L'ingegneri elettronichi sanu chì l'antenne mandanu è ricevenu signali in forma d'onde d'energia elettromagnetica (EM) descritte da l'equazioni di Maxwell. Cum'è cù parechji temi, queste equazioni, è e proprietà di propagazione di l'elettromagnetismu, ponu esse studiate à diversi livelli, da termini relativamente qualitativi à equazioni cumplesse.
Ci sò parechji aspetti di a propagazione di l'energia elettromagnetica, unu di i quali hè a polarizazione, chì pò avè diversi gradi d'impattu o di preoccupazione in l'applicazioni è i so disinni d'antenna. I principii basi di a polarizazione s'applicanu à tutte e radiazioni elettromagnetiche, cumprese RF/wireless, l'energia ottica, è sò spessu aduprati in applicazioni ottiche.
Chì ghjè a polarizazione di l'antenna?
Prima di capisce a polarisazione, ci vole prima à capisce i principii basi di l'onde elettromagnetiche. Queste onde sò cumposte da campi elettrici (campi E) è campi magnetichi (campi H) è si movenu in una direzzione. I campi E è H sò perpendiculari trà di elli è à a direzzione di propagazione di l'onda piana.
A polarizazione si riferisce à u pianu di u campu E da a perspettiva di u trasmettitore di signali: per a polarizazione orizzontale, u campu elettricu si moverà lateralmente in u pianu orizzontale, mentre chì per a polarizazione verticale, u campu elettricu oscillerà in su è in giù in u pianu verticale (figura 1).
Figura 1: L'onde d'energia elettromagnetica sò custituite da cumpunenti di campu E è H mutualmente perpendiculari
Polarizazione lineare è polarizazione circulare
I modi di polarizazione includenu i seguenti:
In a polarizazione lineare basica, e duie polarizzazioni pussibuli sò ortogonali (perpendiculari) l'una à l'altra (Figura 2). In teoria, un'antenna ricevente polarizzata orizzontalmente ùn "vederà" un segnale da un'antenna polarizzata verticalmente è vice versa, ancu s'è tramindui operanu à a listessa frequenza. Più sò allineate, più segnale hè catturatu, è u trasferimentu d'energia hè massimizatu quandu e polarizzazioni currispondenu.
Figura 2: A polarizazione lineare furnisce duie opzioni di polarizazione à angulu rettu trà di elle
A polarizazione obliqua di l'antenna hè un tipu di polarizazione lineare. Cum'è a polarizazione orizzontale è verticale basica, sta polarizazione hà sensu solu in un ambiente terrestre. A polarizazione obliqua hè à un angulu di ±45 gradi rispettu à u pianu di riferimentu orizzontale. Mentre questu hè in realtà solu un'altra forma di polarizazione lineare, u termine "lineare" si riferisce di solitu solu à antenne polarizzate orizzontale o verticale.
Malgradu alcune perdite, i signali mandati (o ricevuti) da un'antenna diagonale sò fattibili solu cù antenne polarizzate orizzontalmente o verticalmente. L'antenne polarizzate obliquamente sò utili quandu a polarizazione di una o di e duie antenne hè scunnisciuta o cambia durante l'usu.
A polarizazione circulare (CP) hè più cumplessa chè a polarizazione lineare. In questu modu, a polarizazione rapprisentata da u vettore di campu E gira mentre u signale si propaga. Quandu hè girata à diritta (guardendu fora da u trasmettitore), a polarizazione circulare hè chjamata polarizazione circulare destrorsa (RHCP); quandu hè girata à manca, polarizazione circulare mancina (LHCP) (Figura 3)
Figura 3: In a polarizazione circulare, u vettore di campu E di un'onda elettromagnetica gira; sta rotazione pò esse destrorsa o mancina
Un signale CP hè custituitu da duie onde ortogonali chì sò fora di fase. Trè cundizioni sò necessarie per generà un signale CP. U campu E deve esse custituitu da duie cumpunenti ortogonali; e duie cumpunenti devenu esse 90 gradi fora di fase è uguali in ampiezza. Un modu simplice per generà CP hè di utilizà un'antenna elicoidale.
A polarizazione ellittica (EP) hè un tipu di CP. L'onde polarizate ellitticamente sò u guadagnu pruduttu da duie onde polarizate linearmente, cum'è l'onde CP. Quandu duie onde polarizate linearmente mutualmente perpendiculari cù ampiezze diseguali sò cumminate, si produce un'onda polarizzata ellitticamente.
