Rafvirkjar vita að loftnet senda og taka á móti merkjum í formi rafsegulbylgna (EM) sem lýst er með jöfnum Maxwells. Eins og með mörg önnur efni er hægt að rannsaka þessar jöfnur, og útbreiðslueiginleika rafsegulfræðinnar, á mismunandi stigum, allt frá tiltölulega eigindlegum hugtökum til flókinna jafna.
Margir þættir tengjast útbreiðslu rafsegulorku, þar á meðal skautun, sem getur haft mismunandi mikil áhrif eða áhyggjur í forritum og hönnun loftneta. Grunnreglur skautunar eiga við um alla rafsegulgeislun, þar á meðal RF/þráðlausa geislun, ljósorku og eru oft notaðar í ljósfræðilegum forritum.
Hvað er loftnetspólun?
Áður en við skiljum skautun verðum við fyrst að skilja grunnreglur rafsegulbylgna. Þessar bylgjur eru samsettar úr rafsviðum (E-sviðum) og segulsviðum (H-sviðum) og hreyfast í eina átt. E- og H-sviðin eru hornrétt hvort á annað og á stefnu flatbylgjuútbreiðslunnar.
Pólun vísar til rafsviðsplansins frá sjónarhóli merkjasendisins: við lárétta pólun mun rafsviðið færast til hliðar í lárétta planinu, en við lóðrétta pólun mun rafsviðið sveiflast upp og niður í lóðrétta planinu (mynd 1).
Mynd 1: Rafsegulbylgjur eru samansettar af gagnkvæmt hornréttum E- og H-sviðsþáttum
Línuleg skautun og hringlaga skautun
Pólunarstillingar eru meðal annars eftirfarandi:
Í grunnlínulegri skautun eru tvær mögulegar skautanir hornréttar (hornréttar) hvor á aðra (Mynd 2). Í orði kveðnu mun lárétt skautað móttökuloftnet ekki „sjá“ merki frá lóðrétt skautuðu loftneti og öfugt, jafnvel þótt bæði virki á sömu tíðni. Því betur sem þau eru stillt saman, því meira merki er tekið og orkuflutningurinn er hámarkaður þegar skautanir passa saman.
Mynd 2: Línuleg skautun býður upp á tvo skautunarmöguleika sem eru hornrétt hvor á annan.
Ská skautun loftnetsins er tegund línulegrar skautunar. Eins og hefðbundin lárétt og lóðrétt skautun, þá er þessi skautun aðeins skynsamleg í jarðbundnu umhverfi. Ská skautun er í ±45 gráðu horni miðað við lárétta viðmiðunarfletinn. Þó að þetta sé í raun bara önnur tegund línulegrar skautunar, þá vísar hugtakið „línuleg“ venjulega aðeins til lárétt eða lóðrétt skautaðra loftneta.
Þrátt fyrir einhver merkjatap er hægt að senda (eða taka á móti) merkjum frá skáloftneti aðeins með láréttum eða lóðréttum skautuðum loftnetum. Skápótuð loftnet eru gagnleg þegar skautun eins eða beggja loftneta er óþekkt eða breytist við notkun.
Hringlaga skautun (CP) er flóknari en línuleg skautun. Í þessum ham snýst skautunin, sem táknuð er með E-sviðsvigrinum, þegar merkið berst. Þegar hringlaga skautun er snúið til hægri (horft út frá sendinum), kallast hún hægrihönduð hringlaga skautun (RHCP); þegar hún er snúið til vinstri kallast hún vinstrihönduð hringlaga skautun (LHCP) (Mynd 3).
Mynd 3: Í hringlaga skautun snýst E-sviðsvigur rafsegulbylgju; þessi snúningur getur verið hægri eða vinstri.
CP merki samanstendur af tveimur hornréttum bylgjum sem eru ekki í fasa. Þrjú skilyrði eru nauðsynleg til að mynda CP merki. E reiturinn verður að samanstanda af tveimur hornréttum þáttum; þættirnir tveir verða að vera 90 gráður úr fasa og jafnir að sveifluvídd. Einföld leið til að mynda CP er að nota helix loftnet.
Sporöskjulaga skautun (e. elliptic polarization, EP) er tegund af CP. Sporöskjulaga skautbylgjur eru ávinningurinn sem myndast af tveimur línulega skautuðum bylgjum, eins og CP-bylgjum. Þegar tvær hornréttar línulega skautaðar bylgjur með ójöfnu sveifluvídd eru sameinaðar myndast sporöskjulaga skautuð bylgja.
