Polarizasyon antenlerin temel özelliklerinden biridir. Öncelikle düzlem dalgaların polarizasyonunu anlamamız gerekiyor. Daha sonra anten polarizasyonunun ana türlerini tartışabiliriz.
doğrusal polarizasyon
Düzlem elektromanyetik dalganın polarizasyonunu anlamaya başlayacağız.
Düzlemsel bir elektromanyetik (EM) dalganın çeşitli özellikleri vardır. Birincisi, gücün tek yönde ilerlemesidir (iki dik yönde alan değişikliği olmaz). İkincisi, elektrik alanı ve manyetik alan birbirine dik ve birbirine diktir. Elektrik ve manyetik alanlar düzlem dalganın yayılma yönüne diktir. Örnek olarak, denklem (1) ile verilen tek frekanslı bir elektrik alanını (E alanı) düşünün. Elektromanyetik alan +z yönünde ilerlemektedir. Elektrik alanı +x yönündedir. Manyetik alan +y yönündedir.
Denklem (1)'deki gösterime dikkat edin: . Bu, elektrik alan noktasının x yönünde olduğunu söyleyen bir birim vektördür (uzunluk vektörü). Düzlem dalga Şekil 1'de gösterilmektedir.
şekil 1. +z yönünde hareket eden elektrik alanının grafiksel gösterimi.
Polarizasyon, bir elektrik alanının izi ve yayılma şeklidir (kontur). Örnek olarak düzlem dalga elektrik alan denklemini (1) düşünün. Elektrik alanın (X,Y,Z) = (0,0,0) olduğu konumu zamanın fonksiyonu olarak gözlemleyeceğiz. Bu alanın genliği, zaman içinde çeşitli durumlarda Şekil 2'de gösterilmektedir. Alan "F" frekansında salınmaktadır.
şekil 2. Farklı zamanlarda (X, Y, Z) = (0,0,0) elektrik alanını gözlemleyin.
Elektrik alanı, genlikte ileri geri salınım yaparak orijinde gözlenir. Elektrik alanı her zaman belirtilen x ekseni boyuncadır. Elektrik alanı tek bir hat boyunca korunduğu için bu alanın doğrusal polarize olduğu söylenebilir. Ayrıca X ekseni yere paralel ise bu alan da yatay polarize olarak tanımlanır. Alan Y ekseni boyunca yönlendirilmişse, dalganın dikey olarak polarize olduğu söylenebilir.
Doğrusal polarize dalgaların yatay veya dikey bir eksen boyunca yönlendirilmesine gerek yoktur. Örneğin, Şekil 3'te gösterildiği gibi bir çizgi boyunca uzanan kısıtlamaya sahip bir elektrik alan dalgası da doğrusal olarak polarize olacaktır.
resim 3. Yörüngesi bir açı olan doğrusal polarize bir dalganın elektrik alan genliği.
Şekil 3'teki elektrik alanı denklem (2) ile açıklanabilir. Şimdi elektrik alanın bir x ve y bileşeni var. Her iki bileşen de boyut olarak eşittir.
Denklem (2) ile ilgili dikkat edilmesi gereken bir husus, 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 90 derece faz dışıdır. Alan daha önce olduğu gibi yine (X, Y, Z) = (0,0,0) olarak gözlemlenirse elektrik alan-zaman eğrisi aşağıda Şekil 4'te gösterildiği gibi görünecektir.
Şekil 4. Elektrik alan kuvveti (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ alanı. (3).
Şekil 4'teki elektrik alanı bir daire içinde dönmektedir. Bu tür alan dairesel polarize dalga olarak tanımlanır. Dairesel polarizasyon için aşağıdaki kriterlerin karşılanması gerekir:
- Dairesel polarizasyon standardı
- Elektrik alanının iki dik (dik) bileşeni olmalıdır.
- Elektrik alanının ortogonal bileşenleri eşit genliğe sahip olmalıdır.
- Karesel bileşenler 90 derece faz dışı olmalıdır.
Dalga Şekil 4 ekranında hareket ediliyorsa, alan dönüşünün saat yönünün tersine ve sağa doğru dairesel polarize (RHCP) olduğu söylenir. Alan saat yönünde döndürülürse alan sol yönlü dairesel polarizasyona (LHCP) sahip olacaktır.
Eliptik polarizasyon
Elektrik alanın 90 derece faz dışı fakat eşit büyüklükte iki dik bileşeni varsa, alan eliptik olarak polarize olacaktır. Denklem (4) ile tanımlanan +z yönünde hareket eden bir düzlem dalganın elektrik alanı dikkate alındığında:
Elektrik alan vektörünün ucunun alınacağı noktanın konumu Şekil 5'te verilmiştir.
