A polarizazione hè una di e caratteristiche basiche di l'antenne. Prima ci vole à capisce a polarizazione di l'onde piane. Dopu pudemu discute i principali tipi di polarizazione di l'antenna.
polarizazione lineare
Cuminceremu à capisce a polarizazione di un'onda elettromagnetica piana.
Un'onda elettromagnetica planare (EM) hà parechje caratteristiche. A prima hè chì a putenza viaghja in una direzzione (nisun campu cambia in duie direzzione ortogonali). Siconda, u campu elettricu è u campu magneticu sò perpendiculari trà di elli è ortogonali trà di elli. I campi elettrichi è magnetichi sò perpendiculari à a direzzione di propagazione di l'onda piana. Cum'è esempiu, cunsiderate un campu elettricu à frequenza unica (campu E) datu da l'equazione (1). U campu elettromagneticu viaghja in a direzzione +z. U campu elettricu hè direttu in a direzzione +x. U campu magneticu hè in a direzzione +y.
In l'equazione (1), osservate a nutazione: . Questu hè un vettore unitariu (un vettore di lunghezza), chì dice chì u puntu di u campu elettricu hè in a direzzione x. L'onda piana hè illustrata in a Figura 1.
figura 1. Rappresentazione grafica di u campu elettricu chì viaghja in a direzzione +z.
A polarisazione hè a traccia è a forma di propagazione (contornu) di un campu elettricu. Cum'è esempiu, cunsiderate l'equazione di u campu elettricu di l'onda piana (1). Osserveremu a pusizione induve u campu elettricu hè (X,Y,Z) = (0,0,0) cum'è una funzione di u tempu. L'ampiezza di stu campu hè tracciata in a Figura 2, in parechji casi di tempu. U campu oscilla à a frequenza "F".
figura 2. Osservate u campu elettricu (X, Y, Z) = (0,0,0) à tempi diversi.
U campu elettricu hè osservatu à l'origine, oscillendu avanti è indietro in ampiezza. U campu elettricu hè sempre longu l'asse x indicatu. Siccomu u campu elettricu hè mantinutu longu una sola linea, si pò dì chì stu campu hè polarizatu linearmente. Inoltre, se l'asse X hè parallelu à a terra, stu campu hè ancu discrittu cum'è polarizatu orizzontalmente. Se u campu hè orientatu longu l'asse Y, si pò dì chì l'onda hè polarizzata verticalmente.
L'onde polarizate linearmente ùn anu micca bisognu di esse dirette longu un asse urizzuntale o verticale. Per esempiu, un'onda di campu elettricu cù una restrizione chì si trova longu una linea cum'è mostrata in a Figura 3 seria ancu polarizzata linearmente.
imagine 3. L'amplitude di u campu elettricu di un'onda polarizzata linearmente chì a so traiettoria hè un angulu.
U campu elettricu in a Figura 3 pò esse discrittu da l'equazione (2). Avà ci hè una cumpunente x è y di u campu elettricu. E duie cumpunenti sò di listessa dimensione.
Una cosa da nutà nantu à l'equazione (2) hè a cumpunente xy è i campi elettronichi in a seconda tappa. Questu significa chì e duie cumpunenti anu a listessa ampiezza in ogni mumentu.
polarizazione circulare
Avà supponemu chì u campu elettricu di un'onda piana hè datu da l'equazione (3):
In questu casu, l'elementi X è Y sò sfasati di 90 gradi. Sè u campu hè osservatu cum'è (X, Y, Z) = (0,0,0) torna cum'è prima, a curva di u campu elettricu versus u tempu apparirà cum'è mostrata quì sottu in a Figura 4.
Figura 4. Intensità di u campu elettricu (X, Y, Z) = (0,0,0) Dominiu EQ. (3).
U campu elettricu in a Figura 4 gira in un cerchju. Stu tipu di campu hè discrittu cum'è un'onda polarizzata circularmente. Per a polarizazione circulare, i criteri seguenti devenu esse rispettati:
- Standard per a polarizazione circulare
- U campu elettricu deve avè duie cumpunenti ortogonali (perpendiculari).
- I cumpunenti ortogonali di u campu elettricu devenu avè ampiezza uguale.
- I cumpunenti di quadratura devenu esse sfasati di 90 gradi.
Sè viaghjate nantu à u screnu Wave Figure 4, a rotazione di u campu hè detta in sensu antiorariu è polarizzata circularmente à diritta (RHCP). Sè u campu hè rotatu in sensu orariu, u campu serà di polarizazione circulare à manca (LHCP).
