Mae peirianwyr electronig yn gwybod bod antenâu yn anfon ac yn derbyn signalau ar ffurf tonnau o ynni electromagnetig (EM) a ddisgrifir gan hafaliadau Maxwell. Fel gyda llawer o bynciau, gellir astudio'r hafaliadau hyn, a phriodweddau lluosogi electromagnetiaeth, ar wahanol lefelau, o dermau cymharol ansoddol i hafaliadau cymhleth.
Mae llawer o agweddau ar ledaeniad ynni electromagnetig, ac un ohonynt yw polareiddio, a all gael gwahanol raddau o effaith neu bryder mewn cymwysiadau a'u dyluniadau antena. Mae egwyddorion sylfaenol polareiddio yn berthnasol i bob math o ymbelydredd electromagnetig, gan gynnwys ynni optegol/RF/diwifr, ac fe'u defnyddir yn aml mewn cymwysiadau optegol.
Beth yw polareiddio antena?
Cyn deall polareiddio, rhaid inni ddeall egwyddorion sylfaenol tonnau electromagnetig yn gyntaf. Mae'r tonnau hyn yn cynnwys meysydd trydanol (meysydd E) a meysydd magnetig (meysydd H) ac yn symud i un cyfeiriad. Mae'r meysydd E a H yn berpendicwlar i'w gilydd ac i gyfeiriad lledaeniad tonnau plân.
Mae polareiddio yn cyfeirio at yr awyren maes-E o safbwynt y trosglwyddydd signal: ar gyfer polareiddio llorweddol, bydd y maes trydan yn symud i'r ochr yn yr awyren llorweddol, tra ar gyfer polareiddio fertigol, bydd y maes trydan yn osgiliadu i fyny ac i lawr yn yr awyren fertigol (ffigur 1).
Ffigur 1: Mae tonnau ynni electromagnetig yn cynnwys cydrannau maes E a H sy'n berpendicwlar i'w gilydd.
Polareiddio llinol a pholareiddio cylchol
Mae moddau polareiddio yn cynnwys y canlynol:
Mewn polareiddio llinol sylfaenol, mae'r ddau bolareiddio posibl yn orthogonal (perpendicwlar) i'w gilydd (Ffigur 2). Mewn theori, ni fydd antena derbyn wedi'i pholareiddio'n llorweddol yn "gweld" signal o antena wedi'i pholareiddio'n fertigol ac i'r gwrthwyneb, hyd yn oed os yw'r ddau yn gweithredu ar yr un amledd. Po orau y cânt eu halinio, y mwyaf o signal a gaiff ei ddal, a chaiff trosglwyddiad ynni ei wneud y mwyaf pan fydd polareiddio'n cyfateb.
Ffigur 2: Mae polareiddio llinol yn darparu dau opsiwn polareiddio ar ongl sgwâr i'w gilydd.
Mae polareiddio lletchwith yr antena yn fath o bolareiddio llinol. Fel polareiddio llorweddol a fertigol sylfaenol, dim ond mewn amgylchedd daearol y mae'r polareiddio hwn yn gwneud synnwyr. Mae polareiddio lletchwith ar ongl o ±45 gradd i'r plân cyfeirio llorweddol. Er mai dim ond ffurf arall o bolareiddio llinol yw hwn mewn gwirionedd, dim ond at antenâu wedi'u polareiddio'n llorweddol neu'n fertigol y mae'r term "llinol" fel arfer yn cyfeirio.
Er gwaethaf rhai colledion, mae signalau a anfonir (neu a dderbynnir) gan antena croeslinol yn ymarferol gydag antenâu wedi'u polareiddio'n llorweddol neu'n fertigol yn unig. Mae antenâu wedi'u polareiddio'n oblique yn ddefnyddiol pan nad yw polareiddio un neu'r ddau antena yn hysbys neu'n newid yn ystod y defnydd.
