Pólun er einn af grunneiginleikum loftneta. Við þurfum fyrst að skilja pólun flatbylgna. Síðan getum við rætt helstu gerðir pólunar loftneta.
línuleg skautun
Við munum byrja að skilja skautun flatrar rafsegulbylgju.
Rafsegulbylgja (EM) hefur nokkra eiginleika. Í fyrsta lagi ferðast rafsegulsviðið í eina átt (engin sviðsbreyting í tvær hornréttar áttir). Í öðru lagi eru rafsviðið og segulsviðið hornrétt hvort á annað og hornrétt hvort á annað. Raf- og segulsvið eru hornrétt á útbreiðslustefnu flatbylgjunnar. Sem dæmi má nefna rafsvið með einni tíðni (E-svið) sem gefið er með jöfnu (1). Rafsegulsviðið ferðast í +z-átt. Rafsviðið beinist í +x-átt. Segulsviðið er í +y-átt.
Í jöfnu (1) skal athuga eftirfarandi tákn: . Þetta er einingarvigur (lengdarvigur) sem segir að rafmagnssviðspunkturinn sé í x-átt. Flatbylgjan er sýnd á mynd 1.
Mynd 1. Grafísk framsetning á rafsviðinu sem ferðast í +z stefnu.
Pólun er ferill og útbreiðsluform (útlínur) rafsviðs. Sem dæmi má nefna jöfnu (1) fyrir flatbylgjurafsvið. Við munum fylgjast með staðsetningunni þar sem rafsviðið er (X,Y,Z) = (0,0,0) sem fall af tíma. Sveifluvídd þessa sviðs er teiknuð á mynd 2, á nokkrum tímum í tíma. Sviðið sveiflast við tíðnina "F".
Mynd 2. Athugið rafsviðið (X, Y, Z) = (0,0,0) á mismunandi tímum.
Rafsviðið sést við upphafið, sveiflast fram og til baka í sveifluvídd. Rafsviðið er alltaf meðfram vísuðum x-ás. Þar sem rafsviðið er viðhaldið meðfram einni línu má segja að þetta svið sé línulega skautað. Að auki, ef x-ásinn er samsíða jörðinni, er þetta svið einnig lýst sem lárétt skautað. Ef sviðið er stefnt meðfram y-ásnum má segja að bylgjan sé lóðrétt skautuð.
Línulega skautaðar bylgjur þurfa ekki að vera beint eftir láréttum eða lóðréttum ás. Til dæmis væri rafsviðsbylgja með takmörkun sem liggur eftir línu eins og sýnt er á mynd 3 einnig línulega skautuð.
Mynd 3. Rafsviðsstyrkur línulega skautaðrar bylgju sem hefur braut sem er horn.
Rafsviðið á mynd 3 má lýsa með jöfnu (2). Nú er til staðar x- og y-þáttur rafsviðsins. Báðir þættirnir eru jafnstórir.
Eitt sem vert er að hafa í huga varðandi jöfnu (2) eru xy-þátturinn og rafeindasviðin í öðru stigi. Þetta þýðir að báðir þættirnir hafa sama sveifluvídd allan tímann.
hringlaga skautun
Gerum nú ráð fyrir að rafsvið flatbylgju sé gefið með jöfnu (3):
Í þessu tilviki eru X- og Y-þættirnir 90 gráður úr fasa. Ef rafsviðið er skoðað sem (X, Y, Z) = (0,0,0) aftur eins og áður, þá mun rafsviðsferillinn á móti tíma birtast eins og sýnt er hér að neðan á mynd 4.
Mynd 4. Rafsviðsstyrkur (X, Y, Z) = (0,0,0) EQ-lén. (3).
Rafsviðið á mynd 4 snýst í hring. Þessi tegund sviðs er lýst sem hringlaga skautbylgja. Fyrir hringlaga skautun verður að uppfylla eftirfarandi skilyrði:
- Staðall fyrir hringlaga skautun
- Rafsviðið verður að hafa tvo hornrétta (rétta) þætti.
- Rétthornaðir þættir rafsviðsins verða að hafa jafna sveifluvídd.
- Kvaðratúruþættirnir verða að vera 90 gráður úr fasa.
Ef snúningur reitsins er á bylgjumynd 4 er hann sagður vera rangsælis og hægrihöndlaður hringlaga skautaður (RHCP). Ef reitnum er snúið réttsælis verður reiturinn vinstrihöndlaður hringlaga skautaður (LHCP).
Sporöskjulaga skautun
Ef rafsviðið hefur tvo hornrétta þætti, 90 gráður úr fasa en jafnstóra, verður sviðið sporöskjulaga skautað. Ef við skoðum rafsvið flatbylgju sem ferðast í +z stefnu, lýst með jöfnu (4):
Staðsetning punktsins þar sem oddi rafsviðsvigursins mun taka er sýnd á mynd 5.
