya polarized linearly. Ni nini sababu ya upotezaji wa ubaguzi?
Kumbuka kwamba ubaguzi wa mviringo kwa kweli ni mawimbi mawili ya mstari wa polarized ya orthogonal, digrii 90 nje ya awamu. Kwa hiyo, antena ya mstari wa polarized (LP) itapokea tu sehemu ya awamu ya mawimbi ya polarized (CP). Kwa hiyo, antenna ya LP itakuwa na hasara ya kutolingana kwa polarization ya 0.5 (-3dB). Hii ni kweli bila kujali ni pembe gani antena ya LP inazungushwa. kwa hivyo:
Kipengele cha hasara ya utengano wakati mwingine hujulikana kama ufanisi wa ugawanyiko, sababu ya kutolingana kwa antena, au kipengele cha kupokea antena. Majina haya yote yanarejelea dhana moja.
Muda wa kutuma: Dec-22-2023