Mae polareiddio cylchol (CP) yn fwy cymhleth na pholareiddio llinol. Yn y modd hwn, mae'r polareiddio a gynrychiolir gan y fector maes E yn cylchdroi wrth i'r signal ymledu. Pan gaiff ei gylchdroi i'r dde (gan edrych allan o'r trosglwyddydd), gelwir polareiddio cylchol yn bolareiddio cylchol dde-law (RHCP); pan gaiff ei gylchdroi i'r chwith, gelwir polareiddio cylchol chwith-law (LHCP) (Ffigur 3)
Ffigur 3: Mewn polareiddio cylchol, mae fector maes E ton electromagnetig yn cylchdroi; gall y cylchdro hwn fod yn dde-law neu'n chwith-law
Mae signal CP yn cynnwys dau don orthogonal sydd allan o gyfnod. Mae angen tri amod i gynhyrchu signal CP. Rhaid i'r maes E gynnwys dau gydran orthogonal; rhaid i'r ddau gydran fod 90 gradd allan o gyfnod ac yn gyfartal o ran osgled. Ffordd syml o gynhyrchu CP yw defnyddio antena helical.
Mae polareiddio eliptig (EP) yn fath o CP. Tonnau wedi'u polareiddio eliptig yw'r enillion a gynhyrchir gan ddwy don wedi'u polareiddio'n llinol, fel tonnau CP. Pan gyfunir dwy don wedi'u polareiddio'n llinol sy'n berpendicwlar i'w gilydd gydag osgledau anghyfartal, cynhyrchir ton wedi'i polareiddio'n eliptig.
Disgrifir yr anghydweddiad polareiddio rhwng antenâu gan y ffactor colli polareiddio (PLF). Mynegir y paramedr hwn mewn desibelau (dB) ac mae'n swyddogaeth o'r gwahaniaeth mewn ongl polareiddio rhwng yr antenâu trosglwyddo a derbyn. Yn ddamcaniaethol, gall y PLF amrywio o 0 dB (dim colled) ar gyfer antena wedi'i halinio'n berffaith i dB anfeidraidd (colled ddiddiwedd) ar gyfer antena berffaith orthogonal.
Mewn gwirionedd, fodd bynnag, nid yw aliniad (neu gamliniad) polareiddio yn berffaith oherwydd gall safle mecanyddol yr antena, ymddygiad defnyddwyr, ystumio sianel, adlewyrchiadau aml-lwybr, a ffenomenau eraill achosi rhywfaint o ystumio onglog o'r maes electromagnetig a drosglwyddir. I ddechrau, bydd 10 - 30 dB neu fwy o "ollyngiad" traws-bolareiddio signal o'r polareiddio orthogonal, a all mewn rhai achosion fod yn ddigon i ymyrryd ag adferiad y signal a ddymunir.
Mewn cyferbyniad, gall y PLF gwirioneddol ar gyfer dau antena wedi'u halinio â pholareiddio delfrydol fod yn 10 dB, 20 dB, neu'n fwy, yn dibynnu ar yr amgylchiadau, a gall rwystro adferiad signal. Mewn geiriau eraill, gall croes-bolareiddio anfwriadol a PLF weithio'r ddwy ffordd trwy ymyrryd â'r signal a ddymunir neu leihau cryfder y signal a ddymunir.
Pam poeni am bolareiddio?
Mae polareiddio yn gweithio mewn dwy ffordd: po fwyaf wedi'u halinio yw'r ddwy antena a'r un polareiddio sydd ganddynt, y gorau yw cryfder y signal a dderbynnir. I'r gwrthwyneb, mae aliniad polareiddio gwael yn ei gwneud hi'n anoddach i dderbynyddion, boed yn fwriadol neu'n anfodlon, ddal digon o'r signal o ddiddordeb. Mewn llawer o achosion, mae'r "sianel" yn ystumio'r polareiddio a drosglwyddir, neu nid yw un neu'r ddau antena mewn cyfeiriad statig sefydlog.