Şekil 5. Ani eliptik polarizasyon dalgası elektrik alanı. (4).
Şekil 5'teki saat yönünün tersine hareket eden alan, ekranın dışına doğru hareket ediyorsa sağ eliptik olacaktır. Elektrik alan vektörü ters yönde dönerse, alan eliptik olarak sola doğru polarize olacaktır.
Ayrıca eliptik polarizasyon onun eksantrikliğini ifade eder. Eksantrikliğin majör ve minör eksenlerin genliğine oranı. Örneğin denklem (4)'teki dalga dışmerkezliği 1/0.3= 3.33'tür. Eliptik olarak polarize dalgalar ayrıca ana eksenin yönü ile tanımlanır. Dalga denklemi (4), esas olarak x ekseninden oluşan bir eksene sahiptir. Ana eksenin herhangi bir düzlem açısında olabileceğini unutmayın. Açının X, Y veya Z eksenine uyması gerekli değildir. Son olarak, hem dairesel hem de doğrusal polarizasyonun eliptik polarizasyonun özel durumları olduğuna dikkat etmek önemlidir. 1.0 eksantrik eliptik olarak polarize edilmiş dalga, dairesel olarak polarize edilmiş bir dalgadır. Sonsuz eksantrikliğe sahip eliptik olarak polarize edilmiş dalgalar. Doğrusal polarize dalgalar.
Anten polarizasyonu
Artık polarize düzlem dalga elektromanyetik alanların farkında olduğumuza göre, bir antenin polarizasyonu basitçe tanımlanır.
Anten Polarizasyonu Anten uzak alan değerlendirmesi, ortaya çıkan yayılan alanın polarizasyonu. Bu nedenle antenler genellikle "doğrusal polarize" veya "sağ yönlü dairesel polarize antenler" olarak listelenir.
Bu basit kavram anten iletişimleri için önemlidir. Birincisi, yatay olarak polarize edilmiş bir anten, dikey olarak polarize edilmiş bir antenle iletişim kurmayacaktır. Karşılıklılık teoremi nedeniyle anten tamamen aynı şekilde iletir ve alır. Bu nedenle dikey polarize antenler dikey polarize alanları iletir ve alır. Bu nedenle dikey polarize edilmiş yatay polarize bir anteni iletmeye çalışırsanız alım olmayacaktır.
Genel durumda, birbirine göre bir açı ( ) kadar döndürülmüş iki doğrusal polarize anten için, bu polarizasyon uyumsuzluğundan kaynaklanan güç kaybı, polarizasyon kayıp faktörü (PLF) ile tanımlanacaktır:
Bu nedenle, iki anten aynı polarizasyona sahipse, yayılan elektron alanları arasındaki açı sıfır olur ve polarizasyon uyumsuzluğundan dolayı güç kaybı olmaz. Bir anten dikey olarak polarize edilirken diğeri yatay olarak polarize edilirse açı 90 derece olur ve hiçbir güç aktarılmaz.
NOT: Telefonu başınızın üzerinde farklı açılara taşımak, sinyal alımının bazen neden artırılabileceğini açıklamaktadır. Cep telefonu antenleri genellikle doğrusal polarizedir, bu nedenle telefonun döndürülmesi çoğu zaman telefonun polarizasyonuyla eşleşebilir, böylece sinyal alımı iyileşir.
Dairesel polarizasyon birçok antenin arzu edilen bir özelliğidir. Her iki anten de dairesel polarizasyona sahiptir ve polarizasyon uyumsuzluğundan dolayı sinyal kaybına uğramaz. GPS sistemlerinde kullanılan antenler sağ yönlü dairesel polarizedir.
Şimdi doğrusal polarize bir antenin dairesel polarize dalgalar aldığını varsayalım. Benzer şekilde, dairesel polarizasyonlu bir antenin doğrusal polarizasyonlu dalgaları almaya çalıştığını varsayalım. Ortaya çıkan polarizasyon kayıp faktörü nedir?
Dairesel polarizasyonun aslında faz farkı 90 derece olan iki dikey doğrusal polarizasyonlu dalga olduğunu hatırlayın. Bu nedenle, doğrusal polarize (LP) bir anten yalnızca dairesel polarize (CP) dalga fazı bileşenini alacaktır. Bu nedenle LP anteninin polarizasyon uyumsuzluğu kaybı 0,5 (-3dB) olacaktır. Bu, LP anteninin hangi açıyla döndürüldüğüne bakılmaksızın geçerlidir. Öyleyse:
Polarizasyon kayıp faktörü bazen polarizasyon verimliliği, anten uyumsuzluk faktörü veya anten alım faktörü olarak da adlandırılır. Bu isimlerin tamamı aynı kavramı ifade etmektedir.
Gönderim zamanı: 22 Aralık 2023