A discrepanza di polarizazione trà l'antenne hè descritta da u fattore di perdita di polarizazione (PLF). Stu parametru hè espressu in decibel (dB) è hè una funzione di a differenza in l'angulu di polarizazione trà l'antenne trasmittenti è riceventi. Teoricamente, u PLF pò varià da 0 dB (senza perdita) per un'antenna perfettamente allineata à dB infinitu (perdita infinita) per un'antenna perfettamente ortogonale.
In realtà, però, l'allineamentu (o u disallineamentu) di a polarizazione ùn hè micca perfettu perchè a pusizione meccanica di l'antenna, u cumpurtamentu di l'utente, a distorsione di u canale, e riflessioni multipath è altri fenomeni ponu causà una certa distorsione angulare di u campu elettromagneticu trasmessu. Inizialmente, ci saranu 10-30 dB o più di "fuga" di polarizazione incrociata di u signale da a polarizazione ortogonale, chì in certi casi pò esse abbastanza per interferisce cù u recuperu di u signale desideratu.
In cuntrastu, u PLF attuale per duie antenne allineate cù una polarizazione ideale pò esse 10 dB, 20 dB, o più, secondu e circustanze, è pò impedisce u ricuperu di u signale. In altre parole, a polarizazione incrociata involuntaria è u PLF ponu funziunà in i dui sensi interferendu cù u signale desideratu o riducendu a forza di u signale desiderata.
Perchè preoccupassi di a polarisazione ?
A polarizazione funziona in dui modi: più duie antenne sò allineate è anu a stessa polarizazione, megliu hè a forza di u signale ricevutu. À u cuntrariu, un cattivu allineamentu di polarizazione rende più difficiule per i ricevitori, sia previsti sia insoddisfatti, di catturà abbastanza di u signale d'interessu. In parechji casi, u "canale" distorce a polarizazione trasmessa, o una o entrambe l'antenne ùn sò micca in una direzzione statica fissa.
A scelta di quale polarizazione aduprà hè generalmente determinata da l'installazione o da e cundizioni atmosferiche. Per esempiu, un'antenna polarizzata orizzontalmente funzionerà megliu è mantene a so polarizazione quandu hè installata vicinu à u tettu; à u cuntrariu, un'antenna polarizzata verticalmente funzionerà megliu è mantene e so prestazioni di polarizazione quandu hè installata vicinu à un muru laterale.
L'antenna dipola largamente aduprata (piana o piegata) hè polarizzata orizzontalmente in a so orientazione di montaggio "normale" (Figura 4) è hè spessu rotata di 90 gradi per assume a polarizzazione verticale quandu hè necessariu o per supportà una modalità di polarizzazione preferita (Figura 5).
Figura 4: Un'antenna dipola hè generalmente muntata orizzontalmente nantu à u so mast per furnisce una polarizazione orizzontale
Figura 5: Per l'applicazioni chì necessitanu polarizazione verticale, l'antenna dipola pò esse muntata in cunsequenza induve l'antenna si scontra.
A polarizazione verticale hè cumunamente aduprata per e radio mobili portatili, cum'è quelle aduprate da i primi rispundenti, perchè parechji disinni d'antenne radio polarizate verticalmente furniscenu ancu un diagramma di radiazione omnidirezionale. Dunque, tali antenne ùn anu micca bisognu di esse riorientate ancu s'è a direzzione di a radio è di l'antenna cambia.
L'antenne d'alta frequenza (HF) da 3 à 30 MHz sò tipicamente custruite cum'è semplici fili lunghi tesi inseme orizzontalmente trà staffe. A so lunghezza hè determinata da a lunghezza d'onda (10 à 100 m). Stu tipu d'antenna hè naturalmente polarizzata orizzontalmente.
Hè da nutà chì a riferenza à sta banda cum'è "alta frequenza" hà cuminciatu decennii fà, quandu 30 MHz era veramente alta frequenza. Ancu s'è sta descrizzione pare esse obsoleta, hè una designazione ufficiale di l'Unione Internaziunale di e Telecomunicazioni è hè sempre largamente aduprata.
A polarizazione preferita pò esse determinata in dui modi: sia aduprendu onde di terra per una segnalazione à corta distanza più forte da l'apparecchiature di trasmissione chì utilizanu a banda d'onda media (MW) 300 kHz - 3 MHz, sia aduprendu onde di celu per distanze più lunghe attraversu u Link di a ionosfera. In generale, l'antenne polarizzate verticalmente anu una migliore propagazione di l'onda di terra, mentre chì l'antenne polarizzate orizzontalmente anu prestazioni migliori di l'onda di celu.