Fel arfer, y gosodiad neu'r amodau atmosfferig sy'n pennu'r dewis o ba bolareiddio i'w ddefnyddio. Er enghraifft, bydd antena wedi'i pholareiddio'n llorweddol yn perfformio'n well ac yn cynnal ei pholareiddio pan gaiff ei osod ger y nenfwd; i'r gwrthwyneb, bydd antena wedi'i pholareiddio'n fertigol yn perfformio'n well ac yn cynnal ei pherfformiad polareiddio pan gaiff ei osod ger wal ochr.
Mae'r antena deupol a ddefnyddir yn helaeth (plaen neu wedi'i phlygu) wedi'i pholareiddio'n llorweddol yn ei chyfeiriadedd mowntio "normal" (Ffigur 4) ac yn aml caiff ei gylchdroi 90 gradd i gymryd yn ganiataol polareiddio fertigol pan fo angen neu i gefnogi modd polareiddio dewisol (Ffigur 5).
Ffigur 4: Fel arfer, mae antena deupol wedi'i gosod yn llorweddol ar ei mast i ddarparu polareiddio llorweddol
Ffigur 5: Ar gyfer cymwysiadau sydd angen polareiddio fertigol, gellir gosod yr antena deuol yn unol â hynny lle mae'r antena'n dal
Defnyddir polareiddio fertigol yn gyffredin ar gyfer radios symudol llaw, fel y rhai a ddefnyddir gan ymatebwyr cyntaf, oherwydd bod llawer o ddyluniadau antena radio wedi'u polareiddio'n fertigol hefyd yn darparu patrwm ymbelydredd omnidirectional. Felly, nid oes rhaid ailgyfeirio antenâu o'r fath hyd yn oed os yw cyfeiriad y radio a'r antena yn newid.
Mae antenâu amledd uchel (HF) 3 - 30 MHz fel arfer yn cael eu hadeiladu fel gwifrau hir syml wedi'u clymu at ei gilydd yn llorweddol rhwng cromfachau. Mae ei hyd yn cael ei bennu gan y donfedd (10 - 100 m). Mae'r math hwn o antena wedi'i bolareiddio'n llorweddol yn naturiol.
Mae'n werth nodi bod cyfeirio at y band hwn fel "amledd uchel" wedi dechrau ddegawdau yn ôl, pan oedd 30 MHz yn wir yn amledd uchel. Er bod y disgrifiad hwn bellach yn ymddangos yn hen ffasiwn, mae'n ddynodiad swyddogol gan yr Undeb Telathrebu Rhyngwladol ac mae'n dal i gael ei ddefnyddio'n helaeth.
Gellir pennu'r polareiddio a ffefrir mewn dwy ffordd: naill ai defnyddio tonnau daear ar gyfer signalau amrediad byr cryfach gan offer darlledu sy'n defnyddio'r band ton ganolig (MW) 300 kHz - 3 MHz, neu ddefnyddio tonnau awyr ar gyfer pellteroedd hirach trwy'r Cyswllt ïonosffer. Yn gyffredinol, mae gan antenâu wedi'u polareiddio'n fertigol luosogi tonnau daear gwell, tra bod gan antenâu wedi'u polareiddio'n llorweddol berfformiad tonnau awyr gwell.
Defnyddir polareiddio cylchol yn helaeth ar gyfer lloerennau oherwydd bod cyfeiriadedd y lloeren o'i gymharu â gorsafoedd daear a lloerennau eraill yn newid yn gyson. Mae effeithlonrwydd rhwng antenâu trosglwyddo a derbyn ar ei fwyaf pan fydd y ddau wedi'u polareiddio'n gylchol, ond gellir defnyddio antenâu wedi'u polareiddio'n llinol gydag antenâu CP, er bod ffactor colli polareiddio.
