Phân cực là một trong những đặc điểm cơ bản của ăng-ten. Trước tiên, chúng ta cần hiểu về phân cực của sóng phẳng. Sau đó, chúng ta có thể thảo luận về các loại phân cực ăng-ten chính.
phân cực tuyến tính
Chúng ta sẽ bắt đầu tìm hiểu về sự phân cực của sóng điện từ phẳng.
Sóng điện từ phẳng (EM) có một số đặc điểm. Đầu tiên là công suất truyền theo một hướng (không có trường nào thay đổi theo hai hướng vuông góc). Thứ hai, trường điện và trường từ vuông góc với nhau và vuông góc với nhau. Trường điện và trường từ vuông góc với hướng truyền sóng phẳng. Ví dụ, hãy xem xét trường điện một tần số (trường E) được đưa ra bởi phương trình (1). Trường điện từ truyền theo hướng +z. Trường điện hướng theo hướng +x. Trường từ theo hướng +y.
Trong phương trình (1), hãy quan sát ký hiệu: . Đây là một vectơ đơn vị (một vectơ có độ dài), cho biết điểm trường điện nằm theo hướng x. Sóng phẳng được minh họa trong Hình 1.
hình 1. Biểu diễn đồ họa của trường điện di chuyển theo hướng +z.
Phân cực là dấu vết và hình dạng lan truyền (đường viền) của một trường điện. Ví dụ, hãy xem xét phương trình trường điện sóng phẳng (1). Chúng ta sẽ quan sát vị trí mà trường điện là (X,Y,Z) = (0,0,0) theo hàm số thời gian. Biên độ của trường này được biểu diễn trong Hình 2, tại một số thời điểm trong thời gian. Trường dao động ở tần số "F".
hình 2. Quan sát điện trường (X, Y, Z) = (0,0,0) tại các thời điểm khác nhau.
Trường điện được quan sát tại gốc, dao động qua lại về biên độ. Trường điện luôn dọc theo trục x đã chỉ định. Vì trường điện được duy trì dọc theo một đường thẳng duy nhất, nên trường này có thể được coi là phân cực tuyến tính. Ngoài ra, nếu trục X song song với mặt đất, trường này cũng được mô tả là phân cực theo chiều ngang. Nếu trường được định hướng dọc theo trục Y, sóng có thể được coi là phân cực theo chiều dọc.
Sóng phân cực tuyến tính không cần phải được định hướng theo trục ngang hoặc trục dọc. Ví dụ, sóng điện trường có ràng buộc nằm dọc theo một đường thẳng như thể hiện trong Hình 3 cũng sẽ được phân cực tuyến tính.
hình ảnh 3. Biên độ điện trường của sóng phân cực tuyến tính có quỹ đạo là một góc.
Trường điện trong Hình 3 có thể được mô tả bằng phương trình (2). Bây giờ có một thành phần x và y của trường điện. Cả hai thành phần đều có kích thước bằng nhau.
Một điều cần lưu ý về phương trình (2) là thành phần xy và trường điện tử ở giai đoạn thứ hai. Điều này có nghĩa là cả hai thành phần đều có cùng biên độ tại mọi thời điểm.
phân cực tròn
Bây giờ giả sử rằng trường điện của sóng phẳng được đưa ra bởi phương trình (3):
Trong trường hợp này, các phần tử X và Y lệch pha 90 độ. Nếu trường được quan sát là (X, Y, Z) = (0,0,0) một lần nữa như trước, đường cong điện trường so với thời gian sẽ xuất hiện như minh họa bên dưới trong Hình 4.
Hình 4. Cường độ điện trường (X, Y, Z) = (0,0,0) miền EQ. (3).
Trường điện trong Hình 4 quay theo hình tròn. Loại trường này được mô tả là sóng phân cực tròn. Đối với phân cực tròn, các tiêu chí sau đây phải được đáp ứng:
- Tiêu chuẩn cho phân cực tròn
- Trường điện phải có hai thành phần trực giao (vuông góc).
- Các thành phần trực giao của điện trường phải có biên độ bằng nhau.
- Các thành phần vuông góc phải lệch pha 90 độ.
Nếu di chuyển trên màn hình Wave Figure 4, trường quay được cho là ngược chiều kim đồng hồ và phân cực tròn theo chiều phải (RHCP). Nếu trường quay theo chiều kim đồng hồ, trường sẽ là phân cực tròn theo chiều trái (LHCP).
Phân cực hình elip
Nếu trường điện có hai thành phần vuông góc, lệch pha 90 độ nhưng có cùng độ lớn, trường sẽ bị phân cực elip. Xét trường điện của sóng phẳng truyền theo hướng +z, được mô tả bởi Phương trình (4):
Quỹ tích của điểm mà tại đó đầu của vectơ trường điện sẽ đảm nhiệm được đưa ra trong Hình 5
Hình 5. Trường điện sóng phân cực elip tức thời. (4).
