Elektronik mühendisleri antenlerin Maxwell denklemleriyle tanımlanan elektromanyetik (EM) enerji dalgaları biçiminde sinyaller gönderip aldığını bilirler. Birçok konuda olduğu gibi, bu denklemler ve elektromanyetizmanın yayılım özellikleri, nispeten nitel terimlerden karmaşık denklemlere kadar farklı düzeylerde incelenebilir.
Elektromanyetik enerji yayılımının birçok yönü vardır, bunlardan biri de uygulamalarda ve anten tasarımlarında çeşitli etki veya endişe derecelerine sahip olabilen polarizasyondur. Polarizasyonun temel prensipleri, RF/kablosuz, optik enerji dahil olmak üzere tüm elektromanyetik radyasyona uygulanır ve genellikle optik uygulamalarda kullanılır.
Anten polarizasyonu nedir?
Polarizasyonu anlamadan önce, elektromanyetik dalgaların temel prensiplerini anlamamız gerekir. Bu dalgalar elektrik alanlarından (E alanları) ve manyetik alanlardan (H alanları) oluşur ve tek bir yönde hareket eder. E ve H alanları birbirine ve düzlem dalga yayılımının yönüne diktir.
Polarizasyon, sinyal vericisinin bakış açısından E-alan düzlemini ifade eder: yatay polarizasyon için elektrik alanı yatay düzlemde yanlara doğru hareket ederken, dikey polarizasyon için 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, iki olası polarizasyon birbirine diktir (Şekil 2). Teoride, yatay polarize bir alıcı anten, dikey polarize bir antenden gelen bir sinyali "görmeyecektir" ve tam tersi, 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 bir ortamda anlam ifade eder. Eğik polarizasyon, yatay referans düzlemine ±45 derecelik bir açıdadır. Bu aslında yalnızca doğrusal polarizasyonun başka bir biçimi olsa da, "doğrusal" terimi genellikle yalnızca yatay veya dikey polarize antenleri ifade eder.
Bazı kayıplara rağmen, diyagonal bir anten tarafından gönderilen (veya alınan) sinyaller yalnızca yatay veya dikey polarize antenlerle uygulanabilir. 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 vektörü tarafından temsil edilen polarizasyon, sinyal yayıldıkça döner. Sağa doğru döndürüldüğünde (vericiden dışarı bakıldığında), dairesel polarizasyona sağ elli dairesel polarizasyon (RHCP) denir; sola doğru döndürüldüğünde, sol elli dairesel polarizasyon (LHCP) (Şekil 3)
Şekil 3: Dairesel polarizasyonda, elektromanyetik dalganın E alan vektörü döner; bu dönüş sağ veya sol yönlü olabilir
Bir CP sinyali, faz dışı olan iki ortogonal dalgadan oluşur. Bir CP sinyali oluşturmak için üç koşul gereklidir. E alanı iki ortogonal bileşenden oluşmalıdır; iki bileşen fazdan 90 derece farklı ve genlikleri eşit 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 iki karşılıklı dik doğrusal polarize dalga birleştirildiğinde, eliptik polarize bir dalga üretilir.
Antenler arasındaki polarizasyon uyumsuzluğu polarizasyon kayıp faktörü (PLF) ile tanımlanır. Bu parametre desibel (dB) olarak ifade edilir ve verici ve alıcı antenler arasındaki polarizasyon açısı farkının bir fonksiyonudur. Teorik olarak, PLF mükemmel hizalanmış bir anten için 0 dB'den (kayıp yok) 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 bazı açısal bozulmalara neden olabilir. Başlangıçta, ortogonal polarizasyondan 10 - 30 dB veya daha fazla sinyal çapraz polarizasyon "sızıntısı" olacaktır ve bu bazı durumlarda istenen sinyalin kurtarılmasına müdahale etmeye yetebilir.
Buna karşılık, ideal polarizasyona sahip iki hizalanmış anten için gerçek PLF, koşullara bağlı olarak 10 dB, 20 dB veya daha fazla olabilir ve sinyal kurtarmayı engelleyebilir. Başka bir deyişle, istenmeyen çapraz polarizasyon ve PLF, istenen sinyale müdahale ederek veya istenen sinyal gücünü azaltarak her iki şekilde de çalışabilir.
Kutuplaşmayı neden önemsiyoruz?
