Elektronik mühendisleri, antenlerin Maxwell denklemleriyle tanımlanan elektromanyetik (EM) enerji dalgaları şeklinde sinyaller gönderip aldığını bilirler. Birçok konuda olduğu gibi, bu denklemler ve elektromanyetizmanın yayılma özellikleri, nispeten nitel terimlerden karmaşık denklemlere kadar farklı düzeylerde incelenebilir.
Elektromanyetik enerji yayılımının birçok yönü vardır ve bunlardan biri de uygulamalarda ve anten tasarımlarında farklı etki veya endişelere yol açabilen polarizasyondur. Polarizasyonun temel prensipleri, RF/kablosuz ve optik enerji de dahil olmak üzere tüm elektromanyetik radyasyon için geçerlidir ve genellikle optik uygulamalarda kullanılır.
Anten polarizasyonu nedir?
Polarizasyonu anlamadan önce, elektromanyetik dalgaların temel prensiplerini anlamamız gerekir. Bu dalgalar, elektrik alanları (E alanları) ve manyetik alanlardan (H alanları) oluşur ve tek bir yönde hareket eder. E ve H alanları birbirine ve düzlem dalga yayılım yönüne diktir.
Polarizasyon, sinyal vericisinin bakış açısından E-alan düzlemini ifade eder: yatay polarizasyonda, elektrik alanı yatay düzlemde yanlara doğru hareket ederken, dikey polarizasyonda elektrik alanı dikey düzlemde yukarı ve aşağı doğru salınır (şekil 1).
Şekil 1: Elektromanyetik enerji dalgaları, birbirine dik E ve H alan bileşenlerinden oluşur
Doğrusal polarizasyon ve dairesel polarizasyon
Polarizasyon modları şunları içerir:
Temel doğrusal polarizasyonda, olası iki polarizasyon birbirine diktir (Şekil 2). Teoride, yatay polarize bir alıcı anten, dikey polarize bir antenden gelen sinyali "görmez" ve tersi de geçerlidir; her ikisi de aynı frekansta çalışsa bile. Ne kadar iyi hizalanırlarsa, o kadar fazla sinyal yakalanır ve polarizasyonlar eşleştiğinde enerji transferi en üst düzeye çıkar.
Şekil 2: Doğrusal polarizasyon, birbirine dik iki polarizasyon seçeneği sunar
Antenin eğik polarizasyonu, bir tür doğrusal polarizasyondur. Temel yatay ve dikey polarizasyon gibi, bu polarizasyon da yalnızca karasal ortamda anlamlıdır. Eğik polarizasyon, yatay referans düzlemine ±45 derecelik bir açıdadır. Bu aslında doğrusal polarizasyonun başka bir biçimi olsa da, "doğrusal" terimi genellikle yalnızca yatay veya dikey polarize antenleri ifade eder.
Bazı kayıplara rağmen, diyagonal anten tarafından gönderilen (veya alınan) sinyaller yalnızca yatay veya dikey polarize antenlerle mümkündür. Eğik polarize antenler, bir veya her iki antenin polarizasyonunun bilinmediği veya kullanım sırasında değiştiği durumlarda kullanışlıdır.
Dairesel polarizasyon (CP), doğrusal polarizasyondan daha karmaşıktır. Bu modda, E alan vektörüyle temsil edilen polarizasyon, sinyal yayıldıkça döner. Sağa doğru döndürüldüğünde (vericiden bakıldığında), dairesel polarizasyona sağ elli dairesel polarizasyon (RHCP); sola doğru döndürüldüğünde ise sol elli dairesel polarizasyon (LHCP) denir (Şekil 3).
Şekil 3: Dairesel polarizasyonda, elektromanyetik dalganın E alan vektörü döner; bu dönüş sağ veya sol yönlü olabilir.
Bir CP sinyali, faz farkı olan iki ortogonal dalgadan oluşur. Bir CP sinyali oluşturmak için üç koşul gereklidir. E alanı iki ortogonal bileşenden oluşmalıdır; bu iki bileşen 90 derece faz farkı ve eşit genliğe sahip olmalıdır. CP oluşturmanın basit bir yolu, helezon anten kullanmaktır.
Eliptik polarizasyon (EP), bir CP türüdür. Eliptik polarize dalgalar, CP dalgaları gibi iki doğrusal polarize dalganın ürettiği kazançtır. Eşit olmayan genliklere sahip, birbirine dik iki doğrusal polarize dalga birleştirildiğinde, eliptik polarize bir dalga üretilir.