Pólunarmisræmið milli loftneta er lýst með pólunartapstuðli (PLF). Þessi breyta er gefin upp í desíbelum (dB) og er fall af mismuninum á pólunarhorni milli sendi- og móttökuloftnetsins. Fræðilega séð getur PLF verið á bilinu 0 dB (engin tap) fyrir fullkomlega hornrétt loftnet upp í óendanlegt dB (óendanlegt tap) fyrir fullkomlega hornrétt loftnet.
Í raun og veru er röðun (eða rangstilling) skautunar hins vegar ekki fullkomin þar sem vélræn staðsetning loftnetsins, hegðun notenda, röskun á rásum, endurspeglun á mörgum leiðum og önnur fyrirbæri geta valdið einhverri hornröskun á sendinu rafsegulsviði. Í upphafi verður 10-30 dB eða meira af „leki“ merkis vegna krossskautunar frá rétthyrndu skautuninni, sem í sumum tilfellum getur verið nóg til að trufla endurheimt æskilegs merkis.
Aftur á móti getur raunverulegt PLF fyrir tvö loftnet sem eru í röð með hugsjónarskautun verið 10 dB, 20 dB eða meira, allt eftir aðstæðum, og getur hindrað merkjaendurheimt. Með öðrum orðum, óviljandi víxlskautun og PLF geta virkað í báðar áttir með því að trufla æskilegt merki eða draga úr æskilegum merkjastyrk.
Af hverju að hafa áhyggjur af skautun?
Pólun virkar á tvo vegu: því betur sem loftnetin tvö eru í sömu stefnu og hafa sömu pólun, því styrkri er móttekið merki. Aftur á móti gerir léleg pólun erfiðara fyrir móttakara, hvort sem þeir eru tilbúnir eða ekki, að fanga nægilegt magn af merkinu sem um ræðir. Í mörgum tilfellum skekkir „rásin“ sendu pólunina, eða annað eða bæði loftnetin eru ekki í fastri kyrrstöðustefnu.
Val á skautun ræðst venjulega af uppsetningu eða loftslagsaðstæðum. Til dæmis mun lárétt skautað loftnet virka betur og viðhalda skautun sinni þegar það er sett upp nálægt lofti; öfugt mun lóðrétt skautað loftnet virka betur og viðhalda skautun sinni þegar það er sett upp nálægt hliðarvegg.
Víða notuð tvípólaloftnet (slétt eða brotið) er lárétt skautað í „venjulegri“ festingarstefnu sinni (mynd 4) og er oft snúið um 90 gráður til að ná lóðréttri skautun þegar þörf krefur eða til að styðja við ákjósanlegan skautunarmáta (mynd 5).
Mynd 4: Tvípólaloftnet er venjulega fest lárétt á mastur sinn til að tryggja lárétta skautun.
Mynd 5: Fyrir notkun sem krefst lóðréttrar skautunar er hægt að festa tvípólaloftnetið þar sem loftnetið festist.
Lóðrétt skautun er algeng í handfestum farsímaútvarpstækjum, eins og þeim sem fyrstu viðbragðsaðilar nota, því margar lóðrétt skautaðar útvarpsloftnetahönnanir bjóða einnig upp á alhliða geislunarmynstur. Þess vegna þarf ekki að endurstilla slík loftnet jafnvel þótt stefna útvarpsins og loftnetsins breytist.
Hátíðniloftnet (HF) á bilinu 3 - 30 MHz eru yfirleitt smíðuð sem einföld lang vír sem eru strengd lárétt saman milli sviga. Lengd þeirra er ákvörðuð af bylgjulengdinni (10 - 100 m). Þessi tegund loftnets er náttúrulega lárétt skautuð.
Það er vert að taka fram að það var byrjað að vísa til þessa tíðnisviðs sem „hátíðni“ fyrir áratugum síðan, þegar 30 MHz var í raun hátíðni. Þó að þessi lýsing virðist nú úrelt, þá er hún opinber heiti frá Alþjóðafjarskiptasambandinu og er enn mikið notuð.
Hægt er að ákvarða æskilega skautun á tvo vegu: annað hvort með því að nota jarðbylgjur fyrir sterkari skammdrægar merkjasendingar frá útsendingarbúnaði sem notar 300 kHz - 3 MHz meðalbylgjusviðið (MW), eða með því að nota himinbylgjur fyrir lengri vegalengdir í gegnum jónosferilstenginguna. Almennt séð hafa lóðrétt skautuð loftnet betri jarðbylgjuútbreiðslu, en lárétt skautuð loftnet hafa betri afköst himinbylgna.