Polarizazione ellittica
Sè u campu elettricu hà duie cumpunenti perpendiculari, 90 gradi fora di fase ma di listessa magnitudine, u campu serà polarizatu ellitticamente. Cunsiderendu u campu elettricu di un'onda piana chì viaghja in a direzzione +z, discrittu da l'equazione (4):
U locu di u puntu induve a punta di u vettore di u campu elettricu assumerà hè datu in a Figura 5
Figura 5. Campu elettricu di l'onda di polarizazione ellittica immediata. (4).
U campu in a Figura 5, chì viaghja in sensu antiorariu, saria ellitticu destrorsinu s'ellu viaghja fora di u schermu. Sè u vettore di u campu elettricu gira in a direzzione opposta, u campu serà polarizatu ellitticamente à manca.
Inoltre, a polarizazione ellittica si riferisce à a so eccentricità. U rapportu trà l'eccentricità è l'ampiezza di l'assi maggiore è minore. Per esempiu, l'eccentricità di l'onda da l'equazione (4) hè 1/0.3 = 3.33. L'onde polarizzate ellitticamente sò descritte ulteriormente da a direzzione di l'asse maggiore. L'equazione di l'onda (4) hà un asse custituitu principalmente da l'asse x. Nutate bè chì l'asse maggiore pò esse à qualsiasi angulu di u pianu. L'angulu ùn hè micca necessariu per adattassi à l'asse X, Y o Z. Infine, hè impurtante nutà chì sia a polarizazione circulare sia quella lineare sò casi speciali di polarizazione ellittica. L'onda polarizzata ellitticamente eccentrica 1.0 hè un'onda polarizzata circularmente. Onde polarizzate ellitticamente cù eccentricità infinita. Onde polarizzate linearmente.
Polarizazione di l'antenna
Avà chì simu cuscenti di i campi elettromagnetichi di l'onda piana polarizzata, a polarizazione di un'antenna hè definita simplicemente.
Polarizazione di l'antenna Una valutazione di u campu luntanu di l'antenna, a polarizazione di u campu irradiatu risultante. Dunque, l'antenne sò spessu listate cum'è "polarizate linearmente" o "antenne polarizate circularmente destrorse".
Stu cuncettu simplice hè impurtante per e cumunicazioni d'antenna. Prima, un'antenna polarizzata orizzontalmente ùn cumunicherà micca cù un'antenna polarizzata verticalmente. A causa di u teorema di reciprocità, l'antenna trasmette è riceve esattamente in u listessu modu. Dunque, l'antenne polarizzate verticalmente trasmettenu è ricevenu campi polarizzati verticalmente. Dunque, se pruvate à trasmette un'antenna polarizzata orizzontalmente polarizzata verticalmente, ùn ci serà ricezione.
In u casu generale, per duie antenne polarizzate linearmente rotate l'una rispetto à l'altra di un angulu ( ), a perdita di putenza dovuta à sta discrepanza di polarizazione serà descritta da u fattore di perdita di polarizazione (PLF):
Dunque, se duie antenne anu a listessa polarizazione, l'angulu trà i so campi elettronichi chì irradianu hè zero è ùn ci hè micca perdita di putenza per via di a discrepanza di polarizazione. Se un'antenna hè polarizzata verticalmente è l'altra hè polarizzata orizzontalmente, l'angulu hè di 90 gradi, è nisuna putenza serà trasferita.
NOTA: Spostà u telefunu sopra a testa à diversi anguli spiega perchè a ricezione pò qualchì volta esse aumentata. L'antenne di i telefoni cellulari sò generalmente polarizzate linearmente, dunque a rotazione di u telefunu pò spessu currisponde à a polarizazione di u telefunu, migliurendu cusì a ricezione.
A polarizazione circulare hè una caratteristica desiderabile di parechje antenne. E duie antenne sò polarizate circularmente è ùn soffrenu micca di perdita di segnale per via di a discrepanza di polarizazione. L'antenne aduprate in i sistemi GPS sò polarizate circularmente à diritta.
Avà supponemu chì un'antenna polarizzata linearmente riceve onde polarizzate circularmente. In modu equivalente, supponemu chì un'antenna polarizzata circularmente prova à riceve onde polarizzate linearmente. Chì ghjè u fattore di perdita di polarizazione risultante?
Ricurdatevi chì a polarizazione circulare hè in realtà duie onde ortogonali polarizate linearmente, 90 gradi fora di fase. Dunque, un'antenna polarizzata linearmente (LP) riceverà solu a cumpunente di fase di l'onda polarizzata circularmente (CP). Dunque, l'antenna LP avarà una perdita di disadattamento di polarizazione di 0,5 (-3dB). Questu hè veru indipendentemente da l'angulu chì l'antenna LP hè girata. dunque:
U fattore di perdita di polarizazione hè qualchì volta chjamatu efficienza di polarizazione, fattore di mismatch di l'antenna, o fattore di ricezione di l'antenna. Tutti questi nomi si riferiscenu à u listessu cuncettu.
Data di publicazione: 22 dicembre 2023