A polarizazione circulare hè largamente aduprata per i satelliti perchè l'orientazione di u satellitu in relazione à e stazioni terrestri è altri satelliti cambia constantemente. L'efficienza trà l'antenne di trasmissione è di ricezione hè più grande quandu tramindui sò polarizate circularmente, ma l'antenne polarizate linearmente ponu esse aduprate cù antenne CP, ancu s'ellu ci hè un fattore di perdita di polarizazione.
A polarizazione hè ancu impurtante per i sistemi 5G. Certi array d'antenne 5G à input/output multipli (MIMO) ottenenu un rendimentu aumentatu aduprendu a polarizazione per utilizà in modu più efficiente u spettru dispunibule. Questu hè ottenutu aduprendu una cumbinazione di diverse polarizzazioni di signali è multiplexazione spaziale di l'antenne (diversità spaziale).
U sistema pò trasmette dui flussi di dati perchè i flussi di dati sò cunnessi da antenne indipendenti polarizate ortogonalmente è ponu esse recuperati indipindentamente. Ancu s'ellu esiste una certa polarizazione incrociata per via di distorsioni di percorsu è di canale, riflessioni, multipath è altre imperfezioni, u ricevitore impiega algoritmi sofisticati per recuperà ogni segnale originale, risultendu in tassi d'errore di bit (BER) bassi è infine una migliore utilizzazione di u spettru.
in cunclusione
A polarizazione hè una pruprietà impurtante di l'antenna chì hè spessu trascurata. A polarizazione lineare (cumprese l'urizzuntale è a verticale), a polarizazione obliqua, a polarizazione circulare è a polarizazione ellittica sò aduprate per diverse applicazioni. A gamma di prestazioni RF da punta à punta chì un'antenna pò ottene dipende da a so orientazione è allineamentu relativi. L'antenne standard anu diverse polarizzazioni è sò adatte per diverse parti di u spettru, furnendu a polarizazione preferita per l'applicazione di destinazione.
Prodotti cunsigliati:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Parametri | Tipicu | Unità |
| Gamma di frequenza | 20-30 | GHz |
| Guadagnu | 15 Tipu. | dBi |
| ROS | 1.3 Tipu. | |
| Polarizazione | Duale Lineare | |
| Isolamentu di e Polizie Crociate | 60 Tipu. | dB |
| Isolamentu di u portu | 70 Tipu. | dB |
| Connettore | SMA-Fdonna | |
| Materiale | Al | |
| Finitura | Pittura | |
| Dimensione(L*L*A) | 83,9 * 39,6 * 69,4 (±5) | mm |
| Pesu | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Articulu | Specificazione | Unità |
| Gamma di frequenza | 1-18 | GHz |
| Guadagnu | 10 Tipu. | dBi |
| ROS | 1.5 Tipu. | |
| Polarizazione | Lineare | |
| Isolamentu di Cross Po. | 30 Tipu. | dB |
| Connettore | SMA-Femmina | |
| Finitura | Pmicca | |
| Materiale | Al | |
| Dimensione(L*L*A) | 182,4 * 185,1 * 116,6 (±5) | mm |
| Pesu | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Parametri | Tipicu | Unità |
| Gamma di frequenza | 2-18 | GHz |
| Guadagnu | 15 Tipu. | dBi |
| ROS | 1.5 Tipu. |
|
| Polarizazione | Duale Lineare |
|
| Isolamentu di e Polizie Crociate | 40 | dB |
| Isolamentu di u portu | 40 | dB |
| Connettore | SMA-F |
|
| Trattamentu di Superficie | Pmicca |
|
| Dimensione(L*L*A) | 276*147*147 (±5) | mm |
| Pesu | 0,945 | kg |
| Materiale | Al |
|
| Temperatura di funziunamentu | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Parametri | Tipicu | Unità |
| Gamma di frequenza | 93-95 | GHz |
| Guadagnu | 22 Tipu. | dBi |
| ROS | 1.3 Tipu. |
|
| Polarizazione | Duale Lineare |
|
| Isolamentu di e Polizie Crociate | 60 Tipu. | dB |
| Isolamentu di u portu | 67 Tipu. | dB |
| Connettore | WR10 |
|
| Materiale | Cu |
|
| Finitura | D'oru |
|
| Dimensione(L*L*A) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Pesu | 0,015 | kg |
Data di publicazione: 11 d'aprile 2024
