Polarizasyon, antenlerin temel özelliklerinden biridir. Öncelikle düzlem dalgaların polarizasyonunu anlamamız gerekir. Ardından, anten polarizasyonunun temel türlerini tartışabiliriz.
doğrusal polarizasyon
Düzlem elektromanyetik dalganın polarizasyonunu anlamaya başlayacağız.
Düzlemsel bir elektromanyetik (EM) dalganın çeşitli özellikleri vardır. Birincisi, gücün tek yönde hareket etmesidir (iki dik yönde alan değişmez). İkincisi, elektrik alanı ve manyetik alan birbirine dik ve birbirine diktir. Elektrik ve manyetik alanlar, düzlem dalga yayılım yönüne diktir. Örnek olarak, denklem (1) ile verilen tek frekanslı bir elektrik alanını (E alanı) ele alalım. Elektromanyetik alan +z yönünde hareket etmektedir. Elektrik alanı +x yönünde, manyetik alan ise +y yönündedir.
Denklem (1)'de şu gösterime dikkat edin: . Bu, elektrik alan noktasının x yönünde olduğunu belirten bir birim vektördür (uzunluk vektörü). Düzlem dalga, Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 1. +z yönünde ilerleyen elektrik alanının grafiksel gösterimi.
Polarizasyon, bir elektrik alanının iz ve yayılma şeklidir (kontur). Örnek olarak, düzlem dalga elektrik alan denklemini (1) ele alalım. Elektrik alanının zamana bağlı olarak (X,Y,Z) = (0,0,0) olduğu konumu inceleyeceğiz. Bu alanın genliği, Şekil 2'de zaman içinde birkaç noktada çizilmiştir. Alan "F" frekansında salınım yapmaktadır.
Şekil 2. Farklı zamanlarda (X, Y, Z) = (0,0,0) elektrik alanını gözlemleyin.
Elektrik alanı, başlangıç noktasında genliği ileri geri salınarak gözlenir. Elektrik alanı her zaman belirtilen x ekseni boyuncadır. Elektrik alanı tek bir çizgi boyunca sabit kaldığından, bu alanın doğrusal polarize olduğu söylenebilir. Ayrıca, X ekseni yere paralelse, bu alan da yatay polarize olarak tanımlanır. Alan Y ekseni boyunca yönlendirilmişse, dalganın dikey polarize olduğu söylenebilir.
Doğrusal polarize dalgaların yatay veya dikey bir eksen boyunca yönlendirilmesi gerekmez. Örneğin, Şekil 3'te gösterildiği gibi bir çizgi boyunca uzanan bir kısıtlamaya sahip bir elektrik alan dalgası da doğrusal polarize olacaktır.
Resim 3. Yörüngesi bir açı olan doğrusal polarize bir dalganın elektrik alan genliği.
Şekil 3'teki elektrik alanı, denklem (2) ile tanımlanabilir. Elektrik alanının bir x ve bir y bileşeni vardır. Her iki bileşen de boyut olarak eşittir.
Denklem (2) ile ilgili dikkat edilmesi gereken bir nokta, ikinci aşamadaki xy bileşeni ve elektronik alanlardır. Bu, her iki bileşenin de her zaman aynı genliğe sahip olduğu anlamına gelir.
dairesel polarizasyon
Şimdi bir düzlem dalganın elektrik alanının denklem (3) ile verildiğini varsayalım:
Bu durumda, X ve Y elemanları arasında 90 derece faz farkı vardır. Alan, daha önce olduğu gibi (X, Y, Z) = (0,0,0) olarak gözlemlenirse, elektrik alanı-zaman eğrisi aşağıdaki Şekil 4'te gösterildiği gibi görünecektir.
Şekil 4. Elektrik alan şiddeti (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ alanı. (3).
Şekil 4'teki elektrik alanı bir daire içinde dönmektedir. Bu tür bir alan, dairesel polarize dalga olarak tanımlanır. Dairesel polarizasyon için aşağıdaki kriterlerin karşılanması gerekir:
- Dairesel polarizasyon standardı
- Elektrik alanının iki ortogonal (dik) bileşeni olmalıdır.
- Elektrik alanının ortogonal bileşenlerinin genlikleri eşit olmalıdır.
- Karesel bileşenlerin faz farkı 90 derece olmalıdır.
Dalga Şekil 4 ekranında hareket ediyorsa, alan dönüşünün saat yönünün tersine ve sağ elli dairesel polarizasyonlu (RHCP) olduğu söylenir. Alan saat yönünde döndürülüyorsa, alan sol elli dairesel polarizasyonlu (LHCP) olur.
Eliptik polarizasyon
Elektrik alanının faz farkı 90 derece ancak aynı büyüklükte iki dik bileşeni varsa, alan eliptik polarize olacaktır. Denklem (4) ile tanımlanan +z yönünde ilerleyen bir düzlem dalganın elektrik alanını ele alalım:
Elektrik alan vektörünün ucunun hangi noktada olacağının yeri Şekil 5'te verilmiştir.