Mynd 5. Rafsvið með sporöskjulaga pólunarbylgju. (4).
Reiturinn á mynd 5, sem ferðast rangsælis, væri hægrisniðinn sporöskjulaga ef hann ferðaðist út fyrir skjáinn. Ef rafsviðsvigurinn snýst í gagnstæða átt, verður reiturinn vinstrisniðinn sporöskjulaga skautaður.
Ennfremur vísar sporöskjulaga skautun til miðskekkju hennar. Hlutfall miðskekkju og sveifluvíddar stór- og minniásanna. Til dæmis er bylgjumiðskekkjan úr jöfnu (4) 1/0,3 = 3,33. Sporöskjulaga skautaðar bylgjur eru frekar lýstar með stefnu stórássins. Bylgjujafna (4) hefur ás sem samanstendur aðallega af x-ásnum. Athugið að stórásinn getur verið í hvaða planhorni sem er. Hornið er ekki nauðsynlegt til að passa við X-, Y- eða Z-ásinn. Að lokum er mikilvægt að hafa í huga að bæði hringlaga og línuleg skautun eru sértilfelli af sporöskjulaga skautun. 1,0 miðskekkjulaga sporöskjulaga skautað bylgja er hringlaga skautuð bylgja. Sporöskjulaga skautaðar bylgjur með óendanlegri miðskekkju. Línulega skautaðar bylgjur.
Loftnetsskautun
Nú þegar við erum meðvituð um rafsegulsvið pólbylgna er pólun loftnets einfaldlega skilgreind.
Pólun loftnets Fjarsviðsmat á loftneti, pólun útgeislunarsviðsins sem myndast. Þess vegna eru loftnet oft skráð sem „línulega póluð“ eða „hægrihönduð hringlaga póluð loftnet“.
Þessi einfalda hugmynd er mikilvæg fyrir loftnetssamskipti. Í fyrsta lagi mun lárétt skautað loftnet ekki eiga samskipti við lóðrétt skautað loftnet. Vegna gagnkvæmnireglunnar sendir og tekur loftnetið á nákvæmlega sama hátt. Þess vegna senda og taka lóðrétt skautuð loftnet á móti lóðrétt skautuðum reitum. Þess vegna, ef þú reynir að flytja lóðrétt skautaða lárétt skautaða loftnet, verður engin móttaka.
Almennt séð, fyrir tvær línulega skautaðar loftnet sem snúast hvert gagnvart öðru um horn ( ), verður orkutapið vegna þessarar skautunarmisræmis lýst með skautunartapstuðlinum (PLF):
Þess vegna, ef tvær loftnet hafa sömu skautun, er hornið milli geislunarrafeindasviða þeirra núll og ekkert orkutap verður vegna skautunarmisræmis. Ef annað loftnetið er lóðrétt skautað og hitt lárétt skautað, er hornið 90 gráður og ekkert orkuframboð flyst.
ATHUGIÐ: Að færa símann yfir höfuðið í mismunandi sjónarhorn skýrir hvers vegna móttakan getur stundum aukist. Farsímaloftnet eru yfirleitt línulega skautuð, þannig að snúningur símans getur oft aðlagað skautun símans og þar með bætt móttökuna.
Hringlaga skautun er æskilegur eiginleiki margra loftneta. Báðar loftnetin eru hringlaga skautaðar og missa ekki merki vegna ósamræmis í skautun. Loftnet sem notuð eru í GPS kerfum eru hægri hringlaga skautaðar.
Gerum nú ráð fyrir að línulega skautað loftnet taki á móti hringlaga skautuðum bylgjum. Gerum á sama hátt ráð fyrir að hringlaga skautað loftnet reyni að taka á móti línulega skautuðum bylgjum. Hver er skautunartapstuðullinn sem myndast?
Munið að hringlaga skautun er í raun tvær hornréttar línulega skautaðar bylgjur, 90 gráður úr fasa. Þess vegna mun línulega skautað (LP) loftnet aðeins taka á móti hringlaga skautaða (CP) bylgjufasaþættinum. Þess vegna mun LP loftnetið hafa skautunarmisræmistap upp á 0,5 (-3dB). Þetta á við óháð því í hvaða horni LP loftnetið er snúið. Þess vegna:
Pólunartapstuðull er stundum nefndur pólunarhagkvæmni, loftnetsmisræmisstuðull eða loftnetsmóttökustuðull. Öll þessi nöfn vísa til sama hugtaksins.
Birtingartími: 22. des. 2023