Hringlaga skautun er mikið notuð fyrir gervihnetti vegna þess að stefna þeirra gagnvart jarðstöðvum og öðrum gervihnettum er stöðugt að breytast. Skilvirkni sendi- og móttökuloftneta er mest þegar bæði eru hringlaga skautuð, en línulega skautuð loftnet er hægt að nota með CP loftnetum, þó að það sé skautunartapstuðull.
Pólun er einnig mikilvæg fyrir 5G kerfi. Sumar 5G fjölinntaks-/fjölúttaksloftnetsraðir (MIMO) ná aukinni afköstum með því að nota pólun til að nýta tiltækt litróf á skilvirkari hátt. Þetta er náð með því að nota blöndu af mismunandi merkjapólun og rúmfræðilegri fjölföldun loftnetanna (rúmfjölbreytni).
Kerfið getur sent tvo gagnastrauma þar sem gagnastraumarnir eru tengdir saman með óháðum, hornréttum, skautuðum loftnetum og hægt er að endurheimta þá sjálfstætt. Jafnvel þótt einhver krossskautun sé til staðar vegna leiðar- og rásarröskunar, endurspeglunar, fjölleiða og annarra galla, notar móttakarinn háþróaða reiknirit til að endurheimta hvert upprunalegt merki, sem leiðir til lágs bitavilluhlutfalls (BER) og að lokum bættrar nýtingar á litrófinu.
að lokum
Pólun er mikilvægur eiginleiki loftnets sem oft er gleymdur. Línuleg (þar með talið lárétt og lóðrétt) pólun, ská pólun, hringlaga pólun og sporöskjulaga pólun eru notuð í mismunandi forritum. Umfang RF-afkasta sem loftnet getur náð frá enda til enda fer eftir hlutfallslegri stefnu þess og röðun. Staðlaðar loftnet hafa mismunandi pólun og henta fyrir mismunandi hluta litrófsins, sem veitir ákjósanlega pólun fyrir tiltekið forrit.
Vörur sem mælt er með:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| Færibreytur | Dæmigert | Einingar |
| Tíðnisvið | 20-30 | GHz |
| Hagnaður | 15 Tegund. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tegund. | |
| Pólun | Tvöfalt Línuleg | |
| Kross-pólýmódein einangrun | 60 Tegund. | dB |
| Einangrun hafnar | 70 Tegund. | dB |
| Tengi | SMA-Femail | |
| Efni | Al | |
| Frágangur | Mála | |
| Stærð(L*B*H) | 83,9*39,6*69,4±5) | mm |
| Þyngd | 0,074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| Vara | Upplýsingar | Eining |
| Tíðnisvið | 1-18 | GHz |
| Hagnaður | 10 Tegund. | dBi |
| VSWR | 1,5 Týpískt | |
| Pólun | Línuleg | |
| Kross-Po. Einangrun | 30 Tegund. | dB |
| Tengi | SMA-kvenkyns | |
| Frágangur | Pekki | |
| Efni | Al | |
| Stærð(L*B*H) | 182,4*185,1*116,6±5) | mm |
| Þyngd | 0,603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| Færibreytur | Dæmigert | Einingar |
| Tíðnisvið | 2-18 | GHz |
| Hagnaður | 15 Tegund. | dBi |
| VSWR | 1,5 Týpískt |
|
| Pólun | Tvöfalt Línuleg |
|
| Kross-pólýmódein einangrun | 40 | dB |
| Einangrun hafnar | 40 | dB |
| Tengi | SMA-F |
|
| Yfirborðsmeðferð | Pekki |
|
| Stærð(L*B*H) | 276*147*147±5) | mm |
| Þyngd | 0,945 | kg |
| Efni | Al |
|
| Rekstrarhitastig | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| Færibreytur | Dæmigert | Einingar |
| Tíðnisvið | 93-95 | GHz |
| Hagnaður | 22 Tegund. | dBi |
| VSWR | 1.3 Tegund. |
|
| Pólun | Tvöfalt Línuleg |
|
| Kross-pólýmódein einangrun | 60 Tegund. | dB |
| Einangrun hafnar | 67 Tegund. | dB |
| Tengi | WR10 |
|
| Efni | Cu |
|
| Frágangur | Gullna |
|
| Stærð(L*B*H) | 69,3*19,1*21,2 (±5) | mm |
| Þyngd | 0,015 | kg |
Birtingartími: 11. apríl 2024