Şekil 5. Hızlı eliptik polarizasyon dalgası elektrik alanı. (4).
Şekil 5'teki saat yönünün tersine hareket eden alan, ekrandan dışarı doğru hareket ediyorsa sağ elli eliptik olacaktır. Elektrik alan vektörü ters yönde dönüyorsa, alan sol elli eliptik polarize olacaktır.
Ayrıca, eliptik polarizasyon eksantrikliğine atıfta bulunur. Eksantrikliğin majör ve minör eksenlerin genliğine oranı. Örneğin, denklem (4)'teki dalga eksantrikliği 1/0,3 = 3,33'tür. Eliptik polarize dalgalar, majör eksenin yönü ile daha da tanımlanır. Dalga denklemi (4), esas olarak x ekseninden oluşan bir eksene sahiptir. Büyük eksenin herhangi bir düzlemsel açıda olabileceğini unutmayın. Açının X, Y veya Z eksenine uyması gerekmez. Son olarak, hem dairesel hem de doğrusal polarizasyonun eliptik polarizasyonun özel durumları olduğunu belirtmek önemlidir. 1,0 eksantrik eliptik polarize dalga, dairesel polarize bir dalgadır. Sonsuz eksantrikliğe sahip eliptik polarize dalgalar. Doğrusal polarize dalgalar.
Anten polarizasyonu
Artık polarize düzlem dalga elektromanyetik alanlarını bildiğimize göre, bir antenin polarizasyonu basitçe tanımlanabilir.
Anten Polarizasyonu: Bir anten uzak alan değerlendirmesi, ortaya çıkan yayılan alanın polarizasyonudur. Bu nedenle, antenler genellikle "doğrusal polarize" veya "sağ elli dairesel polarize antenler" olarak listelenir.
Bu basit kavram anten iletişimleri için önemlidir. İlk olarak, yatay polarize bir anten, dikey polarize bir antenle iletişim kurmayacaktır. Karşılıklılık teoremi nedeniyle, anten iletim ve alım işlemlerini tamamen aynı şekilde gerçekleştirir. Dolayısıyla, dikey polarize antenler dikey polarize alanlar iletir ve alır. Dolayısıyla, dikey polarize yatay polarize bir anteni iletmeye çalışırsanız, sinyal alımı olmayacaktır.
Genel durumda, birbirine göre ( ) açısıyla döndürülen iki doğrusal polarize anten için, bu polarizasyon uyumsuzluğundan kaynaklanan güç kaybı, polarizasyon kaybı faktörü (PLF) ile tanımlanacaktır:
Dolayısıyla, iki anten aynı polarizasyona sahipse, yayılan elektron alanları arasındaki açı sıfırdır ve polarizasyon uyumsuzluğundan kaynaklanan güç kaybı olmaz. Bir anten dikey, diğeri yatay polarize ise açı 90 derecedir ve güç aktarımı olmaz.
NOT: Telefonu başınızın üzerinde farklı açılarda hareket ettirmek, bazen sinyal alımının neden artabileceğini açıklar. Cep telefonu antenleri genellikle doğrusal polarizedir, bu nedenle telefonu döndürmek genellikle telefonun polarizasyonuyla eşleşerek sinyal alımını iyileştirebilir.
Dairesel polarizasyon, birçok antenin istenen bir özelliğidir. Her iki anten de dairesel polarizasyona sahiptir ve polarizasyon uyumsuzluğundan kaynaklanan sinyal kaybı yaşamazlar. GPS sistemlerinde kullanılan antenler ise sağ el dairesel polarizasyona sahiptir.
Şimdi doğrusal polarize bir antenin dairesel polarize dalgalar aldığını varsayalım. Benzer şekilde, dairesel polarize bir antenin doğrusal polarize dalgalar almaya çalıştığını varsayalım. Ortaya çıkan polarizasyon kayıp faktörü nedir?
Dairesel polarizasyonun aslında faz farkı 90 derece olan iki ortogonal doğrusal polarize dalga olduğunu hatırlayın. Dolayısıyla, doğrusal polarize (LP) bir anten yalnızca dairesel polarize (CP) dalga faz bileşenini alacaktır. Dolayısıyla, LP anteninin polarizasyon uyumsuzluğu kaybı 0,5 (-3 dB) olacaktır. Bu, LP anteninin hangi açıyla döndürüldüğünden bağımsız olarak geçerlidir. Dolayısıyla:
Polarizasyon kayıp faktörü bazen polarizasyon verimliliği, anten uyumsuzluk faktörü veya anten alım faktörü olarak da adlandırılır. Tüm bu isimler aynı kavramı ifade eder.
Gönderim zamanı: 22 Aralık 2023
