Polarizasyon, antenlerin temel özelliklerinden biridir. Öncelikle düzlem dalgaların polarizasyonunu anlamamız gerekir. Daha sonra anten polarizasyonunun ana tiplerini tartışabiliriz.
doğrusal polarizasyon
Düzlem elektromanyetik dalganın polarizasyonunu anlamaya başlayacağız.
Düzlemsel bir elektromanyetik (EM) dalganın birkaç özelliği vardır. Birincisi, gücün tek bir yönde hareket etmesidir (iki ortogonal yönde alan değişmez). İkincisi, elektrik alanı ve manyetik alan birbirine dik ve birbirine ortogonaldir. Elektrik ve manyetik alanlar, düzlem dalga yayılım yönüne diktir. Bir 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 yönlendirilmiştir. Manyetik alan +y yönündedir.
Denklem (1)'de, şu notasyonu gözlemleyin: . Bu, elektrik alan noktasının x yönünde olduğunu söyleyen bir birim vektördür (uzunluk vektörü). Düzlem dalga, Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 1. +z yönünde ilerleyen elektrik alanının grafiksel gösterimi.
Polarizasyon, bir elektrik alanının izi ve yayılma şeklidir (kontur). Bir örnek olarak, düzlem dalga elektrik alanı denklemini (1) ele alalım. Elektrik alanının (X,Y,Z) = (0,0,0) olduğu konumu zamana bağlı bir fonksiyon olarak gözlemleyeceğiz. Bu alanın genliği, Şekil 2'de zaman içinde birkaç örnekte çizilmiştir. Alan, "F" frekansında salınmaktadır.
Şekil 2. (X, Y, Z) = (0,0,0) elektrik alanını farklı zamanlarda gözlemleyin.
Elektrik alanı kökende gözlenir ve genlikte ileri geri salınır. Elektrik alanı her zaman belirtilen x ekseni boyuncadır. Elektrik alanı tek bir çizgi boyunca korunduğundan, bu alanın doğrusal polarize olduğu söylenebilir. Ek olarak, 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. Şimdi elektrik alanının bir x ve y bileşeni vardır. Her iki bileşen de boyut olarak eşittir.
Denklem (2) hakkında dikkat edilmesi gereken bir şey, 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 fazdan 90 derece uzaktadır. Alan daha önce olduğu gibi (X, Y, Z) = (0,0,0) olarak gözlemlenirse, elektrik alanı zamana göre 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 döner. Bu tür alan dairesel polarize bir dalga olarak tanımlanır. Dairesel polarizasyon için aşağıdaki ölçütlerin 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 seyahat ediyorsa, alan dönüşünün saat yönünün tersine ve sağ elli dairesel polarize (RHCP) olduğu söylenir. Alan saat yönünde döndürülürse, alan sol elli dairesel polarizasyon (LHCP) olacaktır.
Eliptik polarizasyon
Elektrik alanının faz farkı 90 derece olan ancak eşit büyüklükte iki dik bileşeni varsa, alan eliptik polarize olacaktır. Denklem (4) ile tanımlanan +z yönünde hareket eden bir düzlem dalgasının elektrik alanını göz önünde bulundurarak:
Elektrik alan vektörünün ucunun alacağı noktanın yeri Şekil 5'te verilmiştir.
Şekil 5. Hızlı eliptik polarizasyon dalgası elektrik alanı. (4).
Şekil 5'teki alan, saat yönünün tersine hareket ediyorsa, ekrandan dışarı doğru hareket ediyorsa sağ elli eliptik olacaktır. Elektrik alan vektörü zıt yönde dönerse, 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 fazla tanımlanır. Dalga denklemi (4), esas olarak x ekseninden oluşan bir eksene sahiptir. Büyük eksenin herhangi bir düzlem 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 polarizasyonu. Bu nedenle, antenler sıklıkla "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 tam olarak aynı şekilde iletir ve alır. Bu nedenle, dikey polarize antenler dikey polarize alanlar iletir ve alır. Bu nedenle, dikey polarize yatay polarize bir anteni iletmeye çalışırsanız, alım olmayacaktır.
Genel durumda, birbirine göre ( ) açısıyla döndürülen iki doğrusal polarize anten için, bu polarizasyon uyumsuzluğundan kaynaklanan güç kaybı, polarizasyon kaybı faktörü (PLF) ile tanımlanacaktır:
Bu nedenle, iki anten aynı polarizasyona sahipse, yayılan elektron alanları arasındaki açı sıfırdır ve polarizasyon uyumsuzluğundan kaynaklanan bir güç kaybı olmaz. Bir anten dikey polarize ve diğeri yatay polarize ise, açı 90 derecedir ve hiçbir güç aktarılmaz.
NOT: Telefonu başınızın üzerinde farklı açılarda hareket ettirmek, alımın bazen neden artabileceğini açıklar. Cep telefonu antenleri genellikle doğrusal polarizedir, bu nedenle telefonu döndürmek genellikle telefonun polarizasyonuyla eşleşebilir ve böylece alımı iyileştirebilir.
Dairesel polarizasyon birçok antenin istenen bir özelliğidir. Her iki anten de dairesel polarizedir ve polarizasyon uyumsuzluğu nedeniyle sinyal kaybı yaşamazlar. GPS sistemlerinde kullanılan antenler sağ el dairesel polarizedir.
Şimdi doğrusal polarize bir antenin dairesel polarize dalgalar aldığını varsayalım. Eşdeğer olarak dairesel polarize bir antenin doğrusal polarize dalgalar almaya çalıştığını varsayalım. Ortaya çıkan polarizasyon kaybı faktörü nedir?
Dairesel polarizasyonun aslında iki ortogonal doğrusal polarize dalga olduğunu ve faz farkının 90 derece olduğunu hatırlayın. Bu nedenle, doğrusal polarize (LP) bir anten yalnızca dairesel polarize (CP) dalga faz bileşenini alacaktır. Bu nedenle, LP anteni 0,5 (-3 dB)'lik bir polarizasyon uyumsuzluk kaybına sahip olacaktır. Bu, LP anteni hangi açıyla döndürülürse döndürülsün doğrudur. bu nedenle:
Polarizasyon kaybı faktörü bazen polarizasyon verimliliği, anten uyumsuzluk faktörü veya anten alım faktörü olarak adlandırılır. Tüm bu isimler aynı kavramı ifade eder.
Gönderi zamanı: 22-Aralık-2023