Antenler arasındaki polarizasyon uyumsuzluğu, polarizasyon kayıp faktörü (PLF) ile tanımlanır. Bu parametre desibel (dB) cinsinden ifade edilir ve verici ve alıcı antenler arasındaki polarizasyon açısı farkının bir fonksiyonudur. Teorik olarak, PLF, mükemmel hizalanmış bir anten için 0 dB'den (kayıpsız) mükemmel ortogonal bir anten için sonsuz dB'ye (sonsuz kayıp) kadar değişebilir.
Ancak gerçekte, polarizasyonun hizalanması (veya hizasızlığı) mükemmel değildir çünkü antenin mekanik konumu, kullanıcı davranışı, kanal bozulması, çoklu yol yansımaları ve diğer olgular iletilen elektromanyetik alanda bir miktar açısal bozulmaya neden olabilir. Başlangıçta, ortogonal polarizasyondan 10-30 dB veya daha fazla sinyal çapraz polarizasyon "sızıntısı" olacaktır ve bu, bazı durumlarda istenen sinyalin geri kazanılmasını engelleyecek kadar olabilir.
Buna karşılık, ideal polarizasyona sahip iki hizalı anten için gerçek PLF, koşullara bağlı olarak 10 dB, 20 dB veya daha fazla olabilir ve sinyal geri kazanımını engelleyebilir. Başka bir deyişle, istenmeyen çapraz polarizasyon ve PLF, istenen sinyali engelleyerek veya istenen sinyal gücünü azaltarak her iki yönde de çalışabilir.
Kutuplaşma neden önemli?
Polarizasyon iki şekilde çalışır: İki anten ne kadar hizalı ve aynı polarizasyona sahipse, alınan sinyalin gücü o kadar iyi olur. Tersine, zayıf polarizasyon hizalaması, alıcıların, ister hedeflenmiş ister hedeflenmemiş olsun, ilgilendikleri sinyalin yeterli miktarını yakalamasını zorlaştırır. Çoğu durumda, "kanal" iletilen polarizasyonu bozar veya antenlerden biri veya her ikisi de sabit, statik bir yönde değildir.
Hangi polarizasyonun kullanılacağı genellikle kurulum veya atmosfer koşullarına göre belirlenir. Örneğin, yatay polarize bir anten tavana yakın monte edildiğinde daha iyi performans gösterir ve polarizasyonunu korur; tersine, dikey polarize bir anten yan duvara yakın monte edildiğinde daha iyi performans gösterir ve polarizasyon performansını korur.
Yaygın olarak kullanılan dipol anten (düz veya katlanmış), "normal" montaj konumunda yatay polarize edilmiştir (Şekil 4) ve gerektiğinde dikey polarizasyonu varsaymak veya tercih edilen bir polarizasyon modunu desteklemek için genellikle 90 derece döndürülür (Şekil 5).
Şekil 4: Bir dipol anten genellikle yatay polarizasyon sağlamak için direğine yatay olarak monte edilir
Şekil 5: Dikey polarizasyon gerektiren uygulamalar için, dipol anten, antenin yakaladığı yere göre monte edilebilir.
Dikey polarizasyon, ilk müdahale ekipleri tarafından kullanılanlar gibi taşınabilir mobil telsizlerde yaygın olarak kullanılır, çünkü birçok dikey polarize radyo anteni tasarımı aynı zamanda çok yönlü bir radyasyon paterni sağlar. Bu nedenle, radyo ve antenin yönü değişse bile bu antenlerin yeniden yönlendirilmesi gerekmez.
3 - 30 MHz yüksek frekans (HF) antenleri, genellikle braketler arasında yatay olarak birbirine bağlanmış basit uzun tellerden oluşur. Uzunluğu, dalga boyuna (10 - 100 m) göre belirlenir. Bu anten türü, doğal olarak yatay polarizasyona sahiptir.
Bu bandın "yüksek frekans" olarak anılmaya başlanmasının, 30 MHz'in gerçekten yüksek frekans olduğu on yıllar önce başladığını belirtmekte fayda var. Bu tanım artık güncelliğini yitirmiş gibi görünse de, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından resmi olarak tanımlanmış olup hâlâ yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tercih edilen polarizasyon iki şekilde belirlenebilir: 300 kHz - 3 MHz orta dalga (MW) bandını kullanan yayın ekipmanları tarafından daha güçlü kısa menzilli sinyal iletimi için yer dalgaları kullanılması veya iyonosfer bağlantısı üzerinden daha uzun mesafeler için gökyüzü dalgaları kullanılması. Genel olarak, dikey polarize antenler daha iyi yer dalgası yayılımına sahipken, yatay polarize antenler daha iyi gökyüzü dalgası performansına sahiptir.