Mae polareiddio hefyd yn bwysig ar gyfer systemau 5G. Mae rhai araeau antena mewnbwn lluosog/allbwn lluosog (MIMO) 5G yn cyflawni trwybwn cynyddol trwy ddefnyddio polareiddio i ddefnyddio'r sbectrwm sydd ar gael yn fwy effeithlon. Cyflawnir hyn gan ddefnyddio cyfuniad o bolareiddio signalau gwahanol ac amlblecsio gofodol yr antenâu (amrywiaeth gofod).
Gall y system drosglwyddo dau ffrydiau data oherwydd bod y ffrydiau data wedi'u cysylltu gan antenâu orthogonal annibynnol a gellir eu hadfer yn annibynnol. Hyd yn oed os oes rhywfaint o groes-bolareiddio oherwydd ystumio llwybr a sianel, adlewyrchiadau, aml-lwybr, ac amherffeithrwydd eraill, mae'r derbynnydd yn defnyddio algorithmau soffistigedig i adfer pob signal gwreiddiol, gan arwain at gyfraddau gwall bit isel (BER) ac yn y pen draw gwell Defnydd sbectrwm.
i gloi
Mae polareiddio yn briodwedd bwysig o antena sy'n aml yn cael ei hanwybyddu. Defnyddir polareiddio llinol (gan gynnwys llorweddol a fertigol), polareiddio gogwydd, polareiddio crwn a pholareiddio eliptig ar gyfer gwahanol gymwysiadau. Mae'r ystod o berfformiad RF o'r dechrau i'r diwedd y gall antena ei gyflawni yn dibynnu ar ei gyfeiriadedd a'i aliniad cymharol. Mae gan antenâu safonol bolareiddio gwahanol ac maent yn addas ar gyfer gwahanol rannau o'r sbectrwm, gan ddarparu'r polareiddio a ffefrir ar gyfer y cymhwysiad targed.
Cynhyrchion a Argymhellir:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Paramedrau | Nodweddiadol | Unedau |
| Ystod Amledd | 20-30 | GHz |
| Ennill | 15 Teip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Teip. | |
| Polareiddio | Deuol Llinol | |
| Ynysu Traws-Bwlaidd | 60 Teip. | dB |
| Ynysu Porthladd | 70 Teip. | dB |
| Cysylltydd | SMA-Fe-bost | |
| Deunydd | Al | |
| Gorffen | Paent | |
| Maint(H*L*U) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| Pwysau | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Eitem | Manyleb | Uned |
| Ystod Amledd | 1-18 | GHz |
| Ennill | 10 Teip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Teip. | |
| Polareiddio | Llinol | |
| Ynysu Croes-Po. | 30 Teip. | dB |
| Cysylltydd | SMA-Benywaidd | |
| Gorffen | Pddim | |
| Deunydd | Al | |
| Maint(H*L*U) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| Pwysau | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Paramedrau | Nodweddiadol | Unedau |
| Ystod Amledd | 2-18 | GHz |
| Ennill | 15 Teip. | dBi |
| VSWR | 1.5 Teip. |
|
| Polareiddio | Deuol Llinol |
|
| Ynysu Traws-Bwlaidd | 40 | dB |
| Ynysu Porthladd | 40 | dB |
| Cysylltydd | SMA-F |
|
| Triniaeth Arwyneb | Pddim |
|
| Maint(H*L*U) | 276*147*147(±5) | mm |
| Pwysau | 0.945 | kg |
| Deunydd | Al |
|
| Tymheredd Gweithredu | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Paramedrau | Nodweddiadol | Unedau |
| Ystod Amledd | 93-95 | GHz |
| Ennill | 22 Teip. | dBi |
| VSWR | 1.3 Teip. |
|
| Polareiddio | Deuol Llinol |
|
| Ynysu Traws-Bwlaidd | 60 Teip. | dB |
| Ynysu Porthladd | 67 Teip. | dB |
| Cysylltydd | WR10 |
|
| Deunydd | Cu |
|
| Gorffen | Aur |
|
| Maint(H*L*U) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| Pwysau | 0.015 | kg |
Amser postio: 11 Ebrill 2024

