Els enginyers electrònics saben que les antenes envien i reben senyals en forma d'ones d'energia electromagnètica (EM) descrites per les equacions de Maxwell.Com passa amb molts temes, aquestes equacions, i la propagació, propietats de l'electromagnetisme, es poden estudiar a diferents nivells, des de termes relativament qualitatius fins a equacions complexes.
Hi ha molts aspectes de la propagació d'energia electromagnètica, un dels quals és la polarització, que pot tenir diferents graus d'impacte o preocupació en les aplicacions i els seus dissenys d'antena.Els principis bàsics de la polarització s'apliquen a tota la radiació electromagnètica, inclosa la RF/sense fil, l'energia òptica, i s'utilitzen sovint en aplicacions òptiques.
Què és la polarització de l'antena?
Abans d'entendre la polarització, primer hem d'entendre els principis bàsics de les ones electromagnètiques.Aquestes ones estan formades per camps elèctrics (camps E) i camps magnètics (camps H) i es mouen en una direcció.Els camps E i H són perpendiculars entre si i a la direcció de propagació de les ones planes.
La polarització es refereix al pla del camp E des de la perspectiva del transmissor de senyal: per a la polarització horitzontal, el camp elèctric es mourà de costat en el pla horitzontal, mentre que per a la polarització vertical, el camp elèctric oscil·larà cap amunt i cap avall en el pla vertical. figura 1).
Figura 1: Les ones d'energia electromagnètica consisteixen en components de camp E i H mútuament perpendiculars
Polarització lineal i polarització circular
Els modes de polarització inclouen els següents:
En la polarització lineal bàsica, les dues polaritzacions possibles són ortogonals (perpendiculars) entre si (figura 2).En teoria, una antena receptora polaritzada horitzontalment no "veurà" un senyal d'una antena polaritzada verticalment i viceversa, fins i tot si totes dues operen a la mateixa freqüència.Com millor estiguin alineats, més senyal es capturarà i la transferència d'energia es maximitza quan les polaritzacions coincideixen.
Figura 2: La polarització lineal ofereix dues opcions de polarització en angle recte entre si
La polarització obliqua de l'antena és un tipus de polarització lineal.Igual que la polarització horitzontal i vertical bàsica, aquesta polarització només té sentit en un entorn terrestre.La polarització obliqua forma un angle de ±45 graus respecte al pla de referència horitzontal.Tot i que això és només una altra forma de polarització lineal, el terme "lineal" normalment només es refereix a antenes polaritzades horitzontalment o verticalment.
Malgrat algunes pèrdues, els senyals enviats (o rebuts) per una antena diagonal són factibles només amb antenes polaritzades horitzontalment o verticalment.Les antenes polaritzades obliquament són útils quan es desconeix la polarització d'una o ambdues antenes o canvia durant l'ús.
La polarització circular (CP) és més complexa que la polarització lineal.En aquest mode, la polarització representada pel vector de camp E gira a mesura que es propaga el senyal.Quan es gira cap a la dreta (mirant des de l'emissor), la polarització circular s'anomena polarització circular dreta (RHCP);quan es gira cap a l'esquerra, polarització circular esquerra (LHCP) (figura 3)
Figura 3: En polarització circular, el vector de camp E d'una ona electromagnètica gira;aquesta rotació pot ser dreta o esquerra
Un senyal CP consta de dues ones ortogonals que estan fora de fase.Es requereixen tres condicions per generar un senyal CP.El camp E ha de constar de dos components ortogonals;els dos components han d'estar 90 graus desfasats i iguals en amplitud.Una manera senzilla de generar CP és utilitzar una antena helicoïdal.
La polarització el·líptica (EP) és un tipus de CP.Les ones polaritzades el·lípticament són el guany produït per dues ones polaritzades linealment, com les ones CP.Quan es combinen dues ones polaritzades linealment perpendiculars mútuament amb amplituds desiguals, es produeix una ona polaritzada el·lípticament.