Polarizasyon iki şekilde çalışır: iki anten ne kadar hizalanmışsa ve aynı polarizasyona sahipse, alınan sinyalin gücü o kadar iyidir. Tersine, zayıf polarizasyon hizalaması, alıcıların, ister amaçlanmış ister tatmin olmamış olsun, ilgi duyulan sinyalin yeterli miktarını yakalamasını zorlaştırır. Birçok durumda, "kanal" iletilen polarizasyonu bozar veya bir veya her iki anten sabit statik bir yönde değildir.
Hangi polarizasyonun kullanılacağı seçimi genellikle kurulum veya atmosfer koşullarına göre belirlenir. Örneğin, yatay polarize bir anten tavana yakın kurulduğunda daha iyi performans gösterecek ve polarizasyonunu koruyacaktır; tersine, dikey polarize bir anten yan duvara yakın kurulduğunda daha iyi performans gösterecek ve polarizasyon performansını koruyacaktır.
Yaygın olarak kullanılan dipol anten (düz veya katlanmış) "normal" montaj konumunda yatay polarize edilmiştir (Şekil 4) ve gerektiğinde dikey polarizasyon 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 elde taşınan mobil radyolar için yaygın olarak kullanılır çünkü birçok dikey polarize radyo anteni tasarımı aynı zamanda çok yönlü bir radyasyon deseni sağlar. Bu nedenle, radyo ve antenin yönü değişse bile bu tür antenlerin yeniden yönlendirilmesi gerekmez.
3 - 30 MHz yüksek frekans (HF) frekans antenleri tipik olarak parantezler arasında yatay olarak bir araya getirilmiş basit uzun teller olarak inşa edilir. Uzunluğu dalga boyu (10 - 100 m) tarafından belirlenir. Bu tip anten doğal olarak yatay polarizedir.
Bu bandın "yüksek frekans" olarak anılmasının onlarca yıl önce, 30 MHz'in gerçekten yüksek frekans olduğu zamanlarda başladığını belirtmekte fayda var. Bu tanım artık güncelliğini yitirmiş gibi görünse de, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından resmi bir tanımlamadır ve hala yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tercih edilen polarizasyon iki şekilde belirlenebilir: 300 kHz - 3 MHz orta dalga (MW) bandını kullanan yayın ekipmanı tarafından daha güçlü kısa menzilli sinyalleme için yer dalgaları kullanılarak veya iyonosfer Bağlantısı boyunca daha uzun mesafeler için gökyüzü dalgaları kullanılarak. Genel olarak konuşursak, dikey polarize antenler daha iyi yer dalgası yayılımına sahipken, yatay polarize antenler daha iyi gökyüzü dalgası performansına sahiptir.
Dairesel polarizasyon uydular için yaygın olarak kullanılır çünkü uydunun yer istasyonlarına ve diğer uydulara göre yönelimi sürekli değişmektedir. Verici ve alıcı antenler arasındaki verimlilik, her ikisi de dairesel polarize olduğunda en yüksektir, ancak doğrusal polarize antenler, bir polarizasyon kaybı faktörü olmasına rağmen CP antenleriyle kullanılabilir.
Polarizasyon 5G sistemleri için de önemlidir. Bazı 5G çoklu giriş/çoklu çıkış (MIMO) anten dizileri, mevcut spektrumu daha verimli kullanmak için polarizasyon kullanarak artan verim elde eder. Bu, farklı sinyal polarizasyonlarının ve antenlerin uzamsal çoklamasının (uzay çeşitliliği) bir kombinasyonu kullanılarak elde edilir.
Sistem iki veri akışını iletebilir çünkü veri akışları bağımsız ortogonal polarize antenlerle bağlanır ve bağımsız olarak kurtarılabilir. Yol ve kanal bozulması, yansımalar, çoklu yol ve diğer kusurlar nedeniyle bazı çapraz polarizasyonlar olsa bile, alıcı her bir orijinal sinyali kurtarmak için karmaşık algoritmalar kullanır ve bu da düşük bit hata oranları (BER) ve nihayetinde iyileştirilmiş spektrum Kullanımı ile sonuçlanır.
Sonuç olarak
Polarizasyon, sıklıkla 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 elde edebileceği uçtan uca RF performansı aralığı, onun göreli yönelimine ve hizalamasına bağlıdır. Standart antenler farklı polarizasyonlara sahiptir ve spektrumun farklı bölümleri için uygundur, 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 izolasyonu | 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 izolasyonu | 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 izolasyonu | 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 |
Gönderi zamanı: 11-Nis-2024