Trường trong Hình 5, di chuyển theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, sẽ là hình elip thuận tay phải nếu di chuyển ra khỏi màn hình. Nếu vectơ trường điện quay theo hướng ngược lại, trường sẽ phân cực elip thuận tay trái.
Hơn nữa, phân cực elip đề cập đến độ lệch tâm của nó. Tỷ lệ độ lệch tâm so với biên độ của trục chính và trục phụ. Ví dụ, độ lệch tâm sóng từ phương trình (4) là 1/0,3 = 3,33. Sóng phân cực elip được mô tả thêm theo hướng của trục chính. Phương trình sóng (4) có một trục chủ yếu bao gồm trục x. Lưu ý rằng trục chính có thể ở bất kỳ góc phẳng nào. Góc không bắt buộc phải khớp với trục X, Y hoặc Z. Cuối cùng, điều quan trọng cần lưu ý là cả phân cực tròn và phân cực tuyến tính đều là những trường hợp đặc biệt của phân cực elip. 1.0 Sóng phân cực elip lệch tâm là sóng phân cực tròn. Sóng phân cực elip có độ lệch tâm vô hạn. Sóng phân cực tuyến tính.
Phân cực ăng-ten
Bây giờ chúng ta đã biết về trường điện từ sóng phẳng phân cực, độ phân cực của ăng-ten được định nghĩa một cách đơn giản.
Phân cực ăng ten Đánh giá trường xa của ăng ten, sự phân cực của trường bức xạ kết quả. Do đó, ăng ten thường được liệt kê là "ăng ten phân cực tuyến tính" hoặc "ăng ten phân cực tròn thuận tay phải".
Khái niệm đơn giản này rất quan trọng đối với truyền thông ăng-ten. Đầu tiên, một ăng-ten phân cực ngang sẽ không truyền thông với một ăng-ten phân cực dọc. Do định lý tương hỗ, ăng-ten truyền và nhận theo cùng một cách chính xác. Do đó, ăng-ten phân cực dọc truyền và nhận các trường phân cực dọc. Do đó, nếu bạn cố gắng truyền một ăng-ten phân cực ngang phân cực dọc, sẽ không có sự thu sóng.
Trong trường hợp chung, đối với hai ăng-ten phân cực tuyến tính quay so với nhau một góc ( ), tổn thất công suất do sự không khớp phân cực này sẽ được mô tả bằng hệ số tổn thất phân cực (PLF):
Do đó, nếu hai ăng-ten có cùng độ phân cực, góc giữa các trường electron bức xạ của chúng bằng không và không có tổn thất công suất do không khớp phân cực. Nếu một ăng-ten phân cực theo chiều dọc và ăng-ten kia phân cực theo chiều ngang, góc là 90 độ và không có công suất nào được truyền đi.
LƯU Ý: Di chuyển điện thoại qua đầu theo các góc khác nhau giải thích tại sao đôi khi có thể tăng khả năng thu sóng. Ăng-ten điện thoại di động thường được phân cực tuyến tính, do đó, xoay điện thoại thường có thể khớp với phân cực của điện thoại, do đó cải thiện khả năng thu sóng.
Phân cực tròn là một đặc điểm mong muốn của nhiều ăng-ten. Cả hai ăng-ten đều được phân cực tròn và không bị mất tín hiệu do phân cực không khớp. Các ăng-ten được sử dụng trong hệ thống GPS được phân cực tròn phải.
Bây giờ giả sử rằng một ăng-ten phân cực tuyến tính nhận được sóng phân cực tròn. Tương đương, giả sử rằng một ăng-ten phân cực tròn cố gắng nhận sóng phân cực tuyến tính. Hệ số mất phân cực kết quả là bao nhiêu?
Hãy nhớ rằng phân cực tròn thực chất là hai sóng phân cực tuyến tính vuông góc, lệch pha 90 độ. Do đó, một ăng-ten phân cực tuyến tính (LP) sẽ chỉ nhận được thành phần pha sóng phân cực tròn (CP). Do đó, ăng-ten LP sẽ có độ mất phân cực không khớp là 0,5 (-3dB). Điều này đúng bất kể ăng-ten LP được xoay ở góc nào. do đó:
Hệ số mất phân cực đôi khi được gọi là hiệu suất phân cực, hệ số không khớp ăng-ten hoặc hệ số thu ăng-ten. Tất cả các tên này đều đề cập đến cùng một khái niệm.
Thời gian đăng: 22-12-2023