El desajust de polarització entre antenes es descriu pel factor de pèrdua de polarització (PLF).Aquest paràmetre s'expressa en decibels (dB) i és una funció de la diferència d'angle de polarització entre les antenes emissores i receptores.Teòricament, el PLF pot variar des de 0 dB (sense pèrdua) per a una antena perfectament alineada fins a infinits dB (pèrdua infinita) per a una antena perfectament ortogonal.
En realitat, però, l'alineació (o desalineació) de la polarització no és perfecta perquè la posició mecànica de l'antena, el comportament de l'usuari, la distorsió del canal, les reflexions de camins múltiples i altres fenòmens poden provocar una certa distorsió angular del camp electromagnètic transmès.Inicialment, hi haurà 10 - 30 dB o més de "fuga" de polarització creuada del senyal de la polarització ortogonal, que en alguns casos pot ser suficient per interferir amb la recuperació del senyal desitjat.
En canvi, el PLF real per a dues antenes alineades amb polarització ideal pot ser de 10 dB, 20 dB o més, depenent de les circumstàncies, i pot dificultar la recuperació del senyal.En altres paraules, la polarització creuada no desitjada i el PLF poden funcionar en ambdós sentits interferint amb el senyal desitjat o reduint la força del senyal desitjada.
Per què importa la polarització?
La polarització funciona de dues maneres: com més alineades estiguin dues antenes i tinguin la mateixa polarització, millor serà la força del senyal rebut.Per contra, una mala alineació de polarització fa que sigui més difícil que els receptors, ja siguin intencionats o insatisfets, captin prou del senyal d'interès.En molts casos, el "canal" distorsiona la polarització transmesa, o una o les dues antenes no estan en una direcció estàtica fixa.
L'elecció de quina polarització s'utilitza normalment ve determinada per la instal·lació o les condicions atmosfèriques.Per exemple, una antena polaritzada horitzontalment funcionarà millor i mantindrà la seva polarització quan s'instal·li a prop del sostre;per contra, una antena polaritzada verticalment funcionarà millor i mantindrà el seu rendiment de polarització quan s'instal·la a prop d'una paret lateral.
L'antena dipol molt utilitzada (llana o plegada) està polaritzada horitzontalment en la seva orientació de muntatge "normal" (figura 4) i sovint es gira 90 graus per assumir polarització vertical quan sigui necessari o per suportar un mode de polarització preferit (figura 5).
Figura 4: Normalment, una antena dipol es munta horitzontalment al pal per proporcionar polarització horitzontal
Figura 5: per a aplicacions que requereixen polarització vertical, l'antena dipol es pot muntar en conseqüència on l'antena s'enganxi
La polarització vertical s'utilitza habitualment per a les ràdios mòbils portàtils, com les que utilitzen els primers responsables, perquè molts dissenys d'antenes de ràdio polaritzades verticalment també proporcionen un patró de radiació omnidireccional.Per tant, aquestes antenes no s'han de reorientar encara que canviï la direcció de la ràdio i l'antena.
Les antenes de freqüència d'alta freqüència (HF) de 3 a 30 MHz es construeixen normalment com a simples cables llargs enfilats horitzontalment entre suports.La seva longitud ve determinada per la longitud d'ona (10 - 100 m).Aquest tipus d'antena està naturalment polaritzada horitzontalment.
Val la pena assenyalar que referir-se a aquesta banda com a "alta freqüència" va començar fa dècades, quan 30 MHz eren efectivament alta freqüència.Tot i que ara sembla que aquesta descripció està obsoleta, és una designació oficial de la Unió Internacional de Telecomunicacions i encara s'utilitza àmpliament.
La polarització preferida es pot determinar de dues maneres: utilitzant ones terrestres per a una senyalització més forta de curt abast mitjançant equips de difusió que utilitzen la banda d'ona mitjana (MW) de 300 kHz - 3 MHz, o bé utilitzant ones del cel per a distàncies més llargues a través de l'enllaç de la ionosfera.En termes generals, les antenes polaritzades verticalment tenen una millor propagació de l'ona de terra, mentre que les antenes polaritzades horitzontalment tenen un millor rendiment de les ones celestes.