Dairesel polarizasyon, uyduların yer istasyonlarına ve diğer uydulara göre yöneliminin sürekli değişmesi nedeniyle uydular için yaygın olarak kullanılır. Verici ve alıcı antenler arasındaki verimlilik, her ikisi de dairesel polarize olduğunda en yüksektir, ancak doğrusal polarize antenler, polarizasyon kaybı faktörü olmasına rağmen, CP antenleriyle birlikte kullanılabilir.
Polarizasyon, 5G sistemleri için de önemlidir. Bazı 5G çoklu giriş/çoklu çıkış (MIMO) anten dizileri, mevcut spektrumu daha verimli kullanmak için polarizasyon kullanarak daha yüksek verim elde eder. Bu, farklı sinyal polarizasyonlarının ve antenlerin uzamsal çoklanmasının (uzay çeşitliliği) bir kombinasyonu kullanılarak elde edilir.
Sistem, veri akışları bağımsız ortogonal polarize antenlerle birbirine bağlı olduğundan ve bağımsız olarak geri kazanılabildiğinden iki veri akışını iletebilir. Yol ve kanal bozulması, yansımalar, çoklu yol ve diğer kusurlar nedeniyle bir miktar çapraz polarizasyon olsa bile, alıcı her bir orijinal sinyali geri kazanmak için gelişmiş algoritmalar kullanır ve bu da düşük bit hata oranları (BER) ve dolayısıyla iyileştirilmiş spektrum kullanımı sağlar.
Sonuç olarak
Polarizasyon, genellikle göz ardı edilen önemli bir anten özelliğidir. Doğrusal (yatay ve dikey dahil) polarizasyon, eğik polarizasyon, dairesel polarizasyon ve eliptik polarizasyon farklı uygulamalar için kullanılır. Bir antenin uçtan uca RF performans aralığı, göreceli yönelimine ve hizalamasına bağlıdır. Standart antenler farklı polarizasyonlara sahiptir ve spektrumun farklı bölümleri için uygun olup, hedef uygulama için tercih edilen polarizasyonu sağlar.
Önerilen Ürünler：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parametreler | Tipik | Birimler |
| Frekans Aralığı | 20-30 | GHz |
| Kazanmak | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. | |
| Polarizasyon | Çift Doğrusal | |
| Çapraz Pol İzolasyon | 60 Tip. | dB |
| Liman İzolasyonu | 70 Tip. | dB |
| Bağlayıcı | SMA-Fe-posta | |
| Malzeme | Al | |
| Bitirme | Boyamak | |
| Boyut(U*G*Y) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Ağırlık | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Öğe | Şartname | Birim |
| Frekans Aralığı | 1-18 | GHz |
| Kazanmak | 10 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tip. | |
| Polarizasyon | Doğrusal | |
| Çapraz Po. İzolasyon | 30 Tip. | dB |
| Bağlayıcı | SMA-Kadın | |
| Bitirme | Pdeğil | |
| Malzeme | Al | |
| Boyut(U*G*Y) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Ağırlık | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parametreler | Tipik | Birimler |
| Frekans Aralığı | 2-18 | GHz |
| Kazanmak | 15 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tip. |
|
| Polarizasyon | Çift Doğrusal |
|
| Çapraz Pol İzolasyon | 40 | dB |
| Liman İzolasyonu | 40 | dB |
| Bağlayıcı | SMA-F |
|
| Yüzey İşlem | Pdeğil |
|
| Boyut(U*G*Y) | 276*147*147(±5) | mm |
| Ağırlık | 0,945 | kg |
| Malzeme | Al |
|
| Çalışma Sıcaklığı | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parametreler | Tipik | Birimler |
| Frekans Aralığı | 93-95 | GHz |
| Kazanmak | 22 Tip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tip. |
|
| Polarizasyon | Çift Doğrusal |
|
| Çapraz Pol İzolasyon | 60 Tip. | dB |
| Liman İzolasyonu | 67 Tip. | dB |
| Bağlayıcı | WR10 |
|
| Malzeme | Cu |
|
| Bitirme | Altın |
|
| Boyut(U*G*Y) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Ağırlık | 0,015 | kg |
Gönderim zamanı: 11 Nis 2024