La polarització circular s'utilitza àmpliament per als satèl·lits perquè l'orientació del satèl·lit en relació amb les estacions terrestres i altres satèl·lits està canviant constantment.L'eficiència entre les antenes de transmissió i de recepció és més gran quan ambdues estan polaritzades circularment, però les antenes polaritzades linealment es poden utilitzar amb antenes CP, tot i que hi ha un factor de pèrdua de polarització.
La polarització també és important per als sistemes 5G.Algunes matrius d'antenes d'entrada/sortida múltiple (MIMO) 5G aconsegueixen un major rendiment mitjançant l'ús de la polarització per utilitzar de manera més eficient l'espectre disponible.Això s'aconsegueix mitjançant una combinació de diferents polaritzacions de senyal i multiplexació espacial de les antenes (diversitat espacial).
El sistema pot transmetre dos fluxos de dades perquè els fluxos de dades estan connectats per antenes independents polaritzades ortogonalment i es poden recuperar de manera independent.Fins i tot si existeix una mica de polarització creuada a causa de la distorsió del camí i del canal, els reflexos, els camins múltiples i altres imperfeccions, el receptor empra algorismes sofisticats per recuperar cada senyal original, donant lloc a baixes taxes d'error de bits (BER) i, finalment, a una utilització de l'espectre millorada.
en conclusió
La polarització és una propietat important de l'antena que sovint es passa per alt.La polarització lineal (incloent-hi horitzontal i vertical), la polarització obliqua, la polarització circular i la polarització el·líptica s'utilitzen per a diferents aplicacions.El rang de rendiment de RF d'extrem a extrem que pot aconseguir una antena depèn de la seva orientació i alineació relatives.Les antenes estàndard tenen diferents polaritzacions i són adequades per a diferents parts de l'espectre, proporcionant la polarització preferida per a l'aplicació objectiu.
Productes recomanats:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Paràmetres | Típic | Unitats |
| Rang de freqüència | 20-30 | GHz |
| Guany | 15 Tipus. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tipus. | |
| Polarització | Dual Lineal | |
| Creu Pol.Aïllament | 60 Tipus. | dB |
| Aïllament del port | 70 Tipus. | dB |
| Connector | SMA-Female | |
| Material | Al | |
| Acabat | Pintura | |
| Mida(L*W*H) | 83,9*39,6*69,4(±5) | mm |
| Pes | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Article | Especificació | Unitat |
| Rang de freqüència | 1-18 | GHz |
| Guany | 10 Tipus. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipus. | |
| Polarització | Lineal | |
| Creu Po.Aïllament | 30 Tipus. | dB |
| Connector | SMA-Dona | |
| Acabat | Pno | |
| Material | Al | |
| Mida(L*W*H) | 182,4*185,1*116,6(±5) | mm |
| Pes | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Paràmetres | Típic | Unitats |
| Rang de freqüència | 2-18 | GHz |
| Guany | 15 Tipus. | dBi |
| VSWR | 1.5 Tipus. |
|
| Polarització | Dual Lineal |
|
| Creu Pol.Aïllament | 40 | dB |
| Aïllament del port | 40 | dB |
| Connector | SMA-F |
|
| Tractament de superfícies | Pno |
|
| Mida(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| Pes | 0,945 | kg |
| Material | Al |
|
| Temperatura de funcionament | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Paràmetres | Típic | Unitats |
| Rang de freqüència | 93-95 | GHz |
| Guany | 22 Tipus. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tipus. |
|
| Polarització | Dual Lineal |
|
| Creu Pol.Aïllament | 60 Tipus. | dB |
| Aïllament del port | 67 Tip. | dB |
| Connector | WR10 |
|
| Material | Cu |
|
| Acabat | Daurat |
|
| Mida(L*W*H) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Pes | 0,015 | kg |
Hora de publicació: 11-abril-2024
